Modelisation de la vibration vocale
- La modélisation des cordes vocales
Comprendre les phénomènes physiques de la vibration des cordes vocales passe par la modélisation, c’est à dire la reproduction des phénomènes selon des principes physiques connus, pour lesquels les modèles mathématiques sont applicables.
Ainsi, on peut représenter la corde vocale sous la forme d’un modèle de masse liée à un ressort.
Dans ce modèle, la masse représente la portion du muscle thyro-aryténoïdien capable de vibrer (portion vibrante), le ressort et sa tension représentent le ligament vocal.
Dans la théorie vibratoire, les cordes vocales schématisées chacune selon une masse fixée à un ressort, passent alternativement de la position ouverte à la position fermée dans un plan horizontal.
Il s'agit d'un oscillateur faiblement amorti mis en route par une impulsion initiale, la pression sous-glottique devenant supérieure à a pression d’accolement des cordes vocales.
La pression sous-glottique conduit à l'écartement des cordes vocales, c'est-à-dire au déplacement de la masse qui comprime le ressort sur le modèle. Apparaît ainsi une force élastique de rappel au niveau du ressort conduisant au retour des cordes vocales dans leur position initiale de fermeture.
L'effet Bernoulli, par la pression négative qu'il engendre là où le flux d'air s'accélère, la baisse de la pression sous-glottique engendrée par la libération d’un « puff » d’air lors de l’ouverture des cordes, conduisent à compléter les forces de fermeture des cordes vocales.
Les méthodes actuelles d'exploration clinique du larynx ont révélé un mouvement des cordes vocales en vibration nettement plus complexe que le modèle à une masse et un ressort, avec notamment plusieurs composantes. Les modèles actuels utilisent la notion de 3 ensembles « ressort-masse » (voire plus) pour expliquer la complexité du mouvement vibratoire.
En effet, ce mouvement comprend différentes composantes :
-ouverture
-fermeture
-position fermée
-une composante vibratoire horizontale concernant le corps de la corde
-une composante ondulatoire propre à la muqueuse recouvrant le bort libre, réalisant une vague courant de bas en haut sur l'espace de Reinke
Ainsi, l'ouverture et la fermeture du fuseau glottique commence à la partie inférieure des cordes pour se propager vers le haut en coupe frontale. Il a donc été nécessaire d'imaginer des modèles plus complexes à 2 masses et plus couramment à 3 masses et plus pour exprimer toute la complexité de la vibration cordale normale mais aussi pathologique.
- Démarrage la vibration glottique
Pour que les phénomènes cycliques de la vibration glottique se produisent, il est nécessaire que la pression sous-glottique atteigne un niveau minimum d'énergie. C'est le seuil de pression phonatoire. Il est de l'ordre de 2 à 4 hPa avec une pression sous-glottique usuelle de 7 hPa.
Ce seuil dépend de divers facteurs :
- la raideur de la partie vibrante de la corde vocale
- la viscosité du mucus
- l'épaisseur du bord libre
- la largeur de la fente glottique pré-phonatoire
- la différence de pression trans-glottique
Le seuil de pression phonatoire est un élément essentiel de la physiologie laryngée. Il est augmenté dans certaines circonstances naturelles (élévation de la hauteur de la voix) mais aussi pathologiques au travers du « comportement de forçage » responsable de troubles du confort phonatoire, de dégradation du timbre, voire de lésions organiques acquises sur les cordes vocales.
C'est un bon indicateur du degré de forçage vocal et sa normalisation constitue un des objectifs des thérapeutiques phoniatriques.
La coordination entre le rapprochement des cordes et la production du souffle expiratoire détermine le type d'attaque vocale. Celle-ci peut être dure, en coup de glotte, si l'adduction est renforcée et la pression sous-glottique, nécessairement importante, est lâchée brutalement. Inversement, l’attaque apparaît soufflée si les cordes se rapprochent progressivement, alors que le souffle expiratoire est déjà en cours. L’attaque est enfin qualifiée de douce dans la forme intermédiaire où l'adduction des cordes et l'élévation de la pression sous-glottique se font simultanément. C'est ce dernier mode qui est habituellement utilisé en voix conversationnelle.
