TPE : Les cordes vocales Problématique : Pourquoi l’épaississement des cordes vocales provoque-t-il le changement de la voix?

Les cordes vocales sont des éléments indispensables à la phonation et à la respiration. Elles sont situées dans le larynx et permettent entre autres l’émission d’un son fondamental. Mais elles évoluent au cours de la vie. Ces évolutions sont principalement dues à un épaississement et un allongement des cordes vocales. Nous verrons où celles-ci sont situées, quelles sont leurs fonctionnements, et comment est provoqué l’épaississement des cordes vocales et le changement de la voix.

La physionomie des cordes vocales Les cordes vocales se trouvent dans le larynx : elles se situent dans un assemblage de cartilages qui se trouve au sommet de la trachée artère.

Il y a quatre cartilages principaux : Le cartilage cricoïde, en forme d’anneau (vue de dessus) sur le quel sont posés deux pyramides : les cartilages aryténoïdes Et enfin, enserré comme un livre ouvert vers l’avant : le cartilage thyroïde

Le tout repose sur la trachée artère et est accroché à l’os hyoïde, en forme de fer à cheval, sur lequel est aussi accroché la langue. (vue de profil)

Il y a de nombreux muscles qui permettent des mouvements entre ces différents cartilages. Nous n’en verrons que quelques uns : Les muscles crico-aryténoïdiens postérieurs (ou CAP), qui relient le cartilage cricoïde aux cartilages aryténoïdes par l’arrière Les muscles crico-aryténoïdiens latéraux (ou CAL) qui relient les mêmes par les côtés Les muscles inter-aryténoïdiens qui relient les carilages arténoïdes entre eux.

Il y a également deux ligaments vocaux qui vont du cartilage thyroïde aux cartilages aryténoïdes : Le faisceau ary-vocal est un muscle qui part du cartilage aryténoïde et va jusqu’au ligament vocal. Le faisceau thyro-vocal part du cartilage thyroïde pour se superposer au précédent La superposition de ces deux faisceau et du ligament vocal forme une corde vocale. Vu qu’il y a deux ligaments vocaux, il a donc deux cordes vocales. Plus simplement, une corde vocale est la superposition de deux muscles et d’un tendon.

Les deux cordes vocales forment un trou appelé la glotte, qu’il ne faut pas confondre avec l’épiglotte qui est un cartilage qui bascule et qui permet de faire passer les aliments dans l’œsophage et l’air dans la trachée (voir précédemment) .

La glotte peut prendre 2 positions différentes (positions glottiques) : Position d’abduction, de repos ou respiratoire : les CAP, qui sont les muscles dilatateur de la glotte, sont contractés, ce qui ouvre la glotte en grand ce qui permet de respirer normalement. Position phonatoire : les CAP se décontractent, les CAL, qui sont les muscles constricteurs de la glotte (donc antagonistes aux CAP) se contractent, ainsi que les muscles inter-arytéroïdiens. Cette position permet la parole et le chant.

La physiologie des cordes vocales On a longtemps pensé que les cordes vocales fonctionnaient comme une anche d’instrument à vent, comme par exemple une clarinette; l’air faisant vibrer les cordes vocales. En fait, les cordes vocales s’ouvrent et se referment très rapidement, laissant passer ou non l’air et cela crée un son. En position phonatoire, l’air venant des poumons vient butter contre les cordes vocales qui sont fermées. La pression augmente (on l’appelle « pression sous-glottique » ou PSG). Cette pression force les cordes vocales à s’écarter et l’air peut ainsi s’échapper. La PSG diminue donc, et vu que les muscles CAL et inter-aryténoïdiens sont contractés, les cordes vocales se referment ; la PSG augmente donc à nouveau et ainsi de suite.

Les cordes vocales produisent donc un son, mais qu’est-ce que cela exactement?

Qu’est-ce qu’un son? Un son est une vibration. C’est-à-dire une succession de compressions et de relâchements exercés par un objet sur les molécules et autres éléments composant l’air. Le son se propage donc de molécule à molécule sous la forme d’une onde. Ce phénomène est le même que celui d’une onde produite par un caillou lancé dans l’eau. Le déplacement d’une onde sonore a une vitesse qui dépend du milieu dans lequel elle se propage. Dans l’air ambiant, elle est de 340m/sec (mach 1)

Un son est caractérisé par son intensité, sa hauteur et son timbre. Mais qu’est-ce que cela exactement?

L’intensité d’un son: L’intensité d’un son est l’équivalent du volume sonore, dans un langage plus familier. Sur une représentation graphique d’une onde, l’intensité du son est l’amplitude de l’onde qui la caractérise (l’amplitude est la distance entre le zéro et le haut ou le bas d’une onde). Plus l’amplitude est grande, plus le son est intense, fort, et inversement. A Ici, trois ondes d’amplitudes différentes sont représentées. L’onde A a une amplitude plus importante que les ondes B et C, elle représente donc un son plus intense que les deux autres ondes. B amplitude C

Expérience: intensité et amplitude L’expérience réalisée a pour but de prouver que l’intensité d’un son correspond à l’amplitude de l’onde sonore. Pour cela, on utilise un micro relié à un ordinateur permettant grâce au logiciel généris de voir l’onde caractéristique du son émis face au micro (ce son est transformé en signaux électriques et s’exprime en volt). L’expérience consiste à prendre deux mesures d’une voix émettant un son de même hauteur mais à deux intensité différentes. Résultats: Ici, la courbe rouge correspond à la prise d ’un son fort et à une amplitude d ’environ 900mV. Alors que la courbe jaune correspond à la prise d ’un son de faible intensité, et elle a une amplitude plus faible (150mV) On peut donc mettre en relation la grandeur de l’amplitude avec celle du son.

La hauteur d’un son: La hauteur d’un son dépend de la fréquence de l’onde. Pour expliquer ce qu’est la fréquence, il faut d’abord comprendre ce qu’est la période: c’est le temps qu’il faut à une onde pour réaliser 1’événement périodique (qui se répète). pèriode La fréquence d’un son est le nombre de période en une seconde (f=1/T (T=période)) Elle est noté en Hertz (Hz). La hauteur d’un son dépend de la fréquence, plus la fréquence est importante, plus le son est aigu, et inversement.

Expérience: hauteur et fréquence Cette expérience a pour but de démontrer que la hauteur d ’un son dépend de la fréquence de la représentation de l’onde. Pour cela, on utilise les mêmes outils que pour la première expérience. La manipulation consiste à prendre deux mesures: une personne sifflant grave puis une personne sifflant aigu. Résultats: Le premier graphique montre les deux courbes, la rouge étant le son grave et la jaune le son aigu. Le graphique de gauche montre que les principales fréquences du son grave sont basses (0,25 kHz) alors que le graphique de droite montre que la principale fréquence du son aigu est plus haute (0,78 kHz). On peut donc dire que plus le son est aigu, plus la fréquence de l’onde est importante.

Le timbre d’un son: Le timbre d’un son dépend du nombre d’harmoniques de celui-ci. Les harmoniques sont des ondes de fréquences multiples de la fréquence fondamentale. Ici, la courbe A est celle représentant le son fondamental. La courbe B est un harmonique (double). La courbe C est le son complexe résultant des deux autres ondes. A B C Pour les cordes vocales, les voyelles sont les différents nombres d’harmoniques superposés à la fondamentale. Ainsi, les « ou » sont composés de moins d’harmoniques que le « a »

Le son est donc une onde qui se propage de molécules d’air à molécules d’air qui s’entrechoquent. Nous avons vu qu’une onde sonore est caractérisée par sa vitesse, son amplitude (qui correspond à son intensité), sa fréquence (qui correspond à la hauteur du son) et son nombre d’harmonique (qui correspond au timbre son).

Nous avons donc vu quel est le fonctionnement des cordes vocales et qu’est-ce qu’un son mais comment la voix humaine évolue-t-elle?

Comment l’épaississement des cordes vocales provoque-t-il un changement de la voix? Pour fonctionner correctement, les cordes vocales doivent êtres lisses, souples et de bonne mobilité, afin de « s’affronter » correctement lors de la phonation. Il existe de nombreux phénomènes, ou maladies, modifiant la physionomie des cordes vocales.

Les maladies ou phénomènes à l’origine de dysphonies Les nodules sont de petits kystes situés sur les cordes vocales. Ils apparaissent à la suite d’une mauvaise utilisation du larynx dans la phonation des sons aigus. Ils provoquent le durcissement et donc l’épaississement des cordes vocales. Parmi ces maladies, on peut noter la présence de laryngites qui comme leur nom l’indiquent, touchent le « siège » des cordes vocales: le larynx. Les muqueuses constituant les cordes sont irritées, et enflent donc. C’est également le cas chez les fumeurs, qui voient leur voix devenir plus grave.

Autres pathologies Il existe d’autre pathologies propres aux cordes vocales: les tumeurs malignes (ou cancer de la corde vocale)qui diminuent la mobilité des cordes vocales. On observe la présence de petits bourgeons présentant quelquefois une ulcération. Le granulome de la corde vocale est localisé en arrière et provient d’une irritation locale due à un reflux gastro-oesophagien.(retour du liquide de l’estomac vers l’œsophage)

La mue Bien qu’il ne s’agisse en aucun cas d’une maladie, celle-ci provoque également un épaississement des cordes vocales. En effet, à la puberté, le larynx, par le biais d’hormones (testostérone chez les hommes, oestrogènes chez les femmes), comme tout le corps, prend de l’ampleur, les cordes vocales tendent donc à s’étirer, donc s’allonger, et à s’épaissir. Cela provoquera un changement de voix perceptible. Chez le garçon, la voix peut baisser d’une octave. Chez l’homme le larynx augmente donc de volume, ce qui laisse apparaître une petite proéminence au niveau de la gorge: la pomme d’adam, qui est beaucoup plus petite chez la femme.

Nous avons donc vu que les cordes vocales tendent à changer d’apparence au cours de notre vie. Comment l’épaississement des cordes vocales provoque-t-il un changement de la voix?

Qu’est ce que la voix? Comme nous l’avons expliqué précédemment, la voix est une onde sonore caractérisée par une certaine fréquence. Nous savons que plus les cordes vocales sont épaisses, plus elles sont denses, et donc moins elles peuvent se déformer. Elles s’ouvriront et se fermeront alors plus lentement lors de la phonation lorsqu’elles seront plus épaisses. Un épaississement des cordes vocales aura donc pour conséquences un changement de la voix qui deviendra plus grave.

Expérience du ballon de baudruche: Prenons un ballon de baudruche. Les bords représentent les deux cordes vocales. On gonfle le ballon. On remarque que plus l’on tire sur les bords, plus le son émis est aigu, lorsque l’air est expulsé. Donc, plus les cordes vocales sont fines, plus la voix est aigue, et inversement. Donc, plus les cordes vocales sont épaisses, plus le son émis est grave.

Nous avons donc vu que les cordes vocales permettent l’émission du son et le bon fonctionnement de la respiration. Or celles-ci évoluent au cours de la vie par de nombreux facteurs. L’épaississement ou l’allongement des cordes vocales modifie le son produit par ces dernières qui devient alors plus grave.