Acoustique et physiologie phonatoires

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Acoustique et physiologie phonatoires

Raoul Husson

To cite this version:

23 A

ACOUSTIQUE

ET PHYSIOLOGIE PHONATOIRES Par RAOUL

_HUSSON,

Chargé de Recherches au C. N. R. S.,

Chargé d’un Cours Libre sur la Phonation à la Faculté des Sciences de Paris.

LE PHYSIQUE

PHYSIQUE APPLIQUÉE TOME _18, MARS 1957, PAGE

PLAN

1. - Introduction.

II. - Le fonctionnement du

larynx. III. - La vibration des cordes vocales

sans _pression sous-glottique.

IV. - La

vibration des cordes vocales avec courant d’air. Rôles de la _{pression sous-glottique.}

V. - La classification des voix

en étendues tonales. VI. - Structure

acoustique des _phonèmes. VII. - Réaction des cavités

sus-glottiques sur la

vibra-tion des cordes vocales.

VIII. -

Réactions des qualités acoustiques d’une salle sur la vibration des cordes vocales.

IX. -

Sur la théorie _{mathématique} du _larynx. Bibliographie.

I. Introduction.

§

1. Il est admis

_depuis

_plus

d’un _{siècle que les} cordes vocales de

_{l’homme, pendant}

la

_phonation,

constituent un

_système

d’anches

_(battantes

ou à

bourrelets),

écartées par la pression sous-glottique,

et ramenées en contact _par

rappel

élastique.

Cette

hypothèse

ne _{repose toutefois} sur aucune

expé-rience. Elle n’est

_qu’une

vue de

l’esprit,

d’appa-rence

_logique,

résultant de la

simple comparaison

des cordes vocales accolées avec un

_système

d’anches. En

_fait,

elle est en contradiction avec une foule de données

_{expérimentales}

et

_cliniques,

dont

nous

_rapporterons

les trois suivantes seulement :

10

_{LQrsqu’un, sujet}

_{passe d’un} son de

_poitrine

à un son de

_fausset,

son

_{sphincter glottique}

se

décon-tracte ;

le

_rappel

étant

_{plus lent,}

le son devrait

baisser ;

c’est le contraire

_qui

a

_lieu,

et la voix de fausset

_permet

d’atteindre une

_fréquence

double

de celle à

_laquelle

on accède en voix de

_poitrine.

20 Dans certains troubles _vocaux, les deux cordes vibrent avec une différence de

phase

d’une

demi-période,

c’est-à-dire que la

gauche

s’écarte de la

ligne glottique

médiane

_lorsque

la _{droite s’en}

rap-proche,

et

_inversement,

mécanisme

_inexplicable

avec la

_génèse

ci-dessus

_invoquée.

30 Dans certaines affections

_centrales,

les cordes vocales sont

_intactes,

s’accolent

_normalement,

mais ne vibrent

_jamais,

quelle

que soit la

pression sous-glottique

réalisée par le

sujet

et l’intensité de sa volition

_(paralysie

limitée à la

_vibration).

Pour ces

raisons,

et

_d’autres,

le

_problème

de la

génèse

de la vibration des cordes vocales a dû être

repris

ab ovo

_[1].

Il a donné

_{lieu, depuis 1950,}

à une

suite de travaux

_{expérimentaux}

nombreux et

parfois difficiles,

dont la

_plupart

ont été faits en

France,

conditionnant une révision

_complète

de la

physiologie phonatoire.

Nous en donnons ci-dessous un

_{exposé-résumé,}

en insistant sur les

problèmes

acoustiques

nouveaux

_qui

sont corrélativement apparus.

II. Le fonctionnement du

_larynx.

9

2. Les

_expériences

d’André

_Moulonguet.

- Il

convenait d’abord de rechercher les

_phénomènes

électriques

dont le nerf récurrent

_(nerf

moteur du

larynx)

était le

_{siège pendant}

la

_phonation.

Pour

cela,

il fallait

_placer

sur ce

_{nerf ,}

in

_vivo,

des

élec-trodes

_réceptrices

durant l’émission des sons.

L’expérience

fut réalisée sur

l’homme,

à trois

reprises,

en

1952-1953,

_par le Dr André

Mou-longuet,

membre de l’Académie de

_Médecine,

dans

FiG. 1.

son Service de

Laryngologie

de

l’ Hôpital Boucicaut,

à l’occasion de

_{laryngectomies}

totales.

_Après

la mise à nu du nerf et la _{pose des}

électrodes,

le

sujet

est

_prié

d’émettre une

voyelle quelconque,

_captée

par un micro

plàcé

devant ses lèvres

_i).

La

tension du

_microphone

et

_{,l’activité}

_électrique

du

récurrent,

amplifiées,

sont conduites sur un

oscil-lographe cathodique

à double

_trace,

et

photo-Fm. 2.

graphiées.

La

_figure

2

_représente

une

_portion

des

enregistrements

recueillis : à

_gauche,

â,

vide ;

et à

droite,

pendant

la 110e seconde. Les traces doivent

se lire en

_{descendant ;}

celle du dessus est donnée par le

microphone,

et celle du dessous issue de l’activité récurrentielle. Les traces

_figurées

à

_gauche

traduisent un

_léger

bruit de la salle

_{d’opérations}

et

un bruit de fond

_électrique

de

l’amplificateur.

Les

traces de droite montrent _{que, à}

_chaque

_instant,

, les vibrations vocales sont

homorythmiques

des ~

4

influx récurrentiels. Comme ces

_derniers,

en certains

points

des

_{enregistrements,}

non

_{représentés ici,}

apparaissent

7 à 8 centièmes de seconde avant les vibrations

_vocales,

ils ne

_{peuvent résulter,}

ni d’un

effet

_{microphonique,}

ni d’un arc réflexe

d’origine

myotatique,

et sont des influx moteurs

_d’origine

centrale. Les influx moteurs

_{récurrentiels,}

résultant d’une activité

_centrale,

commandent donc « _coup

pour coup » la vibration des _cordes vocales. Pour

tous détails concernant ces célèbres

_{expériences,}

nous renverrons aux mémoires

_originaux

[2].

§

3. Les travaux de Kurt Goerttler sur

l’ana-tomie des cordes vocales. - Pour bien

comprendre

comment les cordes vocales se

_comportent

lors-qu’une

salve de

_potentiels

d’action récurrentiels leur

_parvient,

nous

_rappellerons

d’abord leur struc-ture

_{anatomique particulière.}

Dans un

_important

travail paru en

_1950,

confirmé par

_Behringer

_[4]

et

par Vosteen

[5],

Kurt Goerttler

_[3]

a mis en

évi-dence le fait fondamental suivant : la corde vocale de l’homme ne contient aucune fibre musculaire

parallèle

à son bord

_{libre ;}

toutes les fibres

muscu-laires

_qui

la

_composent

viennent s’insérer « en dent de

_peigne

» sur le revêtement

_{conjonctif élastique}

qui

les recouvre à l’intérieur du

larynx ;

les unes

proviennent

de la base externe de

_{l’aryténoïde,}

formant le

_système

_{ary-vocal ;}

les autres sont

_issue?

de la face interne du

_{cartilage thyroïde,}

formant le

système

thyro-vocal ;

les deux

_systèmes

étant

étroi-FIG. 3.

tement

_intriqués

_{(fig. 3, gauche).}

Il résulte de cette

disposition

que,

lorsqu’une

salve de

potentiels

d’action tombe sur les cordes

_{vocales, chaque}

_point

de son bord libre est _{sollicité par} un

parallé-logramme

de forces dont la résultante est

_dirigée

vers l’extérieur

( fig. 3, droite) ;

les deux

aryténoïdes

demeurant

_accolés,

on voit _que les bords libres des

deux cordes vont s’incurver vers

_{l’extérieur,}

démas-quant

ainsi l’ouverture

_glottique.

Ce mouvement

~ n’est

pas autre chose que celui

qui

est

observé,

avec un

laryngo-stroboscope

[[1],’pp.

_{7-32], pendant}

la

_phase

vibratoire des cordes vocales.

Cette

_{disposition anatomique particulière}

des fibres musculaires des

_{thyro-aryténoïdiens}

internes

provient,

comme Goerttler l’a

également établi,

de

l’apparition

d’un « blastème » _pour

_chaque

corde

vocale dès le

_premier

_âge

de la vie utérine. Ce °

blastème

_{n’apparaît}

_{que chez} l’homme

_[6],

circon-stance

_qui

enlève tout intérêt à

_{l’expérimentation}

sur l’animal pour des fins

_phonatoires.

§

4. Les travaux de

_Georges

Portmann et collab. sur

_{l’électromyographie}

des cordes vocales. - La

réponse

électrique

des cordes vocales aux salves

rythmiques

de stimulis leur

_parvenant

_{par le nerf} récurrent

_peut

être

_{étudiéeparl’électromyographie.}

Cette dernière fut réalisée sur les cordes vocales du

chien,

en

1954-1955,

_par Paul

_Laget

~et

J.-L. Robin

stimulé

_{électriquement.}

Mais elle fut réalisée sur

l’homme, in

à

_{plusieurs reprises}

en

1954-1956

_[8],

à

_{l’ Hôpital}

Bellan à

_Paris,

_par le pr

_George

Portmann et ses collaborateurs. La

_figure

4 en

FIG. 4.

représente

le

_principe,

très

_simple,

sur un

_opéré

ayant

subi une exérèse de la base de la

langue

par

Fm. 5.

voie

_{translaryngée sus-glottique,}

intervention

per-mettant la vue et l’accès direct des cordes vocales. Parmi tous les résultats

_ayant

pu être mis en

évidence,

nous ne

_rapporterons

ici _que les deux

suivants : 10 La durée de contraction d’une unité motrice de corde vocale est extrêmement

_brève,

de

l’ordre de

_0,8

à

_0,9

milliseconde. 2o Si le

_sujet

émet un son

_pendant

_{l’expérience,}

les unités

motrices de la corde vocale se contractent

simul-tanément et de

_façon

_rythmique,

à une

fréquence

à

chaque

instant

_identique

à celle du son émis. La

figure

5

_représente

les

_{enregistrements}

oscillo-graphiques

obtenus sur différents sons émis _{par le}

sujet.

Des

_précautions

avaient été

_prises

_pour

sup-primer

tout réflexe

_{proprioceptif}

et tout effet

micro-phonique.

§

5. La stimulation récurrentielle aux

_fréquences

élevées. - Comme la

_période

réfractaire des fibres motrices récurrentielles est en _{moyenne de l’ordre}

de 2

_{millisecondes,}

la

_fréquence

la

_plus

élevée sur

laquelle

le récurrent

_peut

conduire des influx « en

phase

» est nécessairement de l’ordre de :

1

_000/2

= 500

par seconde. Pour des

fréquences

globales plus

élevées,

les fibres récurrentielles doivent se diviser en 2 groupes travaillant alter-nativement. La

_fréquence

_globale

ainsi atteinte est alors double : c’est le mécanisme observé dès 1935 par Stevens et Davis

_[9]

sur les fibres du nerf

auditif _{pour les}

_fréquences

sonores assez élevées.

En vue de

_mettre

ce

phénomène

en évidence sur le

nerf

_récurrent,

Edouard

_Coraboeuf,

Rémi Saumont

et Michel

_Gargouïl

ont stimulé un récurrent de

chien in

_vitro,

en 1955

[10],

sur des

_fréquences

croissant de 100 à 1 000. Ils ont constate _{que, à}

partir

de 700 par

seconde,

le nerf offre deux

1,’i (;. 6 A.

réponses

possibles :

dans la

_{première (fig.}

_6,

_A),

le

nerf ne

répond qu’une

fois sur

deux,

mais avec une

forte

_{amplitude ;}

dans la seconde

_{(fig. 6,}

_B),

le nerf

répond

à

_{chaque stimulation,}

mais avec une

ampli-tude diminuée de moitié environ

_(ce

_qui

_prouve

que les fibres se sont divisées en deux groupes à

peu

près

égaux

répondant

l’un

_{après l’autre).}

Ces deux mécanismes de conduction

récur-rentielle et de

_{réponses laryngées}

corrélatives

correspondent,

le

_premier

à l’émission de la voix de

poitrine

ou

_{registre monophasé,}

le second à la voix

de tête

_(femme)

ou de fausset

(hoinme)

ou

_registre

un

_{registre triphasé,}

leur

_permettant

l’émission de sons

plus aigus

dans la limite d’une

_{quinte ([12],}

p. 127),

et Mme Mado

_Robin,

de

_l’Opéra

de

_Paris,

possède

même un

_registre

_{quadriphasé qui}

lui

FIG. 5 B.

permet

de

_gravir

une

_quarte

supplémentaire

_([12],

p.

127).

Le

problème

des

registres

de la voix

humaine

_reçoit

ainsi sa solution définitive par la

considération de la conduction récurrentielle

poly-phasée,

en fonction de hauteurs tonales exactement

définies par la

_période

réfractaire de ce nerf

(voir

plus loin § §

13 et

_14).

9

6. Les travaux

_{anatomo-histologiques}

de Mme Jelena

_Krmpotic.

- Les données

expéri-mentales relatées ci-dessus constituent le fondement de ce _que André Soulairac a _pu

_appeler

« la

_génèse

cérébrale de la vibration des cordes vocales ». Une

difficulté demeurait

_{cependant :}

le récurrent

_gauche

est

_{plus long}

_{que le récurrent}

_{droit ;}

dans ces

conditions,

comment les influx récurrentiels

peuvent-ils

atteindre les deux cordes vocales simul-tanément ?

_{L’explication}

a été donnée par

Mme Jelena

_Krmpotic,

_professeur

d’Anatomie à la Faculté de Médecine de

_Zagreb,

dans son

remar-quable

travail de 1955-1956

_[14].

_{Des coupes}

histo-logiques

en série lui ont _{notamment montré que} les

axones moteurs récurrentiels

_gauches

étaient

_plus

gros de

~,9 ~,

(millième

de

millimètre)

en _moyenne

que ceux du récurrent droit. La différence de

lon-gueur étant de :

42,4

-

31,7

=

10,7

cm, et la

vitesse dans un axone

_rapide

de mammifère

crois-sant de 6 m _{par seconde environ}

_lorsque

son calibre

croit de

_1ll-,

l’accroissement du calibre des fibres du

récurrent

_gauche

_compense exactement sa

lon-gueur en excès.

III. La vibration des cordes vocales sans

_{pression sous-glottique.}

§

7. La

_possibilité

de la vibration des cordes vocales sans

_{pression sous-glottique.}

--- Dès

1933,

en assimilant la vibration des cordes vocales aux

battements des ailes d’insectes

_pendant

le

_vol,

Louis

_{Lapicque regardait déjà}

comme «

_possible

»

cette vibration sans courant En

_1952,

ce

phénomène pouvait

être affirmé avec

plus

de

force

_{([12], p. 132).}

Il fut observé pour la

première

fois par

Paul Laget et

ses collaborateurs en 1952

_[15]

en stimulant le nerf récurrent d’un chien

_(de

100 à

600 _par

_seconde)

avec observation

stroboscopique

concomitante de la

_{réponse laryngée ;}

il fut noté

une

_{réponse homorythmique}

de 100 à 400

environ,

avec une

amplitude

maxima vers

200,

et une

réapparition

de la vibration vers 600 avec de faibles stimulations. Mais cette

_expérience,

refaite par différents auteurs

(dans

des conditions

expéri-mentales d’ailleurs totalement

_{différentes),}

donna des résultats assez inconstants. Dans de telles

expé-rinces,

toutefois,

la stimulation réalisée est loin de

reproduire

celle d’une synapse récurrentielle in

vivo,

et,

par

ailleurs,

la structure

anatomique

d’une corde

vocale humaine

_présente

_{d’importantes}

particu-larités absentes chez le chien

_[6].

9

8. Les

_expériences

de

_{Piquet, Decroix,}

Libersa et

_Dujardin

sur l’homme. - Il

appartient

à Jean

Piquet, professeur

de

_Clinique

O.-R.-L. à

_Lille,

aidé de Gabriel

_Decroix,

Claude Libersa et

_Jacques

Dujardin,

en février et avril

_1956,

d’avoir réussi à

filmer à la caméra

_ultra-rapide

_(et

en

_couleurs)

la

vibration des cordes vocales sans courant d’air sur

l’homme

_[16].

_{L’expérience}

se déroula comme suit : le

_sujet

avait subi une

_{thyrotomie translaryngée}

sus-glottique ;

les cordes vocales étaient

direc-tement visibles

_{(fig. 7,}

_{a) ;}

une

_première

bande de

film

_(durant

une seconde et

_demie,

_commençant

à 400

_cycles

et finissant à 4

_{000) enregistra}

d’abord la vibration avec

_pression

sous-glottique

normale

(d’origine pulmonaire).

Puis le

_sujet

fut trachéo-tomisé

_{(fig. 7, b),}

et le bout

_laryngé

de la trachée

FIG. 7 e

fut

_{hermétiquement bouché ;}

dans ces

conditions,

le

_sujet

fut

_prié

de tenter d’émettre « le même son

que

précédemment

». Pendant ces efforts de

pho-nation,

aucun son ne fut bien entendu

émis,

mais une seconde bande de film fut

_{prise :}

elle révéla que

fré-quence,

et la

_comparaison

des deux bandes montra

que, avec ou sans

_{pression sous-glottique,}

le

compor-tement vibratoire des cordes vocales avait été

prati-quement identique.

Au cours de la

_prise

de cette

seconde bande de

_film,

les nerfs

_{laryngés supérieurs}

avaient été sectionnés

_{bilatéralement,}

de _{sorte que}

la vibration filmée

_reproduisait

le mouvement des

cordes

vocales résultant

_uniquement

des stimulis récurrentiels

_rythmiques

_parvenant

au

_larynx.

Dans un troisième

_temps

de

l’expérience,

le bout

laryngé

de la trachée fut raccordé avec un tube de

soufflerie

(muni

d’un

_manomètre),

de sorte _{que la}

pression

sous-glottique d’origine

pulmonaire

était

remplacée

par une

_pression

artificielle connue à

chaque

instant et

_réglable

à volonté

_{( fig. 7,}

_c).

Le

sujet

fut

_prié

d’émettre un son

_tenu,

tandis

_qu’on

faisait varier la

_pression

sous sa

_glotte

et _que en

même

_temps,

un

_microphone

étalonné recueillait le son émis et

_permettait

de mesurer sa

fréquence

et

FiG. 8.

son intensité. Il fut ainsi établi que : :1~ La

_pression

sous-glottique n’exerçait

aucune influence sur la

hauteur du son. 20 La

_{pression sous-glottique}

n’influait _que sur l’intensité du son : nulle

_lorsque

la

_pression

était

_nulle,

l’intensité du son mesurée en

phones

croissait

plus

vite que la

pression

mesurée

en centimètre d’eau

( fig.

8).

§

9.

_Analyse

neuro-musculaire de ladite «

vibra-tion » des cordes vocales. -- L’étude des bandes de

film

_prises

au cours de

_{l’expérience}

ci-dessus décrite

ayant

montré l’identité

_pratique

du

_comportement

vibratoire des cordes vocales avec ou sans courant

d’air,

il s’ensuit _que ce

_comportement

n’est

nul-lement une « vibration » au sens ordinaire du

_mot,

c’est-à-dire nullement assimilable à une oscillation

auto-entretenue _par un mécanisme

quelconque

(aérodynamique

ou

_autre).

Cette soi-disant « vibration » n’est constituée _que par des contractions

ultra-brèves, rapides

et

rythmées

des unités motrices

_composant

les cordes

vocales,

contractions dont chacune est déclenchée

par l’arrivée d’une salve d’influx récurrentiels sur

les

_{thyro-aryténoïdiens}

internes.

_Chaque

contrac-tion incurve

_chaque

corde vocale vers l’extérieur

( ~

3 et

_{fig. 3),}

et ainsi décolle les deux cordes en

démasquant

la fente

_glottique.

La soi-disant

«vibra-tion », - terme

impropre

-, n’est donc

qu’une

suite

_rythmique

de

_démasquages

ultra-brefs de la fente

_glottique.

Bien

_entendu,

si aucune

_pression

n’existe sous la

glotte,

aucun son n’est créé. Mais si une telle

pression

existe et est entretenue _par un effort

expi-ratoire

_(ou

_par une

_{soufflerie), chaque}

_démasquage

de la fente

_glottique

_permet

la fuite d’une bouffée d’air. Ces bouffées

_périodiques

déterminent une

pression

acoustique

au sein des cavités

sus-glot-tiques,

et la voix est ainsi créée. Elle a

néces-sairement la

_fréquence

des

_démasquages

de la

glotte.

IV. La vibration des cordes vocales avec courant d’air.

Rôle de la

_pression

_{sous-glottique.}

§

10.

Évaluation

des forces mises en

_jeu

au

niveau des cordes vocales

_pendant

leur vibration. - La force mise en

_jeu

_par

_chaque

contraction des

fibrilles transversales du

_{thyro-aryténoïden}

interne s’obtient en assimilant cette contraction à une per-cussion. Si F est cette

_{force, agissant}

_pendant

un

temps

dt,

et

_communiquant

à la corde de masse m

une vitesse et une

élongation

_e, on a la relation :

Supposons

F constante

_pendant

la durée

d’appli-cation

_dt,

et _{prenons : dt} --- 1 millième de

seconde,

m = 10

grammes, e =’ _{1 millimètre. Il vient :}

~’ = 106

_dynes.

Cette évaluation est _{fortement par}

défaut car F n’est pas constante

_pendant

le

temps

d~,

et se

_développe

suivant une courbe

pré-sentant un clocher de sorte _{que F} est en réalité

comprise

entre 106

_dynes

et 2 X 106

_dynes.

La force

_{aérodynamique f}

s’obtient à

_partir

de la

pression

sous-glottique

~’ en cm d’eau par la

rela-tion :

où d est la densité de l’eau

_(égale

à

_1),

_g l’accélé-ration due à la

_pesanteur

₍₉₈₁

_cm),

et s la surface

de la tranche d’une corde

_vocale(soit

1

_cm2).

Si on

prend :

P - 100 cm

_d’eau,

valeur rarement

atteinte,

on

_{trouve : f}

== 105

dynes

(par excès).

Il en résulte que, au cours de

_chaque

_période

vibratoire,

la force neuro-musculaire

_qui

s’exerce

sur

chaque

corde vocale pour la décoller de sa

congénère (durant

la

_phase

vibratoire

_{d’écartement)}

est 10 à 15 fois

_plus

forte

_(environ)

_que la force

aérodynamique

résultant de la

_pression

sous-glot-tique.

On

_s’explique

_{ainsi que,} sur les bandes de

28

Decroix,

Libersa et

_Dujardin,

le

_comportement

des cordes vocales ait été trouvé

_pratiquement

le même

avec et sans courant d’air.

§

11. Les deux rôles de la

_{pression sous-glottique.}

- Nous venons de voir

₍₉

8,

Ln

fine,

et

_{fcg. 8)}

_{que la}

pression

sous-glottique

ne modifie en rien la

fré-quence de la vibration des cordes vocales

(ce

qui

n’est pas

étonnant,

puisque

celle-ci est

_imposée

_par

la

_fréquence

des salves

_{récurrentielles),}

mais

_qu’elle

commandait à

_chaque

instant l’intensité du son

émis.

L’observation révèle

_qu’un

second rôle doit

éga-lement lui être accordé : par stimulation

myo-tatique

locale des

_{baro-cepteurs}

et des

tensio-cepteurs

superficiels

ou

_profonds

des cordes

_vocales,

elle élève le tonus

_{(c’est-à-dire}

la

_raideur)

du

sphincter glottique,

accroît l’excitabilité des fibres musculaires

_{thyro-aryténoïdiennes}

_(et

leur

recru-tement

_tonique),

et accroît la brièveté de leur

réponse.

Des _preuves nombreuses

_peuvent

en être données : 10 Sur un son filé

_{(c’est-à-dire}

émis à

hauteur constante et à intensité

_croissante),

la durée de la

_phase

d’ouverture de la

_glotte

diminue du

«

_piano

» au « forte _», comme l’ont montré les

mesures de Rolf

Timcke[17].

20 Sur le même son

filé,

l’observation

_{laryngo-stroboscopique}

directe

montre _{que le}

_{sphincter laryngien}

se contracte

for-tement en

_passant

du

_{« piano}

» au « forté _», tandis

que

l’amplitude

vibratoire diminue

(fin. 9,

en

haut).

FIG. 9.

30 Par la

_prise

de

_tomographies

frontales de

_larynx

en

phonation

sur un son filé

[[ 18],

_p.

132],

on voit

la

_partie

vibratoire des cordes vocales

_{s’épaissir}

en

passant

du

_{« piano »}

au « forte »

9,

en

_bas).

9

12. Le son

_laryngien

initial. Travaux de G. Beckmann. Rôle des ventricules de

_Morgagni.

Sur les

_sujets

_ayant

subi des interventions

chirur-gicales

du

_type

des

_{laryngectomies}

_{translaryngées}

sus-glottiques (fig.

4 et 7 _par

_exemple),

le son

laryngien

initial,

c’est-à-dire

_produit

hors de toute

intervention des cavités

_{sus-glottiques,}

_peut

être

obtenu,

écouté, capté

par un

micro,

et

_analysé

au

spectromètre.

Cette

_analyse

a été faite _{pour la}

première

fois par G. Beckmann

[19],

dans un très

remarquable

travail,

qui

a mis ceci en évidence :

1° Ce son

_laryngien

initial est

_dépourvu

de

carac-tère

_vocalique.

2° Il est _{formé par} un

mélange

com-plexe

de

_{fréquences comprises}

entre 160 et

2 000 Herz

_(son

émis de 160

_Herz),

_{d’amplitudes}

à peu

près égales.

3° Il est

analogue

au _son

_produit

par un «

_{impuls-generator}

» à ondes carrées.

En raison de ces

faits,

ce son est à

_rapprocher

d’un son de

_{sirène, auquel}

d’ailleurs l’en

_rapproche

encore son _propre mécanisme d’émission.

G. Beckmann a

également

étudié le rôle

acous-tique

éventuel des ventricules de

_{Morgagni (qui}

se trouvent au-dessus des cordes

_vocales)

en

com-parant

les

_spectres

des sons émis en les comblant ou en les laissant vides. Il ne trouve _que des

modi-fications de timbre

_{quasi insignifiantes,}

et de ce fait

dépourvues

de

_{signification.}

Husson et

_Djian

_[[18],

p.

135],

par la

comparaison

de

tomographies

systé-matiques

de

_larynx

en

_phonation,

avaient

_déjà

_pu conclure à un rôle

_acoustique

nul ou

_{négligeable.}

Ces recherches

_{expérimentales}

mettent fin aux « romans ventriculaires » édifiés dans le

passé,

dont

le dernier en date est

_{l’hypothèse}

d’un rôle de

« filtre

passe-bas

»

[20].

~i. La classification des voix en étendues vocales.

§ 13.

La remarque fondamentale. - On doit

a

Bremer la _{remarque fondamentale}

_qu’un

tissu

nerveux

_quelconque

ne

_peut

conduire des influx

rythmiques

à une

fréquence

supérieure

à celle dans

laquelle

deux influx successifs sont

_séparés

_{par la} durée d’une

_période

réfractaire.

_{L’application}

au

récurrent est immédiate : la

_fréquence

la

_{plus aiguë}

que

peut

atteindre un

sujet

en voix de

poitrine ( §

5)

est donnée _par la relation :

où .~ est la

_période

réfractaire

_pratique

de son

récurrent. Si on mesure l’excitabilité de son

récurrent _par sa chronaxie

C,

on a : R = 18

C,

d’où la formule fondamentale :

Elle

_permet

de

_calculer,

_inversement,

la chro-naxie du récurrent d’un

_sujet

donné en connaissant

la note la

_{plus aiguë qu’il}

_peut

émettre en voix de

poitrine.

Cette formule

_(I),

_déjà

très

_remarquable,

con-duisit à chercher à mesurer directement la

chro-naxie du récurrent sur un

sujet

donné. Cette

recher-che

_permit

à Christian

_{Chenay [21]}

de découvrir

récurrentielle est

_égale

à celle du muscle

sterno-cléido-mastoïdien

_(très

facile à mesurer

direc-tement).

Cette

_{égalité provient}

des relations

ana-tomiques

étroites et étendues

_{qui existent,}

chez

l’homme,

entre les _noyaux moteurs

_{récurrentiels,}

d’une

_part,

et d’autre

_part

_{les noyaux} moteurs

bulbaires et médullaires du

_{spinal [22, 23, 24, 25].}

Par la

_suite,

il fut mis en évidence

_[26]

_que des

formules

_{identiques permettaient}

de

_calculer,

à

partir

de la chronaxie récurrentielle

_C,

la note la

plus

grave que le

sujet

peut

émettre en voix de

poitrine

(II),

ainsi que la note de « _{passage »} sur les

voyelles

«ouvertes»

_{(III) :}

TABLEAU DE CORRESPONDANCE ENTRE LA CHRONAXIE RÉCURRENTIELLE MESURÉE ET LE CLASSEMENT VOCAL TONAL D’UN SUJET

Ce tableau

_appelle

_{les remarques suivantes :} 10 Pour

_chaque

_{sexe, il}

_n’y

a _{pas trois}

_{(ou quatre)}

types

de

_voix,

mais une infinité formant une suite

continue. 2° Certaines voix sont « internédiaires »

entre les

_types

_classiques

admis _par la

_composition

musicale

_{traditionnelle ;}

c’est ce

qui explique

les

difficultés de classement rencontrées _{pour certains}

sujets.

30 Cette classification n’est relative

_qu’à

la

hauteur

_{tonale ;}

elle ne

préjuge

en

rien,

ni du

timbre,

ni de

_{l’intensité,}

de la voix du

_{sujet, qui}

dépendent

d’un conditionnement

_{physiologique}

différent

_[27].

4° Si un homme et une femme de

chronaxies récurrentielles

_{identiques présentent}

des

étendues vocales exactement

_déplacées

d’une

octave,

c’est _que l’homme utilise normalement son

registre monophasé

(voix

de

_poitrine),

_{tandis que} la f emme utilise communément son

_{registre biphasé}

(voix

de

_tête),

dont les limites tonales sont décalées d’une octave

_{( ~ 5,}

in

_finie,

_{et §}

_13,

in

_fine).

Pour les

_deuxième,

troisième et

_quatrième

registres,

les mêmes formules

_subsistent,

respec-tivement

_{multipliées par}

_2,

3 et _{4. Nous renvoyons}

aux travaux

_originaux

_pour

_plus

de

_détails,

ainsi

que pour

l’interprétation physiologique

des coef-ficients

_18,

32 et 120 de ces formules

_{[26 ].}

§

14. Tableau de

_{correspondance}

entre le clas-sement vocal tonal d’un

_sujet

et son excitabilité récurrentielle. - En 1953 et

1954,

des mensurations

chronaximétriques systématiques

ont été effectuées

sur 110

_sujets,

chanteurs et chanteuses

profes-sionnels,

possesseurs de tessitures stabilisées et bien connues. Elles ont

_permis

d’établir le _tableau repro-duit ci-dessous de

_{correspondance}

entre la chro-naxie récurrentielle d’un

_sujet

et son classement

vocal tonal

_[28].

VI. Structure

_acoustique

des

_phonèmes.

9

15. Classification des

_phonèmes.

- Les

pho-nèmes,

ou sons du

_langage,

se divisent en deux

types

irréductibles : 10 Les sons

_vocaliques,

ou

voyelles,

caractérisés _par une fourniture

_laryngée

énergétiquement

considérable. 20 Les bruits

pha-ryngo-buccaux, qui

sont des sons d’écoulement

.

engendrés

par l’air

expiré

au _{passage de certains}

étranglements sus-glottiques, accompagnés

de fournitures

_laryngées

en

_général

nulles

_(ou

très

faibles) ; parmi

ces

derniers,

les seuls usités _par une

langue

donnée

_prennent

le nom de consonnes.

9

16.

_Composantes

_{périodiques,}

presque-pério-diques,

et aléatoires des

_phonèmes.

-

L’expérience

montre _que la fourniture

_laryngée

est

_périodique

dans la voix

_chantée,

et

_{presque-périodique}

au sens

particularité

est due à ce _que, dans le

chant,

la

vibration des cordes vocales est

_intégrée

en

fré-quence par l’activité nerveuse du cortex auditif.

Dans la voix

_parlée,

le

_sujet

se désintéresse de la

hauteur

_tonale,

et cette

_intégration

cesse ; dès

lors,

les salves récurrentielles n’ont

_plus

une

_fréquence

tenue,

et la

_période

vibratoire des cordes vocales fluctue d’une

_période

à l’autre

_(comme

l’avait

_déjà

observé autrefois Abas

_[32]

avec

_{étonnement).}

Quant

aux sons d’écoulement

_produits

au sein du

pavillon sus-glottique (du

type

consonnes ou

autres),

ils ont une structure

_aléatoire,

comme

Meyer-Eppler

l’a montré dès 1952

_[33].

Si une

_voyelle

est

_{représentée}

_par une suite finie

du

_{type :}

--les

_{exposants ~1n}

sont de la forme

_27uni

T _{pour les}

voyelles

chantées de

_{période T,}

et sont

_quelconques

pour les

voyelles

parlées :

ces dernières sont donc en

principe

dépourvues

de hauteur tonale. En

_fait,

si on ne considère

_qu’un

_{groupe de}

_périodes

restreint dans une

_voyelle

_parlée

_{(d’ailleurs toujours brève),}

on

_peut

admettre _que les

_An

sont de la forme :

où _{les pi} sont des entiers et les oci des nombres

voisins,

et une hauteur tonale

_peut

_apparaître

sur

la moyenne des oci.

En ce

_qui

concerne les sons de structure

_aléatoire,

on

_peut

les étudier en calculant à lenr

_sujet

une

intégrale

d’auto-corrélation : ’

étendue à la durée totale

_{(ou partielle)}

T du

pho-nème : sa valeur mettra en évidence le

_degré

de

pseudo-périodicité

qu’il

contient

_[34].

Ils

_peuvent

être classés de ce

point

de vue

[30].

§

17. Structure

spectrale

des

_voyelles.

- Les

premiers

acousticiens

_qui

se sont

_préoccupés

de la

structure

_acoustique

des

_voyelles

_(Helmholtz,

Hermann, Koenig, Pipping,

etc...)

avaient

_remarqué

que la

prédominance

d’un seul son, de hauteur

déterminée,

dans un son

_complexe

_(périodique

ou

non),

sufnsait

_déjà

_pour

_imprimer

à ce

_complexe

une certaine « vocalité _»,

c’est-à-dire

une

_parenté

.

avec une

_voyelle

donnée. Etaient assez bien

repro-duites les

_voyelles

fermées « ou » et « i _{», et} les

voyelles

ouvertes « 0 _», « A » et « AIS ». Mais les

autres ne

_{purent jamais}

être

reproduites

ainsi.

Le succès fut atteint d’emblée avec des sons

complexes

présentant

deux

_partiels

prédomi-nants. En choisissant convenablement la hauteur des deux

_partiels

et leurs intensités

_relatives,

toutes les vocalités fondamentales

_purent

être repro-duites. On remarqua même que, pour

garder

la même vocalité avec des sons

_complexes

de

fonda-mentaux

_différents,

il suffisait d’assurer aux deux

partiels prédominants

des hauteurs relativement fixes dans l’échelle absolue des sons. Ce fait fut

exprimé

en disant _que

_{chaque voyelle}

est

carac-térisée _{par deux formants}

_(ou

_{régions formantiques)}

de hauteur absolues assez bien déterminées. Les

formants relatifs à

_{chaque voyelle}

furent déter-minés

_{expérimentalement}

_par un

_grand

nombre

d’auteurs,

soit _par

_l’analyse,

_{soit par}

_synthèse,

dont

les résultats sont dans l’ensemble

_{concordants ;}

ils

16ltv 1 o. e

_

sont _{donnés par la}

_figure

_{10 pour les 10}

_voyelles

principales.

Il est

_remarquable

_{que tous} les for-mants soient

_compris

entre 200 et 2 250

_cycles.

Les

travaux du Bell

_Telephones

Laboratories

[35,

36 et

37]

et de Winckel

_[38]

peuvent

être

_{considérés,}

de ce

point

de _vue, comme définitifs.

Dans

_l’analyse

des voix chantées

_puissantes,

on met souvent en évidence des

harmoniques

dépassant

2 250

_cycles,

et

_pouvant

même

atteindre

_(et

_dépasser)

5 000

_{cycles. L’expérience}

montre

_qu’ils

sont sans influence sur la vocalité ~du son émis : ils ne modifient _que son éclat

_(ou

mordant).

C’est donc à tort

_qu’ils

sont

_parfois

désignés

sous les noms de 3e et 4~ formants. En

fait,

ils confèrent à la

_voyelle

émise une

_qualité

qui

n’est

_{plus vocalique.}

Au

_surplus,

cette limite

supérieure

de 2 250

_cycles

n’est _pas autre chose

que la

fréquence

de coupure de la cavité

pharyngo-buccale assimilée à un

_pavillon.

Pour les

_fréquences

inférieures,

l’air vibre en

bloc,

et des résonances

peuvent être

accrochées ;

pour des

fréquences

supé-rieures,

il y a

propagation [[39],

p.

374].

9

18. Relations entre la structure

acoustique

des

voyelles

et leur

_{génèse physiologique.}

- On sait

depuis longtemps

que les 2 formants

vocaliques

correspondent

aux sons de

_couplage

du résonateur

pendant

la

_phonation

à travers la

_glotte

_{( ~}

_9).

Le

couplage

de ces deux cavités écarte leurs « sons

propres »

respectifs.

Pour les

voyelles

« i » et « _é

», le formant

_aigu

est buccal : elles forment la série

« antérieure ». Pour les

voyelles

« ouvertes » « A _», « AIS _», « OE _», et « 0 _», les deux formants sont

peu écartés. Pour les

voyelles

fermées « eu _», « u _»,

« eau » et _{« ou »,} le formant

_aigu

est

_{pharyngien :}

elles

sont dites «

postérieures

»

(fig. 10).

Les deux

formants

_vocaliques

ont _{donc pour}

_origine

la

confi-guration posturale

sus-glottique adjointe

à

_chaque

instant à la fourniture

_laryngée.

Il n’en est

_plus

de même des

_harmoniques

_aigu

supérieurs

à 2 250

_cycles.

_{Lorsqu’ils apparaissent,}

c’est

_qu’ils

existent intenses dans la fourniture

laryngée.

Ils

_proviennent

d’une

_phase

d’accolement des cordes vocales assez

_longue

durant

_chaque

période

[1],

p.

65],

donc

témoignent

du tonus

glottique.

Liés à des

_qualités

_purement

_laryngées,

il _{n’est pas} étonnant

_qu’ils

soient _{conditionnés par} la constitution endocrinienne du

_sujet,

et surtout

cortico-surrénalienne

_{[40, 41].}

VII. Réaction des cavités

_{sus-glottiques}

sur la vibration des cordes vocales.

§

19. C’est vers 1932

[42, 43]

_{que la réaction des} cavités

_{sus-glottiques}

fut

_invoquée

_{pour expliquer} les « _passages » de la

_{voix ;}

on assimilait alors cette

réaction à celle exercée

_{périodiquement}

_par un

tuyau

sur la hauteur du son émis par l’anche qui

lui est

_{adjointe, phénomène}

_{initialement décrit par}

Wien

_[44]

et bien

_analysé

_par

_Auger

en 1943

_[45].

On sait maintenant que les passages de la voix

( 9 5)

ont une

génèse neurologique [13],

et n’ont aucun

rapport

avec une réaction

acoustique

de la cavité

pharyngo-buccale

au sens défini ci-dessus.

Mais;

en

fait,

les

_phénomènes

résonantiels

_qui

ont leur

_siège

au sein des cavités

_{sus-glottiques}

exercent

_cependant

sur le fonctionnement

pho-natoire du

_{larynx plusieurs}

_types

de

_réaction,

_que

nous allons décrire ci-dessous.

§

20. La réaction

_{impédantielle.}

-

Lorsqu’un

haut-parleur

débite àtravers un

_pavillon,

le

_premier

se

_charge

de toutes les

_impédances

du second

_([39],

p.

387),

et le

larynx

ne saurait faire

_exception.

Toute

_impédance

_{transférée par le conduit}

pharyngo-buccal

sur le

_larynx

se manifeste par une

élévation de la

_{pression intra-glottique,}

comme le fait observer Conturie

_[46],

et celle-ci

_apparait,

d’une

_part

au

_{laryngo-stroboscope}

_par une

vibra-tion

_{plus ample}

des cordes vocales

_([1],

_p.

20),

et d’autre

_part

sur des clichés

_{tomographiques}

_par un

épaississement

de la

_partie

vibrante des cordes vocales

_(§

11 et

_{fig. 9),}

comme l’ont montré des recherches récentes. Cette réaction s’accuse notam-ment : 10

_Lorsque

la cavité buccale accroche une

résonance assez

_marquée

sur un

_partiel

laryngien ;

20

_lorsque

l’ouverture bucco-labiale diminue.

9

21. La réaction excito-réflexe née des sensi-bilités internes

pharyngo-buccales.

- Un second

phénomène,

distinct du

_{précédent, prend également}

sa source au sein des cavités

_{sus-glottiques pendant}

la

_phonation.

La

_{pression acoustique}

_développée

dans la bouche

_(surtout)

et le

_pharynx

stimule les terminaisons sensibles de _{la muqueuse,} tandis _que

les vibrations recueillies _par le

_squelette

naso-facial stimulent les terminaisons sensibles osseuses et tendineuses. Transmises en

_{majeure partie}

_par le

trijumeau,

ces stimulations

_convergent

sur la

for-mation réticulée facilitatrice

bulbo-protubé-rantielle

_[47],

et contribuent à élever à la fois le tonus du

_sphincter

_glottique

et le niveau

_vigile

du

sujet,

comme l’a

_analysé

Soulairac

_[48].

Ces faits ont été mis en évidence à la fois _par des

_expériences

de stimulation

_{électrique [49]}

et _{par des}

_épreuves

contraires de cocaïnisation

_[50].

Ces sensibilités internes ont une

_importance

considérable dans le

chant à

_{grande puissance.}

9

22. Les réactions

_laryngées

aux stimulations auditives. - Des

expériences

nombreuses ont

éga-lement

_{montré, récemment,}

_que toute stimulation sonore

_parvenant

à l’oreille d’un

_{sujet qui}

chante

(ou

parle)

exerce une action très nette sur la

vibra-tion de ses cordes vocales. Cette

_action,

de nature

neurologique, emprunte

la voie suivante

_{[51] :}

nerf

auditif,

noyaux auditifs

bulbaires,

substance réti-culée

_bulbaire,

_{noyaux sensitifs} et moteurs du

trijumeau,

noyaux moteurs

récurrentiels,

et muscu-lature

_laryngée.

Ses effets sont très

_complexes

et

peuvent

se résumer comme suit : ~.° Si la stimu-lation est faible et n’intéresse

_{qu’une oreille,}

elle ne se

_répercute

_que sur la corde vocale

_{homolatérale ;}

si son intensité

_croît,

elle se

_répercute

sur les deux

cordes

_{[50]. 2°}

Si la stimulation est

_{homorythmique}

au son

_émis,

elle stabilise la vibration

_{laryngée ;}

si

sa

_fréquence

est _{très peu} différente de celle des cordes

_vocales,

la vibration de celles-ci

_peut

être

diversement

_{perturbée [52].}

3° Si le son

pertur-bateur est _grave

_(moins

de 500

_cycles),

le tonus du

sphincter glottique

est

_{diminué ;}

s’il est

_aigu

_(plus

de 2 000

_cycles),

le tonus du

_{sphincter laryngien}

est accru, comme le montrent des

_expériences

de

Tomatis

_{[51, 53]}

et

_{pourraient l’expliquer}

des

mesures d’excitabilité récurrentielle de

Chenay [54]

et de Chauchard et Mazoué

_[54

_bis].

Toutes ces

actions se

_répercutent

sur le timbre de la voix : non

pas sur son timbre «

_vocalique

_», mais sur ses

qualités laryngées

d’éclat et de mordant

_{(§ 18,}

in

_fine).

VIII. Réactions des

_qualités

_acoustiques

d’une salle sur la vibration des cordes vocales.

9

23. Position du

problème.

-

Depuis Sabine,

l’acoustique

des salles a fait

l’objet

de travaux

les conditions

_{géométriques}

et

_physiques

suscep-tibles

_d’y

assurer une audition

_optima

_pour tous

genres de

phénomènes

sonores :

chant,

discours,

musiques

diverses,

etc... Ce n’est

_qu’en

1952

_qu’est

apparue, en

_France,

la

_première

(et

encore la

_seule)

étude de

_{l’acoustique}

des salles du

_point

de vue du

chanteur et de l’orateur

_[55],

c’est-à-dire se

préoc-cupant

de définir les

_{qualités acoustiques}

suscep-tibles

_d’y

assurer des conditions

_phonatoires

optimas.

On sait en effet

_qu’un

chanteur

_peut

se

_fatiguer

rapidement

dans une salle où

_cependant

l’audition

est

_{excellente ; inversement,}

il existe des théâtres

(l’Opéra de Paris par

exemple)

où l’audition est

médiocre,

alors _que le chanteur connaît une

_pleine

euphorie. L’expérience

a d’ailleurs fait

_connaître,

depuis longtemps,

que les conditions

phonatoires

les

plus pénibles

ont lieu à l’air libre ou dans les salles

mates ou insonores. A mesure _{que le}

_temps

de

réverbération T du local

_s’élève,

ce

caractère pénible

s’atténue

_{progressivement.}

Les

_expériences

faites

en 1951-1952 ont

_permis

aux auteurs

_([55],

_p.

₆₁₎

de dresser le tableau

_suivant,

faisant connaître les

conditions

_subjectives

de la

_phonation

en fonction

du

_temps

de réverbération sabinien

_{(en secondes) :}

§

24.

_{Analyse physiologique}

des eifets observés.

- Les conditions

pénibles

ou

_euphoriques

de la

phonation,

selon la réverbération du

_local,

s’expli-quent

entièrement à

_partir

des trois

_types

de réactions

_analysées

au

_chapitre

VII

précédent.

Lorsque

le

_temps

de réverbération

_s’abaisse,

il en

est de même du niveau

_d’énergie

sonore aux

envi-rons du

chanteur ;

l’impédance

du milieu

pré-buccal diminue ainsi _que

_{l’impédance}

de sortie. Dès

lors la

_{pression acoustique}

diminue dans la cavité

buccale,

et avec elle la réaction excito-réflexe

exercée sur le

_{sphincter laryngien}

_{(§ 21) :}

le

_sujet

déclare

_qu’il

a du « caton dans la bouche _», tandis

que le mordant de sa voix

_{disparaît. Conjointement}

l’impédance

ramenée sur le

_larynx

_(§

20) diminue,

et le

_{sujet perd}

son souflle de

façon

incoercible.

Phénomènes inverses

_lorsque

la réverbération croît

aux alentours du chanteur.

Lorsque

le chanteur est

_placé

au milieu

_(ou

très

près)

de

_{l’orchestre,}

il

_peut

être

_gêné

_{par des}

dis-sonances

_{(§ 22,}

_20).

Mais si la

_musique

est bien

consonante,

l’élévation du niveau de

_l’énergie

sonore devant l’orifice buccal

_produit

un

accrois-sement de la

_{pression acoustique intra-buccale,}

ce

que le chanteur

exprime

en disant _que « l’orchestre

porte

la voix » ;

_{; de}

_plus,

l’effet cochléo-récurrentiel

facilitateur

_(§

_{22, 30)}

_peut

se manifester

énergi-quement.

On

_peut

_également

observer _que seule

_compte,

pour le

chanteur,

la réverbération locale de l’endroit

où il se

_trouve,

et non celle de la salle tout

_entière,

qui

peut

en différer notablement. C’est ce

_qui

explique

l’existence de scènes et _{de salles de} qua-lités

_inversées,

tant _{pour l’auditeur que pour le’} chanteur. Un décor très absorbant

(rideau

par

exemple)

suffit pour rendre la

_phonation

_pénible

sur une

_scène,

tandis

_qu’un

décor réfléchissant assure à la même sciène des

_qualités

_d’euphorie

phonatoire.

On se

_reportera

au mémoire

ori-ginal [55]

pour le cas de l’orateur

(un

_peu

différent)

et de la femme

_(qui

chante sur des

fréquences

_plus

élevées,

comportant

des conditions de

réverbé-ration

_{différentes).}

IX. Sur la théorie

_{mathématique}

du

_larynx.

9

25. La théorie de

_Wegel.

-

Wegel

a

donné,

FIG. 11.

en 1930

[56],

une théorie de la vibration des cordes

vocales

_qui

_n’est,

en

fait,

_{qu’une analyse}

mathé-matique

du fonctionnement d’une anche àbourrelet