I- Le Tympan.

A/ Anatomie de l'oreille.

Chez l'homme, l'oreille est l'organe de l'audition. Celle-ci est composée de trois parties différentes: le pavillon, l'oreille moyenne et l'oreille interne.

1) Pavillon de l'oreille.

Le pavillon de l'oreille est la structure visible de l'organe de l'audition. Formé de reliefs et de creux, le pavillon, est une structure principalement composée de cartilage et de peau. La pavillon est formé de différentes partie:

----La conque est la partie profonde du cartilage de l'oreille qui est directement reliée à la face latérale de la tête au milieu de l'apophyse mastoïdienne du crâne. L'ouverture du canal auditif est située dans la partie inférieure et antérieure de la conque. La conque aide les sons à pénétrer dans le canal auditif.
----L'Hélix entoure la partie la plus haute de l'oreille et forme le bord de l'oreille externe. La courbe proéminente interne parallèle à l'hélix est L'anthélix. Elle borde également l'arrière et le sommet de la conque. L'hélix et L'anthélix sont composés de cartilage. L'oreille externe est composée d'une seule pièce cartilagineuse.
----Le Lobule de l'oreille fait partie de l'oreille externe, et se trouve en dessous du Tragus. Il est composé de tissu adipeux. Cette partie de l'oreille externe est la seule qui n'est pas composée de cartilage.
----Le Tragus est la petite excroissance du pavillon qui fait saillie à l'extrémité externe du conduit auditif. Il assure une protection physique au reste de l'oreille.
Le pavillon a pour but de canaliser les sons perçus autour de vous pour les diriger vers les différentes structures de l'oreille interne qui elles, l'achemineront vers le cerveau, le lieu de "décryptage" des sons.
----La forme en cornet du pavillon est tout à fait prévu pour ce rôle. En effet, cette forme permet d'amplifier les sons de 10 à 15 dB sur les fréquences 155/7000 Hz avec une résonance à 2000 Hz, c'est-à-dire que les sons sont assez amplifiés pour être transmis vers le tympan et les osselets en passant d'abord par le conduit de l'os temporal

2) L'oreille moyenne et interne.
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l'oreille moyenne contient:

----Les osselets, ce sont les trois plus petits os du corps humain. Les osselets possèdent chacun un nom rappelant leur forme: le marteau, l'enclume et l'étrier. Le marteau mesure environ 8mm de longueur, celui-ci est attaché au tympan par son «manche» alors que sa tête est reliée à l'enclume qui mesure elle environ 6mm de large et 7mm de haut. La branche de l'enclume est quant à elle rattachée à l'étrier mesurant environ 3mm de large et 4mm de haut. L'étrier transmet finalement les vibrations à l'oreille interne par le biais de la fenêtre ovale.

----La fenêtre ovale, cette orifice est 20 fois plus petite que la membrane du tympan et présente un film liquidien à sa face interne.
L'oreille moyenne a pour fonction de transformer les ondes sonores, captées par le tympan; et amplifiées par les osselets en vibrations mécaniques, pour qu'elles soient transmises efficacement à l'oreille interne.

l'oreille interne contient:

----La cochlée est l'organe de l'audition, elle est composée de plusieurs parties différentes. Le limaçon osseu est un minuscule tube osseu ayant la forme d'une spirale formée de deux canaux distincts, le canal tympanique et le canal vestibulaire, et d'un conduit subdivisé par une paroi élastique et fine appelée limaçon membraneu, qui épouse les parois de la spirale. Les vibrations sonores atteignant l'oreille interne sont transmises à travers le fluide des canaux cochléaires et autour du canal cochléaire qui les divise. Avec la pression exercée par les vibrations sur la membrane basilaire, qui est la paroi vibratile du canal cochléaire, le fluide situé dans le canal est agité. Ces mouvements stimulent l'organe de Corti.
----L'organe de Corti, il se trouve dans une membrane située dans la paroi cochléaire. C'est un organe sensoriel de l'audition qui transforme les vibrations mécaniques en impulsions nerveuses. Il est composé d'une membrane gélatineuse appelée membrane de Corti et de deux rangées de cellules ciliées, l'une interne et l'autre externe, elles se trouvent entre la membrane de Corti et la membrane basilaire. Lorsque la membrane basilaire vibre, elle pousse les cellules ciliées contre la membrane de Corti, ce qui provoque la formation d'une substance chimique par les cellules ciliées. Cette substance creée des impulsions électriques dans les fibres nerveuses adjacentes. Il y a environ 30 000 fibres nerveuses dans chaque oreille. Ces fibres transmettent les signaux électriques au cortex auditif du cerveau.
----La trompe d'Eustache est un fin canal mesurant environ 4 centimètres de long, qui relie l'oreille moyenne au fond de la gorge. Elle a pour rôle de maintenir constante la différence de pression entre les oreilles moyenne et interne et l'oreille externe, la pression extérieur. Elle est normalement fermée, mais s'ouvre à chaque fois que la personne baille ou avale pour protéger les parties fragiles de l'oreille des brusques variations de la pression d'air. Si les deux pressions atmosphériques sont différentes, le tympan ne répondra pas correctement aux fluctuations de pression provoquées par les ondes sonores
---L'oreille interne a pour but de convertir les signaux mécaniques transmis par l'oreille moyenne en signaux électriques, que notre cerveau peut utiliser; mais aussi par le biais de la trompe d'eustache, de protéger les parties les plus fragiles de l'oreille.

B/ Fonctionnement du tympan.

1) Qu'est-ce que le tympan ?

Le tympan est composé : d'une membrane de 0,1mm d'épaisseur et d'environ 60mm², celle-ci est composée de trois couches différentes : La plus externe est la couche épithéliale, qui est la continuité de l'épithélium pavimenteux stratifié recouvrant l'oreille externe. La couche intermédiaire, la lamina propria, est composée en grande partie de fibres de collagène, très organisées. La troisième couche de cellules est une muqueuse respiratoire de type épithélium cubique, qui recouvre toute l'oreille moyenne. L'organisation du tympan en différentes couches lui permet d'avoir de grandes caractéristiques de plasticité et d'élasticité qui permettent aux sons de le faire entrer en vibration. Cette membrane a une forme de cône dont le sommet est l'ombilic du marteau, point de fusion entre le tympan et le premier des trois osselets: le marteau.

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2) Comment fonctionne t il ?

Les ondes sonores de notre milieu environnant passent par le conduit auditif externe provoquant ainsi la vibration de la membrane du tympan qui suit des mouvements complexes. Cette membrane est fixée, sur sa face interne, au marteau, c'est le premier des trois osselets de l'oreille moyenne. Les vibrations de la membrane du tympan sont transmises au marteau qui suit alors les différents mouvements de la membrane du tympan. Ces mouvements sont alors transmis à l'enclume. Puis l'enclume déplace l'étrier qui est fixé à la fenêtre ovale.
Cependant, les ondes sonores ne sont pas seules à réagir avec le tympan, la pression atmosphérique peut aussi avoir des effets sur la membrane tympanique. La cavité de l'oreille moyenne est remplie d'air, cet air peut être renouvelé par la trompe d'eustache.

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II- La pression.

A/ La pression: formule et définition.

La pression est une notion de physique fondamentale. C'est le quotient d'une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique. La pression s'exerce perpendiculairement à la surface considérée.

L’unité de la pression est le pascal, c’est une unité du système international. Une pression de 1 pascal correspond à une force de 1 Newton exercée sur une surface de 1 m2. Quand les valeurs de pression sont importantes, on peut exprimer ces pressions en bar, le bar est égal à 105 pascals.

L'appareil le plus couramment utilisé pour mesurer la pression est le manomètre (ci à droite), il existe plusieurs types de manomètre qui permettent de mesurer la pression dans n'importe quel environnement.

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B/ Un peu d'histoire

De 1646 à 1654, Blaise Pascal fait de multiples expériences sur le vide pour poursuivre les travaux que Torricelli avait entrepris en 1644, avec toutes sortes d’instruments. L’une d’entre elles, en Septembre 1648, lui permet de confirmer la réalité du vide et de la pression atmosphérique et d’établir la théorie générale de l’équilibre des liquides. Cette expérience est celle du baromètre à tube de mercure, aussi appelé baromètre de Torricelli. L'expérience consistait à montrer que la pression atmosphérique devrait être différente à Clermont-Ferrand et en haut de la montagne la plus proche, le Puy de Dôme; où la pression devrait être inférieure à la pression régnant au niveau de la ville. Pascal fait donc transporter un tube de Torricelli en haut du Puy-de-Dôme. Des curés et des savants suivent l’expérience. Le tube transporté en haut du Puy-de-Dôme présente une partie vide plus importante que le tube témoin laissé en ville, l'existence de la pression atmosphérique est ainsi démontré.
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On peut mesurer la pression atmosphérique avec le baromètre de TORRICELLI (ci à gauche), pour ce faire on rempli un tube de mercure que l'on retourne dans un bac contenant du mercure. La force exercée sur la surface du bac par la pression atmosphérique empêche le tube de se vider et laisse dans le tube une colonne de mercure de 76 cm de hauteur. Cette colonne de 76 cm de Hg représente la valeur de la pression atmosphérique au niveau de la mer, plus l'on monte en altitude moins la pression atmosphérique est importante. Et inversement, plus l'on descend sous le niveau de la mer plus la pression est importante.

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C/Utilisation dans la vie courante.

On utilise souvent la notion de pression dans la vie courante, plus précisément la notion de pression atmosphérique. Par exemple, on parlera d'une pression de 700 hPa et non d'une pression de 70 000 Pa. La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque de l'atmosphère. Elle est mesurée grâce à un baromètre. La pression est surtout utilisée en météorologie. L'utilisation de l'hectopascal simplifie certaines équations, 1'hectopascal corespond à 100 pascal. Elle diminue avec l'altitude, exponentiellement ( d'un facteur 10 à chaque fois que l'on s'élève de 16km ). C'est pourquoi elle est également utilisée pour calculer la hauteur en aéronautique.

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III- Le tympan sous la pression.
A/ Expérience.

1) Préparation :

Nous avons fait deux modèles analogiques, ce ne sont que des représentation car les modèles ont une membrane bien plus grande que le tmpan et ne possèdent pas la même élasticité. pour montrer l'action de la pression sur la membrane du tympan. Pour ce faire nous avons pris deux canettes de soda dont on a ouvert le dessus et sur lesquelles nous avons mis une membrane en caoutchouc représentant le tympan:

----La première canette est une représentation du tympan lors d’une descente sans équilibrage des pressions, car le premier modèle analogique ne possède pas de « trompe d'eustache ».
----La deuxième canette est une représentation du tympan avec une trompe d'eustache, il permet de représenter le tympan lors d’une descente pendant laquelle on équilibrera la pression à l’aide du trou fait à la base dans lequel on introduit de l’air.

2) Expérience :

Nous avons fait plusieurs expériences, toutes mentionnées ci-dessous dont une qui n’a pas fonctionné. Nous avons donc fait plusieurs prises de vues:

----Une première montrant le profondimètre. Cette expérience nous permet de mesurer la profondeur du bassin, il mesure environ 3m80.
----Une deuxième durant laquelle on a descendu la première canette ne comportant pas de trou : lors de la descente, on peut constater que la membrane sur la canette se déforme vers l’intérieur.
----Une troisième durant laquelle on descendra la seconde canette. On commence la descente en bouchant le trou. Lorsque l’on est arrivé à une profondeur où l’on voit que le tympan se déforme, on débouche le trou. Rien ne se passe! L’expérience a échoué car ,nous n'avons pas inséré d'air dans la canette.
----Et une dernière expérience durant laquelle on descend encore la seconde canette dans laquelle on met de l’air pour équilibrer la pression avec le milieu environnant. Le tympan reprend donc sa forme initiale.

Par cette expérience nous avons pu mettre en évidence l'action de la pression sous l'eau sur notre tympan. En effet, celui-ci se déforme avec la profondeur(plus nous descendons plus notre tympan se déforme vers l'intérieur). L'équilibrage permet d'égaliser la pression des deux côtés du tympan et ainsi éviter tous risques de perforations de celui-ci.

B/ les risques

la pression déforme le tympan et lorsque la trompe d'eustache n'arrive pas à réguler la pression comme il le faudrait elle peut aller jusqu'à le perforer de façon plus ou moins graves. Cette perforation de la membrane tympanique, peut être opéré et soigner grâce à la pause de prothèse. Malheureusement si cette perforation est trop importante, elle peut entraîner la surdité de la personne atteinte de façon irrémédiable, excepté si l'on pose un appareil.

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Conclusion.
Le tympan, membrane indispensable à l'ouïe, réagît de différentes manières en fonction de la pression. En altitude ou sous l'eau notre tympan se deforme sous le changement de pression: plus celui-ci est important plus la déformation du tympan est visible et gênante. Cela occasionne une douleur qui peut heureusement se résoudre par différents moyens pour équilibrer la pression des différents côtés de la membrane(déglutition,vasalva,macher un chewing-gum...)Ainsi celle-ci retrouve sa forme originelle.

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LOURY Charlotte 1S3
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DUVAL Margaux 1S2
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BISEUL Valentin 1S2