Quand le bruit neural cache le son

Les synaptopathies ou plus largement les dégénérescences neurales cochléaires sont suspectées de causer des troubles de l’audition dans le bruit. De récentes études apportent de nouveaux éléments pour étayer cette hypothèse et en expliquer les mécanismes.

Par Bruno Scala
synaptopathie cochlee
Coupes de cochlée de souris normale (à gauche) et ayant subi un traitement induisant une dégénérescence neurale cochléaire (à droite). Les cellules ciliées sont en rouge (en haut) liées aux fibres du nerf auditif (axones) en vert, dont les corps cellulaires (ganglion spiral) sont en rouge. Sur les souris DNC, les fibres et leurs corps cellulaires ont quasiment disparu.

Les surdités cachées sortent peu à peu de l’ombre. De nombreux travaux portent sur ces pertes auditives que les professionnels de santé ne détectent pas avec les examens classiques, comme l’audiométrie tonale, ou même la vocale dans le silence. Parmi cette famille de surdités, l’une des plus connues et sans doute des plus communes est celle causée par une synaptopathie, c'est-à-dire une destruction de la synapse qui relie la cellule ciliée interne à une des fibres afférentes du nerf auditif, ou plus largement par une dégénérescence neurale cochléaire (lire l’encadré dans la marge).

Il y a une petite décennie, des travaux menés par l’équipe de Charles Liberman, aux laboratoires Eaton-Peabody de la Harvard Medical School, ont en effet mis fin au paradigme selon lequel les cellules ciliées de l’oreille sont les structures les plus vulnérables au bruit, à l’âge ou aux molécules ototoxiques1. Leurs travaux ont par exemple montré qu’il était possible de perdre jusqu’à 80 % des fibres du nerf auditif sans que l’audiogramme tonal en soit affecté.

L’une des questions brûlantes concernant cette pathologie est de savoir si elle a un impact sur les capacités d'intelligibilité de la parole, en particulier en milieu bruyant. Des études ont bien montré que certains modèles animaux étaient atteints de synaptopathie tout en conservant un audiogramme normal, d’autres ont montré que des humains étaient également atteints par cette pathologie, grâce à des observations post-mortem, mais prouver que cela a bien des conséquences perceptuelles est un défi scientifique. Et pour cause : il est (encore) impossible d’observer une synaptopathie chez des humains vivants, et tout aussi difficile de vérifier si cette pathologie altère la compréhension de la parole chez des animaux !

Moindre compréhension des mots

Deux études récentes viennent néanmoins abonder la littérature déjà existante dans ce sens. L’une2, menée par l'équipe de Charles Liberman (encore), montre qu’il existe bien un lien entre les scores aux tests de reconnaissance de mots et l’importance de la dégénérescence neurale cochléaire (DNC). Pour parvenir à cette conclusion, les chercheurs ont utilisé des échantillons cadavériques. Ils ont constitué d’une part un groupe avec des tissus de sujets ayant dans leur dossier médical les termes traumatisme acoustique ou bruit ; d’autre part, un deuxième groupe, équivalent en âge, dont le dossier médical n’indiquait aucune exposition au bruit au cours de la vie. Une majorité des individus avait, de leur vivant, réalisé un test de reconnaissance des mots ainsi qu’un audiogramme, dont la plupart dans les six années précédant le décès. Pour chacun des sujets étudiés, les chercheurs ont réalisé des coupes de la cochlée et compté, à cinq endroits différents, le nombre de fibres du nerf auditif.

Afin que les résultats ne soient pas biaisés par l’audibilité, qui est le facteur prédictif le plus important pour la reconnaissance de la parole, les auteurs ont comparé des sujets ayant des historiques d’exposition au bruit différents, mais sensiblement le même audiogramme. Leur analyse statistique montre que, hormis l’audiogramme, la quantité de fibres du nerf auditif détruites est le seul facteur pouvant prédire le résultat des tests de reconnaissance des mots. Ces travaux indiquent donc qu’il y a un bien un lien entre la perte des fibres du nerf auditif et la compréhension de la parole.

Augmentation du bruit neural

Mais alors par quel mécanisme la perte des fibres du nerf auditif altère-t-elle la compréhension de la parole ? Une autre étude3, réalisée par l’équipe de Daniel Polley, des laboratoires Eaton-Peabody (encore !), apporte de nouveaux éléments de réponse.

« En cas de DNC, les difficultés d'audition sont le reflet d’une double peine, résume Daniel Polley. D’une part, avec moins de fibres auditives pour transmettre les détails acoustiques, il y a une perte dans le détail temporel de la représentation du signal. D’autre part, il y a aussi une augmentation du “bruit neural”. »

En effet, comme l’ont déjà montré des travaux précédents4, dans le silence, la DNC provoque des changements dans le système auditif en vue de compenser l'affaiblissement des entrées sensorielles. Il s’agit d’un « gain central ». Les recherches de l’équipe de Dan Polley montrent que, en cas de bruit, ce gain central a des conséquences à l’opposé de son objectif initial : il augmente le bruit neural. Un phénomène dû à une désorganisation de l’équilibre entre les cellules inhibitrices et excitatrices, et qui est visible dans le cortex auditif. Grâce à une technique d’imagerie inédite dans le domaine de l’audition (la combinaison de la microscopie à deux photons et de l’imagerie calcium – voir encadré ci-dessous), les chercheurs sont en effet parvenus à observer l’activité des cellules excitatrices et inhibitrices dans le cortex auditif et ce, individuellement ou par groupe, en direct et sur plusieurs jours. Ils ont ainsi mesuré l’activité de ces cellules chez des souris souffrant de DNC.

Au cours des expériences, ces souris étaient censées reconnaître un stimulus sonore. Ce dernier était parfois présenté dans une version légèrement altérée (changement de voyelle par exemple). Lorsque le bon stimulus était présenté, elles devaient aller chercher une récompense (de l’eau). « Pendant ces expériences, nous pouvions observer le cerveau en direct et ainsi savoir quand l'animal n'avait pas été capable d’entendre un son cible en présence de bruit de fond, rapporte Dan Polley. Ce qui est incroyable, c'est que nous étions capables de prédire cela avant que le son ne soit présenté : le gain dans le cortex était tellement élevé que nous observions occasionnellement des petites “tempêtes” électriques. Quand elles se produisaient, l’animal était incapable d’entendre le son cible. » En fin de compte, la DNC a donc pour effet non seulement de diminuer l’intensité du signal, mais également d’augmenter le bruit.

L'objectif est désormais de valider ces résultats en clinique. « Nous voulons maintenant voir si les avancées que nous avons réalisées sur les souris se traduisent chez les humains qui ont du mal à entendre dans le bruit ou qui souffrent d’acouphènes ou d’hyperacousie, détaille le chercheur. Nous pensons que la DNC est un facteur initiateur qui met en mouvement tous ces processus de plasticité inadaptés dans le cerveau. »

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