2.3.1 Structure acoustique des phonèmes . . . 52
2.3.2 Caractéristiques acoustiques des voyelles . . . 54
2.3.3 Caractéristiques acoustiques des consonnes . . . 54
Bibliographie . . . 57
Introduction
La compréhension des processus physiologiques qui permettent à l'être humain de bien percevoir les paroles émises par ses semblables joue un rôle primordial dans l'étude des patients sourds implantés cochléaires. En eet, les implants cochléaires (et de façon plus générale les prothèses auditives) sont essentiellement destinés à rétablir l'aptitude des personnes sourdes à utiliser correctement la communication parlée. Il nous faut donc aborder le thème de la parole, ce signal physique à la fois acoustique et optique, véhiculant aussi bien les sons de la voix que les mouvements des lèvres du locuteur.
Dans la suite des évènements qui permettent à une personne de percevoir la parole, les sons du langage sont initialement générés par un locuteur. Ils sont éventuellement captés par un microphone puis enregistrés ou transformés, pour être le cas échéant réémis par des dispositifs technologiques (téléphone, télévision, radio, magnétophone, etc.). Ils
42 2.1. APPAREIL PHONATOIRE
se propagent ensuite sous forme d'ondes acoustiques dans l'air puis parviennent au sys- tème auditif, qui transforme ces signaux acoustiques en signaux électriques communiqués aux centres nerveux de l'audition. La personne en question prend alors connaissance du contenu acoustique de la parole. Ce contenu purement physique, auquel n'a pas encore été associée une signi cation particulière, est ensuite traité et interprété par les centres nerveux du langage, ce qui permet de lui donner un contenu sémantique et rend possible une interprétation de ce qui a été perçu.
La plupart des situations de communication quotidienne (notamment conversation en face-à-face) mettent également en jeu la modalité visuelle. Les signaux acoustiques contenant les sons du langage sont dans ce cas systématiquement couplés avec des signaux optiques renseignant sur les mouvements articulatoires de la langue et des lèvres, ainsi que les mouvements et expressions faciales et corporelles. De manière similaire, ces signaux sont captés par le système visuel puis transformés en signaux électriques communiqués aux centres nerveux de la vision. Il est très important de prendre entièrement en compte ces aspects visuels de la parole, comme nous allons le voir dans la suite.
On peut donc distinguer deux étapes dans l'acquisition du contenu phonétique de la parole : sa production par le locuteur au niveau de l'appareil phonatoire, et plus particuliè- rement du larynx, puis sa perception par l'interlocuteur au niveau des systèmes auditif et visuel et des aires corticales associées. Le présent chapitre est consacré à la production des sons du langage, qui constitue l'étape initiale de la communication parlée. Nous décrivons ici l'anatomie de l'appareil phonatoire humain et l'éventail des mouvements articulatoires possibles, ce qui permet d'expliquer la répartition des phonèmes en diérentes catégories acoustiques et articulatoires clairement dé nies.
2.1 Appareil phonatoire
1La production articulatoire des sons du langage chez l'être humain est un processus com- plexe qui met en ÷uvre des mécanismes neurologiques et physiologiques. Un nombre important d'organes et de muscles interviennent dans l'émission de la parole. On décompose usuellement le fonctionnement de l'appareil phonatoire humain en trois étapes successives : la production d'une colonne d'air au niveau des poumons, sa mise en vibration au niveau du larynx et des cordes vocales, ce qui a pour eet de générer un son, puis la modulation de ce son par les diérents résonateurs acoustiques formés par les cavités supralaryngées.
2.1.1 Sou erie pulmonaire
Les organes respiratoires sont constitués des poumons, du diaphragme et de la trachée. Le processus de la respiration normale comprend deux phases de durées sensiblement égales : l'ins- piration et l'expiration. Lors de l'inspiration, le diaphragme s'abaisse et les muscles intercostaux se contractent en provoquant une expansion de la cage thoracique, ce qui a pour eet de créer un appel d'air qui permet d'emplir les poumons. Lors de l'expiration, le diaphragme se relâche et la cage thoracique se rétracte, provoquant une compression des poumons et l'expulsion des gaz respiratoires. Seule l'inspiration nécessite un travail moteur des muscles respiratoires, l'expiration étant due à la retombée passive de la cage thoracique.
La phonation humaine intervient majoritairement durant la phase expiratoire, qui fournit le ux d'air nécessaire à la production des sons laryngés. En particulier, le français et l'anglais
2.1. APPAREIL PHONATOIRE 43
utilisent exclusivement l'expiration. En conséquence, lors de la production de la parole, on peut observer une modi cation du cycle respiratoire. Alors que dans des conditions normales, l'inspi- ration et l'expiration se répartissent également le temps de respiration, on constate que lors de la phonation, seuls 15% du cycle respiratoire sont consacrés à l'inspiration. Par ailleurs, dans ces mêmes conditions normales, la pression expiratoire ne dépasse la pression atmosphérique que de 0,25%, tandis que cette surpression atteint 1% lors de la phonation.
Ces modi cations du cycle respiratoire assurent une alimentation su sante en air de l'ap- pareil phonatoire pour permettre une génération e cace des sons de la parole. La maîtrise du débit et de la pression de l'air expiré lors de la phonation est relayée par les muscles de la sangle abdominale, qui permettent un contrôle précis du volume pulmonaire.
2.1.2 Le larynx
Le larynxest un organe formé d'un assemblage de cartilages situés dans la partie moyenne
du cou, juste au-dessus de la trachée, au-dessous de l'os hyoïde et de la base de la langue. Du point de vue fonctionnel, le larynx intervient lors de la déglutition, de la phonation et de certains modes particuliers de respiration, comme pendant une activité physique intense. On désigne par l'adjectif supralaryngé toute partie des voies respiratoires supérieures située au-dessus du larynx.
Fig. 2.1 Organes de la parole vue en coupe sagittale. D'aprèsAbitbol(1991).
La base du larynx est formée du cricoïde, un anneau cartilagineux horizontal diérencié de la trachée, dont il surmonte le sommet. Le bord postérieur de cet anneau s'amincit en une petite saillie orientée verticalement. Au-dessus de cette saillie postérieure sont disposées symétriquement deux petites pyramides cartilagineuses, les aryténoïdes, dont les apophyses servent de point d'attache postérieur aux cordes vocales. Un système complexe de muscles permet aux aryténoïdes de glisser et de pivoter sur le cricoïde.
44 2.1. APPAREIL PHONATOIRE
Sur le bord antérieur du cricoïde vient se baser le cartilage thyroïde, un volumineux carti- lage bombé en forme de bouclier, dont la saillie antérieure est visible à travers la peau du cou et est communément appelée pomme d'Adam. Il est susceptible de pivoter légérement par rapport au cartilage cricoïde. Ce cartilage est muni à ses quatre coins d'apophyses verticales appelées respectivement cornes inférieures et cornes supérieures. La face postérieure du cartilage thyroïde sert de point d'attache antérieur aux cordes vocales ; le thyroïde permet également d'assurer leur protection.
L'épiglotte est un clapet cartilagineux dont la pointe inférieure est xée au prolongement supérieur du cartilage thyroïde. Elle a pour fonction de couper la communication entre la tra- chée et les voies respiratoires supérieures, ce qui permet d'empêcher l'entrée de corps étrangers dans les poumons lors de la déglutition ou d'emprisonner l'air dans les poumons lors d'eorts physiques particuliers.
La paroi interne du larynx est tapissée d'une couche de tissu broélastique, le cône élastique, qui s'étend de l'intérieur des anneaux de la trachée artère jusqu'au-dessus du cartilage cricoïde, où il est successivement rétréci par deux doubles replis dirigés vers l'intérieur. Les replis inférieurs sont les cordes vocales, ou vraies cordes vocales. Celles-ci sont renforcées par des ligaments et
par les muscles thyro-aryténoïdiens, également appelés muscles vocaux, qui assurent la tension longitudinale des cordes vocales. La glotte désigne l'espace libre délimité par les cordes vocales, la paroi interne du cartilage thyroïde et les apophyses antérieures des aryténoïdes. Les replis supérieurs sont appelés fausses cordes vocales, et les cavités délimitées de chaque côté du larynx par ces deux systèmes de replis sont dénommées ventricules de Morgagni.
Les muscles crico-thyroïdiens rattachent le cartilage thyroïde au cartilage cricoïde. Ce sont des tenseurs des cordes vocales. En se contractant, ils permettent au cricoïde de basculer légèrement vers l'arrière du larynx, entraînant avec lui les arythénoïdes et les cordes vocales, ce qui assure la tension longitudinale de ces dernières. Les muscles crico-aryténoïdiens relient les deux aryténoïdes au cartilage cricoïde. Les crico-aryténoïdiens postérieurs sont responsables de la constriction de la glotte, tandis que les crico-aryténoïdiens latéraux assurent sa dilatation. En n, les muscles inter-aryténoïdiens relient les deux cartilages aryténoïdes l'un à l'autre et contribuent aux mouvements de constriction de la glotte.
2.1. APPAREIL PHONATOIRE 45
Fig. 2.3 Schéma de la mécanique laryngée. D'aprèsAbitbol(1991). Génération du son dans le larynx
L'émission des sons laryngés se produit lorsque les cordes vocales entrent en vibration. La théorie myoélastique interprète cette entrée en vibration comme un phénomène essentiellement passif, dû à l'action mécanique du ux d'air en provenance des poumons. L'action des muscles tenseurs et adducteurs des cordes vocales provoque leur rapprochement et l'occlusion de la glotte. Lors de l'expiration, la pression subglottique des gaz respiratoires devient su samment élevée pour provoquer l'écartement des cordes vocales. Une certaine quantité d'air est alors libérée dans le pharynx, ce qui induit une dépression au niveau de la glotte et un abaissement de la pression subglottique. La résistance opposée par la colonne d'air n'étant plus su sante, les cordes vocales reviennent à leur position occlusive initiale par simple élasticité. Le phénomène se reproduit alors de façon cyclique.
On obtient ainsi une alternance cyclique d'écartements et de rapprochements des cordes vocales. Ces battements périodiques engendrent une onde acoustique qui va se propager dans l'espace supralaryngé et faire entrer en résonance les diérentes cavités délimitées par le conduit vocal, ce qui permet la production des sons de la parole.
Une autre théorie de production des sons laryngés, appelée théorie neuro-chronaxique et développée par Raoul Husson à partir de 1950, fait jouer au système nerveux un rôle prépondérant en expliquant l'écartement des cordes vocales par une commande nerveuse volontaire des muscles du larynx. Cette théorie a été progressivement abandonnée, s'accordant mal aux observations anatomiques et physiologiques.
2.1.3 L'espace supralaryngé
L'onde acoustique générée dans le larynx par l'entrée en vibration des cordes vocales se pro- page dans les ventricules de Morgagni puis dans les diérentes cavités de l'espace supralaryngé.
46 2.2. ASPECTS ARTICULATOIRES DE LA PHONATION
On distingue notamment la cavité pharyngale, la cavité buccale, les cavités nasales et éventuel- lement la cavité labiale.
Le pharynx est un conduit musculo-membraneux situé au-dessus du larynx, en avant de
la colonne vertébrale et en arrière de la langue, du voile du palais, de la luette et des fosses nasales. Il met en communication la bouche et les fosses nasales avec l'÷sophage et le larynx. Il est susceptible de se contracter sous l'action des muscles qui le délimitent et peut être déformé par les mouvements de la base de la langue, du voile du palais, et de l'épiglotte. On appelle cavité pharyngale le volume d'air délimité par le pharynx, susceptible de jouer un rôle de résonateur
acoustique lors de la phonation.
La cavité buccaleest le volume d'air contenu dans la bouche, délimité antérieurement par
les lèvres et les dents, postérieurement par la luette et le pharynx, inférieurement par la langue et supérieurement par le palais dur et le voile du palais. La langue, constituée d'une quinzaine
de muscles et dont la partie arrière est xée à l'os hyoïde, joue un rôle fondamental dans la phonation de par sa grande exibilité. Celle-ci lui permet en eet de modi er considérablement le volume de la cavité buccale et même de la diviser en deux cavités, l'une antérieure, située en avant de la langue, et l'autre postérieure, située en arrière de la langue.
Le voile du palais, appelé également palais mou ou velum, est la partie postérieure de la
voûte de la cavité buccale. Il assure la séparation de la bouche et des fosses nasales en se relevant lors de la déglutiton. Il peut s'abaisser pendant la phonation et mettre en communication la cavité buccale et les fosses nasales. Les fosses nasales, ou cavités nasales, sont séparées l'une
de l'autre par une cloison médiane plate et possèdent des volumes sensiblement constants. Les sont susceptibles de resserrer ou de refermer l'ori ce du conduit buccal. Lorsqu'elles sont arrondies ou projetées vers l'extérieur, elles délimitent avec les dents un petit volume appelé cavité labiale.
2.2 Aspects articulatoires de la phonation
2L'articulation consiste pour le locuteur à déformer ses cavités supralaryngées par des mou- vements musculaires adaptés, ce qui lui permet de modi er la structure spectrale et temporelle de l'onde acoustique émise par les cordes vocales et d'émettre ainsi des sons de parole. La phoné- tique articulatoire a pour but de décrire le plus précisément possible les stratégies de réalisation orale utilisées par les locuteurs.
2.2.1 Généralités sur l'articulation
Un phonème est considéré comme la plus petite unité sonore pertinente dans une langue
donnée. La production des phonèmes est liée à diérents facteurs anatomiques. Le mode articula- toire a trait à la qualité du passage de l'air dans l'espace supralaryngé, au-delà de la glotte. La
réalisation des voyelles implique un passage libre de l'air dans cet espace, tandis que la réalisation des consonnes nécessite une gêne ou un arrêt du passage de l'air. Le passage des consonnes aux voyelles ne se fait pas de manière abrupte, mais sur un continuum, ce qui permet de distinguer des articulations intermédiaires comme les glides.
La sonorité, déterminée par une résonance orale ou nasale, est fonction de l'ouverture ou de la fermeture de l'accès vers les fosses nasales. Lors de la production de voyelles ou de consonnes nasales, le voile du palais s'abaisse et se décolle de la paroi pharyngale, ce qui permet le passage de l'air à la fois par le canal buccal et par les fosses nasales, ce qui confère aux sons une coloration
2.2. ASPECTS ARTICULATOIRES DE LA PHONATION 47
particulière. Les voyelles et les consonnes produites sont alors dites nasales. Lorsque le voile du palais est relevé et bien accolé à la paroi pharyngale, l'air ne passe que par la cavité buccale, donnant naissance aux sons vocaliques et consonantiques dits oraux.
Le mode d'intervention des cordes vocales détermine le caractère sourd ou sonore des dif- férentes articulations. Lorsque les cordes vocales vibrent, les sons sont dits voisés ou sonores
par opposition aux sons non voisés ou sourds. La réalisation des voyelles implique la mise en
vibration des cordes vocales. Pour les consonnes, l'absence ou la présence de vibration des cordes vocales détermine leur caractère sourd ou sonore. En français, toutes les consonnes nasales sont voisées. La distinction entre consonnes sourdes et sonores ne vaut que pour les consonnes orales. La réalisation de toute articulation implique un rapprochement plus ou moins grand ou un contact franc entre deux points anatomiques, l'articulateuret le lieu d'articulation. Le lieu
d'articulation se situe nécessairement dans la partie supérieure du canal buccal dans une zone allant de la lèvre supérieure jusqu'à la paroi pharyngale. C'est le point duquel l'articulateur se rapprochera ou avec lequel il entrera en contact. Les points d'articulation possibles sont :
Organe Nomenclature phonétique lèvres labiale
dents dentale
alvéoles alvéolairepostalvéolaire ou alvéopalatale palais dur prépalatalemédiopalatale
postpalatale voile du palais prévélairepostvélaire
luette uvulaire pharynx pharyngale
glotte glottale ou pharyngale
Tab. 2.1 Nomenclature phonétique des articulations selon la partie anatomique utilisée L'articulateur est quant à lui constitué par la région inférieure du canal buccal. Il peut s'agir de la lèvre inférieure ou des diérentes parties de la langue, subdivisée en régions apicale, prédorsale, médiodorsale, postdorsale et radicale de la pointe (apex) à la racine (radix).
On distingue ainsi trois catégories articulatoires. Les voyellespeuvent être décrites comme
des sons qui nécessitent la mise en vibration des cordes vocales et un libre passage de l'air dans le canal buccal, permis par un éloignement su sant des articulateurs. Les consonnes
sont au contraire des sons générés lorsque le passage de l'air est perturbé par un resserrement plus ou moins marqué du canal buccal, pouvant aller jusqu'à sa fermeture complète pour les consonnes occlusives. En n les glides, qui peuvent également être désignées par les termes am-
bigüs semi-consonnes ou semi-voyelles, correspondent à un état d'articulation intermédiaire
entre les voyelles, pour lesquelles l'air passe de façon totalement libre dans le canal buccal, et les consonnes, pour lesquelles le ux d'air est fortement perturbé par le rapprochement des articu- lateurs.
48 2.2. ASPECTS ARTICULATOIRES DE LA PHONATION
2.2.2 Notation phonétique
L'étude de la parole nécessite une transcription des sons du langage dans un système d'écriture adapté. Or la plupart des systèmes d'écriture des langues du monde comportent une certaine ambigüité quant à la prononciation qui devrait leur être associée. Ainsi en français, dans le mot soir, la succession écrite des voyelles o et i ne correspond pas à la succession orale d'un o et d'un i indépendants. De même, dans les mots taxi, hexagone, soixante et sixième, la présence de la même lettre x dans l'écriture de chacun de ces mots se traduit par quatre réalisations orales diérentes.
Les symboles correspondant aux lettres de l'alphabet apparaissent donc comme insu sants pour établir des relations non ambigües entre la réalisation orale et la transcription écrite. On voit apparaître la nécessité d'introduire un nouveau système d'écriture qui assurerait une cor- respondance univoque entre l'écrit et l'oral, un son étant associé de façon unique à un symbole graphique et réciproquement. C'est le rôle que joue l'API (alphabet phonétique international),
créé en 1888 par l'Association phonétique internationale. Ce système phonétique permet de transcrire l'ensemble des sons utilisés par les diérentes langues du monde sous forme écrite.
i lit y lu e dé ø deux E dais ÷ peur a ta @ de A tas ã dent O sort O don o sot E brin u loup ÷ brun
Tab. 2.2 Symboles de l'API utilisés pour les voyelles en français
p pont f f er j ciel
b bon v verre 4 lui
m mon w Louis s saisir t temps z saisir d dent n neige S champ Z J ean k clair g gant ö rond ñ agneau l long
Tab. 2.3 Symboles de l'API utilisés pour les consonnes et les semi-consonnes en français
2.2.3 Caractéristiques articulatoires des voyelles
Les voyelles peuvent être décrites comme des sons qui nécessitent la mise en vibration
des cordes vocales et un libre passage de l'air dans le canal buccal, permis par un éloignement su sant des articulateurs.
2.2. ASPECTS ARTICULATOIRES DE LA PHONATION 49
On peut décrire les voyelles suivant leur lieu d'articulation, qui désigne essentiellement l'en- droit de la voûte palatine vers lequel la langue gon e sa masse musculaire. Les voyelles palatales, ou voyelles antérieures, sont produites lorsque la partie antérieure de la langue (zones apicale et pré-dorsale) s'élève vers le palais dur. Les voyelles vélaires, ou voyelles postérieures, sont à l'in-