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A propos d'une analyse objective de la voix de 40 sujets présentant des troubles musculo-squelettiques

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par Marion VIENNOT
UHP Nancy - Certificat de Capacité d'Orthophonie 2010
  

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I.5 Eléments de neurologie

L'émission des sons est un phénomène bulbaire mais le contrôle des sons est d'origine corticale23. Les centres corticaux, bilatéraux, sont reliés aux noyaux bulbaires par les faisceaux géniculés. Les noyaux bulbaires reçoivent des fibres des centres corticaux homolatéraux et controlatéraux. La voix est donc une commande bilatérale, à prédominance controlatérale.

22 Le Huche F., Allali A. (1978), p107, Op. cit. p12.

23 Le larynx est représenté dans la région inférieure de la circonvolution frontale ascendante.

Etant donné le nombre de structures participant à la phonation, de nombreux nerfs crâniens entrent en jeu pour la production de la voix. Sans même aborder les phénomènes neurologiques liés à la réalisation de la parole, et sans détailler les multiples rôles de ces nerfs, notons l'importance des nerfs V (langue, masseter, ptérygoïdiens, temporal, ...), VII (lèvres, joues, muscles faciaux), IX, X (larynx, diaphragme, ...), XI (pharynx) et XII (motricité de la langue).

I.6 Deux modèles de vibration des cordes

vocales

I.6.1 Les modèles linéaires de vibration

Tous les modèles et théories de ce paragraphe décrivent la vibration des cordes vocales de manière linéaire, chacun apportant un éclairage différent sur les modes de vibrations des cordes vocales.

I.6.1.1 La théorie myo-élastique

Pour que les cordes vocales entrent en vibration, il faut dans un premier temps qu'elles viennent au contact l'une de l'autre (cf mécanismesd'accolement des CV I,1,5).

Les points d'insertions aryténoïdiens ainsi fixés, les plis vocaux commencent à vibrer sous la pression de l'air expiratoire. Chaque cycle vibratoire équivaut à la succession d'une adduction et d'une abduction des plis vocaux. Pour la production d'un son grave, l'ouverture débute par la partie inférieure des plis pour se propager dans un mouvement allant vers le haut et le dehors. Ensuite, la fermeture glottique débute également par la partie inférieure des plis. Il existe donc une différence de phase sur le plan vertical puisque les plis vocaux ne s'accolent pas sur toute leur hauteur en un mouvement. Les mécanismes vibratoires de la production de sons aigus sont semblables, en dehors du fait que la tension des ligaments et des muscles vocaux supprime la différence verticale de phase.

Schématisation des mécanismes laryngés 24

I.6.1.2 La théorie myo-élastique aérodynamique

La vibration laryngée dépend donc de la contraction des muscles qui assurent la fermeture glottique d'une part, et de la pression de l'air expiratoire qui tend à écarter les cordes vocales d'autre part. Mais cette oscillation libre doit être entretenue régulièrement sans quoi elle s'arrêterait progressivement faute d'apport d'énergie25. C'est pourquoi il est apparu nécessaire aux chercheurs d'ajouter une troisième force au modèle:

-force de rappel qui entretient l'oscillation en accolant à nouveau les cordes vocales lorsqu'elles ont été éloignées du fait de la pression sous-glottique

-force de synchronisation qui fait en sorte que l'oscillation libre ne soit pas perturbée à chaque début de cycle par l'énergie d'entretien.

L'effet Bernoulli, ou effet de rétro-aspiration, plus communément appelé effet de succion, conjugue les deux critères ci-dessus. Comme il a été signalé, lors d'un cycle vibratoire, les muqueuses des cordes vocales sont écartées sous l'effet de la pression sous-glottique (c'est-à-dire qu'elles sont comprimées comme des ressorts). Il se crée alors une pression négative entre les cordes vocales lors du passage de l'air à grande vitesse. Cette pression négative aspire les muqueuses l'une vers l'autre. Revenues à leur position médiale de départ (tout comme des ressorts retrouveraient leur position initiale), elles peuvent à nouveau être éloignées par la force de pression sous-glottique et ainsi de suite. En définitive, l'effet Bernouilli permet donc l'autoentretien de la vibration sans pour autant perturber cette dernière.

24 Cornut G, p22-23, Op. cit. p8.

25 De la même manière un enfant sur une balançoire a besoin d'être poussé régulièrement sans quoi le mouvement oscillatoire s'arrêterait.

I.6.1.3 Les modèles de la masse vibrante

La théorie myo-élastique aérodynamique dit modèle à << une masse » a été développée par Van Den Berg. La hauteur du son laryngé y est fonction des caractéristiques de masse et de tension des cordes vocales et répond à l'équation:

F0 = ( 1/ 2ð ) v (k/m) , où -F0 est la fréquence fondamentale

-k est la tension des cordes vocales -m est la masse des cordes vocales.

Nous pouvons en déduire que plus la masse vibrante est élevée plus le son sera grave et inversement. Et plus la tension sera élevée plus le son sera aigu et inversement.

Les modèles à deux masses de Ishisaka et Flanagan, et celui à trois masses de Titze prennent en compte les différences de masses entre les cinq couches des plis vocaux. Malgré cela, tous ces modèles répondent au même principe de base: lors de l'échange d'énergie entre l'air pulmonaire et la muqueuse cordale, la fréquence de l'oscillation dépend uniquement des caractéristiques de la corde.

I.6.1.4 Le modèle des oscillations à relaxation

En somme, le son laryngé résulte d'une alternance de mouvements plus ou moins brusques d'ouvertures et de fermetures glottiques. Ce mécanisme est couramment assimilé à un oscillateur << à relaxation ». En d'autres termes à chaque ouverture glottique l'air est relâché par << bouffées » ou << puffs »26. Le son laryngé, qui sonne continu à notre oreille, est donc consitué d'une série de << puffs » d'air assimilables, en définitive, à des impulsions acoustiques. Le rythme, l'amplitude et la forme des impulsions dépendent de l'énergie introduite par la pression sous-glottique et de l'élasticité des cordes vocales, et déterminent respectivement la fréquence, l'intensité et le timbre du son laryngé.

26 Comme lorsqu'un récipient se remplit d'eau jusqu'au siphon et qu'une seule goutte suffit à le vider. Il y a donc accumulation puis relaxation ce qui transforme l'énergie continue en énergie alternative.

Modèle de la vibration glottique à relaxation 27

I.6.2 Un modèle non linéaire de la vibration

glottique28

I.6.2.1 Limites des modèles linéaires

Tous les modèles ci-dessus décrivent les mécanismes linéaires de la production du son laryngé. Aussi ont-ils ce défaut de décrire les mouvements des cordes vocales sans prendre en compte le fait que ces mouvements puissent être modifiés par le contact des plis vocaux. Or la trajectoire de chaque corde vocale est nécessairement modifiée par son contact avec la corde controlatérale. Et, tout comme les deux moitiés du visage sont différentes, les deux cordes vocales ne sont pas en tout point identiques. Aussi, les deux cordes vocales ne peuvent pas vibrer à la même fréquence.

Par ailleurs, l'effet de Bernouilli est dit linéaire puisque proportionnel à la vitesse de l'air. Mais il est possible de le considérer comme un phénomène non linéaire puisqu'il ne se déclenche qu'à partir d'un certain seuil de pression phonatoire. Ce seuil est dépendant de

-la raideur et la viscosité de la masse cordale (plus la tension de la corde et sa viscosité sont importantes et plus le seuil de pression sous-glottique doit augmenter)

-la largeur de la fente glottique pré-phonatoire (plus la fente est large, plus l'air s'écoule, nécessitant ainsi une augmentation de la pression sousglottique)

27 Giovanni A., Ouakine M., Garrel L., Ayache S., Robert D, (2002), « Un modèle non-linéraire de la vibration glottique. Implications cliniques potentielles », Rev. Laryngol. Otol. Rhinol., 123;5; 273-277, p176.

28 Ibid.

-la différence de pression transglottique (une pression sus-glottique élévée nécessite une pression sous-glottique encore plus élevée)

De même que la trajectoire de chaque corde est différente, nous pouvons donc avancer que l'effet Bernouilli est lui aussi un phénomène non linéaire. Les théories basées sur les principes myo-élastiques ne sont donc pas suffisantes à elles seules pour décrire tous les phénomènes vibratoires.

I.6.2.2 Le modèle slip-stick

Les chercheurs ont donc émis l'hypothèse que chaque corde vocale vibrerait selon ses propres modalités fréquentielles. Et lorsque les deux cordes vocales se rencontrent, une synchronisation de leur fréquence s'opèrerait. En couplant les dimensions verticale et horizontale de la vibration glottique lors d'expériences sur des larynx excisés, les chercheurs ont pu vérifier leurs hypothèses.

Synchronisation de la vibration glottique 29

Les principaux facteurs de synchronisation entre les cordes vocales sont:

-les relatives similitudes de forme et de tension des deux cordes à

l'état normal

-la mise en contact d'une partie de la masse vibrante des deux

cordes vocales

-la viscosité du mucus30.

29 Giovanni A., Ouakine M., Garrel L., Ayache S., Robert D, (2002), p275, Op. cit. p27.

30 Plus le mucus est visqueux, plus la fréquence vibratoire diminue et plus le seuil de phonation est élevé: en effet plus le mucus est visqueux et plus le temps d'adduction est augmenté. Il y a donc des relations complexes entre qualité du mucus, fréquence et amplitude vibratoires.

Ces recherches ont abouti à la création d'un nouveau modèle de vibration glottique: le modèle « slip-stick » ou « glissé-collé » en français. Les auteurs comparent ce modèle au fonctionnement d'un archet sur une corde de violon. Au début de la vibration, l'archet tire la corde hors de sa position d'équilibre. Pendant un premier temps, les forces élastiques s'opposent à ce mouvement. Puis les forces de rappel deviennent plus importantes que la force d'adhésion. La corde se « décolle » alors de l'archet et oscille librement. Lorsqu'elle a suffisamment dissipé d'énergie, elle peut à nouveau être « collée » par l'archet (sous l'effet de Bernouilli). Par conséquent, la phase forcée pendant laquelle la corde vibre de la même façon que l'archet, est suivie d'une phase libre durant laquelle la corde vibre à sa propre fréquence. L'archet joue donc à la fois le rôle de l'effet Bernouilli et celui de contact avec la corde controlatérale31.

Schématisation du modèle slip-stick 32

En résumé, lors d'un cycle normal, les deux cordes n'étant pas exactement identiques, elles devraient vibrer différemment. Mais la partie « collée » du cycle synchronise leurs vibrations en mettant en contact leurs masses vibrantes. Les auteurs considèrent que tant que les deux cordes ne diffèrent pas outre mesures d'un point de vue anatomique, ce mécanisme « slip-stick » fonctionne33.

31 De même, les auteurs comparent la viscosité du mucus des cordes vocales à la collophane déposée sur l'archet par les violonistes.

32 Giovanni A., Ouakine M., Garrel L., Ayache S., Robert D, (2002), p276, Op. cit. p27.

33 Il est intéressant de noter qu'une voix bitonale résulte d'une synchronisation vibratoire d'un cycle sur deux.

Par ailleurs, le mode de fonctionnement idéal serait atteint pour une tension et une longueur identiques pour chaque corde vocale. Il ne nécessiterait donc presqu'aucun processus de synchronisation. Par conséquent, la phase « libre » s'en trouverait augmentée. A l'inverse, plus les cordes vocales seraient asymétriques et plus la phase « collée » se devrait d'être importante pour assurer la synchronisation. Le mécanisme d'augmentation du volume dans le forçage vocal apparaît ici comme très voisin du mécanisme de compensation des anomalies vibratoires.

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