Phonation et respiration Dr Guillaume-Souaid Gladys Praticien Hospitalier Service ORL et Chirurgie cervico-faciale du Pr Strunski

phonation TROIS Parties Appareil respiratoire = Soufflerie pulmonaire Larynx = Vibrateur Cavités de résonance buccopharyngées

Appareil respiratoire Production de l’ énergie nécessaire à la production vocale Deux temps : Inspiration et expiration

1 : Trachée 2 : Veine pulmonaire 3 : Artère pulmonaire 4 : Conduit alvéolaire 5 : Alvéole 6 7 : Bronchioles 8 : Bronche primaire 9 : Bronche secondaire 10 : Bronche tertiaire 11 : Larynx

Deux poumons, gauche et droit séparés l'un de l'autre par le médiastin, médialement. Posés sur le diaphragme et protégés par la cage thoracique en avant, en dehors et en arrière, sauf au niveau de leur sommet, car ils dépassent le bord supérieur de la première côte. Le poumon droit est divisé en trois lobes (supérieur, moyen et inférieur), le gauche divisé en deux lobes (supérieur et inférieur) Les lobes sont séparés par des scissures , deux à droite (la grande ou "oblique", et la petite ou "horizontale") et une à gauche (l'oblique). Chaque lobe des poumons est divisé en segments pulmonaires 

La respiration se déroule de façon inconsciente et rythmique grâce à l'activité de certains neurones du tronc cérébral. Sa régulation dépend essentiellement de la pression partielle de dioxyde de carbone dans le sang, celle-ci étant captée par deux types de chémorécepteurs localisés en périphérie et dans le système nerveux central. Les premiers se situent dans la crosse de l'aorte et à la bifurcation des carotides, les seconds se situent sur la face ventrale du bulbe rachidien. Toutes modifications de la teneur en dioxyde de carbone dans le sang entraînent une réponse du rythme et de la profondeur de la ventilation. Des modulations des activités respiratoires peuvent aussi être dues à d'autres stimulations, comme par exemple au cours des émotions (peur, excitation...

MECANIQUE VENTILATOIRE 1- GENERALITES * Echanges gazeux =indispensables pour l’organisme support gazeux =air : 78% N ;21% O2 ;1% CO2,H2O etc… * Respiration = échange gazeux entre milieu externe et organisme (apport d’O2 aux tissus et rejet de CO2…) *organe: poumon 2- DEFINITION : mécanique ventilatoire = étude des forces intervenant dans la respiration qui s’applique sur le poumon et la cage thoracique lors de la respiration

RESPIRATION: traitement de l’ AIR Réchauffement : vascularisation ++ Dépoussiérage : pilosité de région antérieur du nez (grosses particules ) Mucus : poussières plus fines et microbes Humidification Saturation lors du passage cavité nasale + rhinopharynx

Parenchyme pulmonaire = alvéoles pulmonaires

Alvéoles pulmonaire La bronchiole respiratoire donne naissance au canal alvéolaire qui conduit a l’alvéole pulmonaire: Relation étroite avec capillaire pulmonaire = échanges alveolocapillaire 300 millions d’alvéoles ; surface d’échange : 70m2

SYSTÈME MECANIQUE • VOIES AERIENNES RAMIFIEES -résistance a l’écoulement de l’air • POUMON - élasticité ( alvéole pulmonaire ) • CAGE THORACIQUE - structure ostéo-cartilagineuse -structure active (muscle )

Voies aériennes ramifiées Passage de l’air à travers des conduits de diamètre de plus en plus réduit : RESISTANCE A L’ECOULEMENT DE L’AIR

ELASTICITE

Structure ostéocartilagineuse ELASTICITE Ant Lat Post

SYSTÈME MECANIQUE • MUSCLES INSPIRATOIRES - diaphragme ++ ; - intercostaux externes ; autres • MUSCLES EXPIRATOIRES -muscles abdominaux - intercostaux internes

Augmentation des diamètres de la cage thoracique dans le sens -antéropostérieur -latéral -vertical

Autres muscles inspiratoires accessoires scalenes ; sterno-cleido-mastoidien

Muscles expiratoires Grands droits obliques transverses

Respiration Phénomènes mécaniques Inspiration: due à la diminution de la pression intrapulmonaire < P atm Pénétration de l’air par : nez, bouche, larynx,trachée, bronches vers les alvéoles pulmonaires

Expiration: P intrapulmonaire > P atm Ecoulement de l’air en sens inverse

LUTTE ENTRE FORCES MUSCULAIRES ACTIVES ET DES RESISTANCES ELASTIQUES QUI S’Y OPPOSENT Inspiration Agrandissement de la cage thoracique dans toutes ses dimensions Dilatation du poumon solidaire de la cage thoracique par la plèvre Diaphragme principale force musculaire inspiratoire Contraction:abaissement des coupoles refoulant le contenu abdominal tirant vers le bas le plancher de la cage thoracique Dilatation des côtes (6 dernières) augmentation du diamètre antéro-postérieur, Mvt complété par la contraction des muscles intercostaux externes, et cts muscles inspiratoires accessoires du cou

Expiration D’abord passive ( Ressorts étirés position de repos du tissu pulmonaire et des cartilages costaux): fermeture côtes et remontée diaphragmatique Muscles expirateurs si expiration prolongée Muscles abdominaux : remontée des viscères et du diaphragme: Augmentation de la pression intra abdominale Muscles intercostaux internes: Fermeture costale

Mouvements respiratoires et volumes d’air mobilisés Moyens d’étude = spiromètre spirogramme

Mouvements respiratoires et volumes d’air mobilisés Respiration de repos: Volume courant mobilisé(500 ml) avec surtout intervention du diaphragme qui s’abaisse de 1,5 cm, expiration passive Air contenu dans les poumons à la fin d’une expiration normale = CRF Expiration forcée A partir de la CRF contraction des muscles expirateurs et surtout abdominaux Air expulsé = VRE

Mouvements respiratoires et volumes d’air mobilisés Inspiration forcée Contraction du diaphragme des ICE et inspirateurs accessoires du cou et extenseurs de la colonne vertébrale VRI = 3000ml Capacité vitale CV= VRI+VRE+CRF Air résiduel: Air en fin d’expiration forcée = 1200ml

Débits ventilatoires • Debit de repos :volume d’air mobilisé par unité de temps soit : VCxFR 0,5lx12c/mn=6l/mn • Debit max minute =120 à180l/mn • VEMS = volume expiratoire maximum seconde • Indice de tiffeneau : VEMS/CV=75% sd obstructif:reduction du VEMS sd restrictif : reduction de CV

Etudes des pressions • Pression externe perithoracique = pression barométrique • Pression pleurale : toujours négative due aux tendances rétractives passives et opposées de l’ensemble poumon paroi et forces actives ; permet le maintien du contact entre poumon et cage thoracique • Pression alvéolaire : variation induites par la contraction des muscles respiratoire et variation de volume du poumon – cage thoracique

Description du cycle respiratoire • A la fin d’une expiration de repos la pression intra pulmonaire est égale à la pression atmosphérique • Lors de l’inspiration ou de l’expiration de repos on relève un gradient de concentration d’environ 3 mm de Hg • Si expiration ou inspiration forcée le gradient peut atteindre 100mmde Hg

CYCLE RESPIRATOIRE

Mecanique ventilatoire Relation pression –volume (poumon et cage thoracique) : méthode d’étude ; élasticité • A la fin d’une expiration normale les forces élastiques du poumon = forces opposée de la cage thoracique; • l’élasticité de l’ensemble peut être objectivée en mesurant la pression dans les voies aériennes pour un volume donné sans intervention des muscles respiratoires

Forces développées par l’appareil respiratoire Forces élastiques et pression de relaxation pulmonaire Après une expiration calme: Pression pulmonaire est nulle et les forces élastiques de la cage thoracique et du tissu pulmonaire sont nulles Opposition à l’expiration si faibles volumes pulmonaires en jeu ( CRF et 0%) Tendance à gonfler les poumons cartilages costaux qui en expiration forcée tendent à reprendre leur position de repos en se dilatant Opposition des forces élastiques à l’inspiration si importants volumes (CRF et 100%) tendant à refermer le thorax d’autant plus que le volume pulm est grand

Forces musculaires Pressions obtenues varient en fonction du volume pulmonaire les muscles développent une force proportionnelle à son élongation Inspiration forcée: muscles expirateurs étirés PP 100 cm d’eau Expiration forcée: muscles inspirateurs étirés PN 100 cm d’eau

Adaptation de la respiration à la phonation Modification du rythme respiratoire Raccourcissement de l’inspiration Allongement de l’expiration = phonation

Ensemble des organes phonateurs: poumons, larynx, cavité bucco-pharyngée ne constitue pas un ensemble spécialement dédié à la phonation Mais n’est qu’une entité fonctionnelle et la phonation n’est pas sa seule et unique fonction Spécifiquement phonateur: centre cortical et la spécialisation des voies nerveuses efférentes

Mécanisme Les organes participant à la modulation (transformation, variation) de l'air qui est expulsé par les poumons, à l'origine de l'émission d'un son, sont : Le larynx Les cavités du pharynx Les cordes vocales La cavité buccale La langue Les lèvres Le fonctionnement et la régulation ainsi que le contrôle de ces organes se font par l'intermédiaire du système nerveux central

Naissance du son Larynx Tube avec de nombreux replis Changement de forme intérieure Surface interne recouverte de muqueuse Acteurs principaux: les muscles intrinsèques Relient les cartilages entre eux Internes au larynx Mobilisation des cartilages

Déplacements rapides et précis Innervation particulière avec des cellules très fines avec des réserves énergétiques considérable car riches en mitochondries (glucose et O2)

Deux branches du pneumogastrique Laryngé supérieur : muscles crico-thyroidien Récurrent : tous les autres muscles

Glotte: espace entre les cordes vocales: Rapprochement des CV grâce aux aryténoides Fermeture au cours de la déglutition, effort violent, préalable nécessaire à la phonation

Larynx= armature solide contenant des structures mobiles lui permettant d’assumer ses fonctions, toutes basées sur ouverture et fermeture

Deux petits cartilages : les aryténoides S’articulent avec le chaton cricoidien S’écartent et se rapprochent le long de leur surface articulaire cricoïdienne ouvrant et fermant la lumière laryngée

Muscles intrinsèques Ces mouvements sont produits par les muscles laryngés: Muscle dilatateur : crico-arytenoidien postérieur La paire de muscles crico-aryténoïdiens postérieures ouvre les CV

Muscles constricteurs Crico-aryténoidein latéral, ouvre les CV inter-arytenoidien (oblique et transverse), rapproche les 2 cartilages arytenoïdes thyro-aryténoidien supérieur et inférieur dont la couche interne forme le muscle vocal et forme la CV.

Muscles qui ferment la glotte Constricteurs Muscle inter-arytenoidien Rapprochement des aryténoides, fermeture des cordes vocales

Crico-aryténoidien latéral Traction en dhs de la partie postérieure (pivot) Rapprochement de l’insertion postérieure des CV ADDUCTION Synergie nécessaire car si mouvement brutal de l’un, relâchement de l’autre Fuite postérieure

Muscle ouvrant la glotte Muscle dilatateur: crico-arytenoidien postérieur Fait pivoter en dehors le cartilage aryténoide (position de repos) ABDUCTION

Muscle tenseur de la corde vocale Muscle crico-thyroïdien bascule le cartilage thyroïde sur le cricoïde, tendant la corde vocale

Le muscle vocal Muscle thyro-aryténoidien Principal élément constitutif de la corde vocale (+ligament et muqueuse) Horizontal entre aryténoïde en AR et L’angle interne du C Thyroïde

Contraction jamais isolée Mobilise peu le cartilage aryténoïde fixé sur le cricoïde par d’autres muscles Muscle isométrique, se raidit sans changer de taille,avec des changement des propriétés vibratoires ajustant la fréquence su son émis tenseur

Mouvements de fermeture et d'ouverture des CV Mouvements de fermeture et d'ouverture des CV. Le mouvement se propage de bas vers le haut [mucosal wave]. Le mouvement est symétrique.

Les muscles extrinsèques Bretelles musculaires Soutien Maintien de l’axe laryngo-trachéal Mobilisation du larynx

AVANT Muscles sus hyoidiens Suspension du larynx à la mâchoire Hyoglosse Génioglosse Mylo-hyoidien Partie antérieur du digastrique Thyro-hyoidien Suspension du larynx à la mâchoire

HAUT et ARRIERE Suspension vers le crâne Muscle stylo-hyoidien Partie postérieure du digastrique

BAS Muscles sous-hyoïdiens Solidarisent le larynx à la cage thoracique Sterno-thyroïdien Omo-hyoïdien Sterno-cléido-hyoïdien.. Solidarisent le larynx à la cage thoracique

Comprendre leur rôle Positionnement du larynx dans le cou Rôle indirect dans la phonation Par exemple: Evitent la remontée du larynx lors des sons aigus

Mouvements laryngés Respiration Phonation Dans l’effort musculaire Dans la déglutition

Respiration Inspiration calme glissement sur la surface articulaire vers l’extérieur des aryténoïdes Les m crico-ary latéral et post stabilisent la position de l’ary horizontalement : ouverture triangulaire Inspiration forcée: Ary s’inclinent en AR en pivotant autour de l’axe de la surface articulaire augmentant l’ouverture glottique : ouverture pentagonale Deplissement des cordes vocales est d’autant plus grand que l’inspiration est plus ample. Ouverture Maximale : bâillement

Phonation Contraction du muscle inter-ary Contact des deux aryténoïdes= adduction Contact accentué par l’action du muscle crico-ary latéral Plicature de la corde vocale

Effort musculaire, toux défécation Plicature des bandes ventriculaires et du vestibule laryngé Blocage hermétique de la lumière laryngée

Déglutition Fermeture hermétique Importante remontée du larynx se logeant sous la BDL Simultanément, abaissement de l’épiglotte en AR

Anatomie de la corde vocale Replis horizontaux, plis vocaux plutôt que cordes Protégés au sein du larynx Longueurs variables 2 cm homme (18 à 25 cm) 1,5 cm femme (14 à 20 cm) Poids 1g Instrument à vent : soufflerie

Profondeur : muscle Espace de Reinke: glissement Ligament vocal: structure interne complexe lamina propria Couche profonde (f collagènes inextensibles) intermédiaire (f élastiques)/ superficielle (lâche), Muqueuse :épithélium et couche superficielle (épithélium malpighien)

Vibrateur inconscient Rapprochement grâce aux adducteurs Début du cycle sonore commence avec un larynx fermé Ajustement de la masse vibrante en fonction de leur raideur et leur élongation Ecartement des cordes par la pression sous glottique: passage d’air et production d’un tourbillon aérien Effet Bernoulli (retro-aspiration de la muqueuse)et élasticité des cordes vocales les referment

Naissance de l’onde acoustique Parcours du conduit vocale et sortie au niveau des lèvres Rapidité du cycle = hauteur de la voix humaine (80 à plus de 1500 fois) Naissance d’une vague au niveau de la corde vocale par le glissement de la muqueuse sur les plans profonds De bas en haut et de dedans en dehors à la face supérieure de la corde vocale CV s’écarte de 1mm latéralement et 0,2 à 0,5 mm vers le haut: amplitudes de vibration faibles

Classer une voix Selon la façon dont elle est fabriquée : aspect Physiologique Selon la façon dont elle est entendue: aspect Acoustique Selon le sentiment qu’elle transporte: mode expressif Selon le message qu’elle véhicule: langage, parole Selon l’intention d’agir sur autrui: mode d’action

Paramètres acoustiques du son émis Hauteur, intensité et timbre Dépendance exclusive de la pression sous glottique et de la tension des cordes vocales Vibration des cordes vocales selon théorie myo-élastique aérodynamique