TPE : Les cordes vocales

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TPE Les cordes vocales
Problématique
Pourquoi lépaississement des cordes vocales
provoque-t-il le changement de la voix?
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Les cordes vocales sont des éléments
indispensables à la phonation et à la
respiration. Elles sont situées dans le larynx et
permettent entre autres lémission dun 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 lépaississement des cordes vocales et
le changement de la voix.
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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.
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Il y a quatre cartilages principaux
Le cartilage cricoïde, en forme danneau
(vue de dessus)
sur le quel sont posés deux pyramides les
cartilages aryténoïdes
Et enfin, enserré comme un livre ouvert vers
lavant le cartilage thyroïde
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Le tout repose sur la trachée artère et est
accroché à los hyoïde, en forme de fer à cheval,
sur lequel est aussi accroché la langue.
(vue de profil)
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Il y a de nombreux muscles qui permettent des
mouvements entre ces différents cartilages. Nous
nen verrons que quelques uns
Les muscles crico-aryténoïdiens postérieurs (ou
CAP), qui relient le cartilage cricoïde aux
cartilages aryténoïdes par larrière
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.
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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 jusquau 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 quil y
a deux ligaments vocaux, il a donc deux cordes
vocales.
Plus simplement, une corde vocale est la
superposition de deux muscles et dun tendon.
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Les deux cordes vocales forment un trou appelé la
glotte, quil ne faut pas confondre avec
lépiglotte qui est un cartilage qui bascule et
qui permet de faire passer les aliments dans
lœsophage et lair dans la trachée (voir
précédemment) .
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La glotte peut prendre 2 positions différentes
(positions glottiques)
Position dabduction, 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.
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La physiologie des cordes vocales
On a longtemps pensé que les cordes vocales
fonctionnaient comme une anche dinstrument à
vent, comme par exemple une clarinette lair
faisant vibrer les cordes vocales.
En fait, les cordes vocales souvrent et se
referment très rapidement, laissant passer ou non
lair et cela crée un son.
En position phonatoire, lair venant des
poumons vient butter contre les cordes vocales
qui sont fermées. La pression augmente (on
lappelle pression sous-glottique ou PSG).
Cette pression force les cordes vocales à
sécarter et lair peut ainsi séchapper. 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.
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Les cordes vocales produisent donc un son, mais
quest-ce que cela exactement?
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Quest-ce quun son?
Un son est une vibration. Cest-à-dire une
succession de compressions et de relâchements
exercés par un objet sur les molécules et autres
éléments composant lair. Le son se propage donc
de molécule à molécule sous la forme dune onde.
Ce phénomène est le même que celui dune onde
produite par un caillou lancé dans leau.
Le déplacement dune onde sonore a une vitesse
qui dépend du milieu dans lequel elle se
propage. Dans lair ambiant, elle est de
340m/sec (mach 1)
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Un son est caractérisé par son intensité, sa
hauteur et son timbre.
Mais quest-ce que cela exactement?
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Lintensité dun son
Lintensité dun son est léquivalent du
volume sonore, dans un langage plus familier. Sur
une représentation graphique dune onde,
lintensité du son est lamplitude de londe qui
la caractérise (lamplitude est la distance entre
le zéro et le haut ou le bas dune onde). Plus
lamplitude est grande, plus le son est intense,
fort, et inversement.
Ici, trois ondes damplitudes différentes sont
représentées. Londe A a une amplitude plus
importante que les ondes B et C, elle représente
donc un son plus intense que les deux autres
ondes.
A
B
amplitude
C
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Expérience intensité et amplitude
Lexpérience réalisée a pour but de prouver
que lintensité dun son correspond à lamplitude
de londe sonore. Pour cela, on utilise un micro
relié à un ordinateur permettant grâce au
logiciel généris de voir londe caractéristique
du son émis face au micro (ce son est transformé
en signaux électriques et sexprime en volt).
Lexpérience consiste à prendre deux mesures
dune 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 lamplitude avec celle
du son.
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La hauteur dun son
La hauteur dun son dépend de la fréquence de
londe.
Pour expliquer ce quest la fréquence, il
faut dabord comprendre ce quest la période
cest le temps quil faut à une onde pour
réaliser 1événement périodique (qui se répète).
pèriode
La fréquence dun son est le nombre de période en
une seconde (f1/T (Tpériode)) Elle est noté en
Hertz (Hz).
La hauteur dun son dépend de la fréquence,
plus la fréquence est importante, plus le son est
aigu, et inversement.
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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 londe. 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 londe
est importante.
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Le timbre dun son
Le timbre dun son dépend du nombre
dharmoniques 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 dharmoniques superposés à la
fondamentale. Ainsi, les  ou  sont composés de
moins dharmoniques que le  a 
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Le son est donc une onde qui se propage de
molécules dair à molécules dair qui
sentrechoquent.
Nous avons vu quune 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
dharmonique (qui correspond au timbre son).
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Nous avons donc vu quel est le fonctionnement des
cordes vocales et quest-ce quun son mais
comment la voix humaine évolue-t-elle?
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Comment lépaississement 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  saffronter  correctement
lors de la phonation.
Il existe de nombreux phénomènes, ou maladies,
modifiant la physionomie des cordes vocales.
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Les maladies ou phénomènes à lorigine de
dysphonies
Les nodules sont de petits kystes situés sur les
cordes vocales. Ils apparaissent à la suite dune
mauvaise utilisation du larynx dans la phonation
des sons aigus. Ils provoquent le durcissement et
donc lépaississement des cordes vocales.
Parmi ces maladies, on peut noter la présence de
laryngites qui comme leur nom lindiquent,
touchent le  siège  des cordes vocales le
larynx. Les muqueuses constituant les cordes
sont irritées, et enflent donc. Cest également
le cas chez les fumeurs, qui voient leur voix
devenir plus grave.
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Autres pathologies
Il existe dautre 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 dune irritation locale due à
un reflux gastro-oesophagien.(retour du liquide
de lestomac vers lœsophage)
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La mue
Bien quil ne sagisse en aucun cas dune
maladie, celle-ci provoque également un
épaississement des cordes vocales.
En effet, à la puberté, le larynx, par le biais
dhormones (testostérone chez les hommes,
oestrogènes chez les femmes), comme tout le
corps, prend de lampleur, les cordes vocales
tendent donc à sétirer, donc sallonger, et à
sépaissir. Cela provoquera un changement de
voix perceptible. Chez le garçon, la voix peut
baisser dune octave.
Chez lhomme le larynx augmente donc de volume,
ce qui laisse apparaître une petite proéminence
au niveau de la gorge la pomme dadam, qui est
beaucoup plus petite chez la femme.
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Nous avons donc vu que les cordes vocales tendent
à changer dapparence au cours de notre vie.
Comment lépaississement des cordes vocales
provoque-t-il un changement de la voix?
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Quest ce que la voix?
Comme nous lavons 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 souvriront et
se fermeront alors plus lentement lors de la
phonation lorsquelles seront plus épaisses.
Un épaississement des cordes vocales aura donc
pour conséquences un changement de la voix qui
deviendra plus grave.
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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 lon tire sur les bords,
plus le son émis est aigu, lorsque lair 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.
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Nous avons donc vu que les cordes vocales
permettent lémission du son et le bon
fonctionnement de la respiration. Or celles-ci
évoluent au cours de la vie par de nombreux
facteurs. Lépaississement ou lallongement des
cordes vocales modifie le son produit par ces
dernières qui devient alors plus grave.