Neuropathies auditives induites par les bruits impulsionnels

Impulsive noise-induced auditory neuropathy

• Auteur / Autrice : Paul Gratias
• Direction : Jing Wang
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 16/12/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-….)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : INM - Institut des Neurosciences de Montpellier
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Audition
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Puel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jing Wang, Paul Avan, Sylvie Cosnier-pucheu, Brigitte Malgrange, Anna Rita Fetoni
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Paul Avan, Brigitte Malgrange

Mots clés

Mots clés libres

Traumatisme sonore

Bruits impulsionnels

Surdités permanentes

Surdités réversibles

Acouphènes

Neuropathies auditives.

Acoustic trauma

Impulsive noises

Permanent deafness

Reversible deafness

Tinnitus

Auditory neuropathy

Résumé

Alors que l’exposition sonore à des niveaux élevés de bruit endommage les cellules ciliées sensorielles de l'organe de Corti et entraîne l’apparition d’une perte auditive permanente, l'exposition à des niveaux sonores plus modérés entraine une perte auditive temporaire seulement. Cependant, bien que temporaire, cette surdité peut s’accompagner d’une déconnexion synaptique entre les cellules sensorielles auditives et les fibres du nerf auditif. Une fois déconnectées des cellules sensorielles, les fibres nerveuses auditives ne peuvent plus communiquer l’information acoustique vers le système nerveux central et finissent alors par dégénérer. Plus surprenant, la proportion de fibres auditives déconnectées peut atteindre 50 % sans que les seuils auditifs ne soit affectés. La compréhension de la parole en milieu bruyant est cependant altérée. Comme ces dommages du nerf auditif n’augmentent pas les seuils auditifs, ils ne peuvent pas être dépistés lors d'un test d'audiométrie standard. Cette affection a donc été qualifiée de surdité "cachée". La plupart des études menées sur la perte auditive cachée ont utilisé des paradigmes d'exposition au bruit qui sont très différents des conditions d'exposition auxquelles les patients sont confrontés dans la vie courante. L'exposition à un son non fluctuant, de fréquence stable, en bande étroite pendant plusieurs heures est rare dans le cadre personnel et professionnel. Les bruits impulsionnels transitoires rencontrés au cours de certaines activités professionnelles et de loisirs (explosions, armes à feu, machines et outils industriels ou de construction...) sont particulièrement dangereux pour l’audition. L'objectif de ma thèse était de déterminer si un bruit impulsionnel mimant la détonation d'une arme de feu peut provoquer une augmentation temporaire des seuils auditifs associée à une surdité cachée. Pour ce faire, nous avons mis au point un paradigme d'exposition au bruit impulsionnel permettant de provoquer une augmentation temporaire des seuils auditifs chez la souris. Nous avons pu démontrer que l'exposition au bruit impulsionnel (145 dB SPL crête, 700 impulsions, 1 impulsion/seconde) entraînait une augmentation aigüe des seuils auditifs de 30 dB en moyenne peu de temps après l'exposition. Après 2 semaines, les seuils auditifs retrouvaient leur niveau initial à l'exception des régions cochléaires les plus apicales où une élévation légère des seuils auditifs persistait. En dépit de la récupération des seuils auditifs, les amplitudes de l'onde I de l’ABR ont été réduites de manière durable ce qui traduit une perte des synapses reliant les cellules ciliées internes aux fibres du nerf auditif. Nous avons pu observer des dégâts au niveau des stéréocils des cellules ciliées externes, principalement dans la région apicale de la cochlée ce qui pourrait expliquer l’augmentation permanente des seuils auditifs dans les basses fréquences. La quantification des synapses auditives a révélé une perte synaptique, modérée mais réversible, dans la partie basale de la cochlée. L’évolution de l’organisation spatiale des rubans, ainsi que leur ultrastructure perturbée par l’exposition au bruit impulsionnel, révélaient une réparation partielle et incomplète de ces structures 2 semaines après l’exposition. Enfin, nous avons observé une augmentation du stress oxydant dans la cochlée ainsi qu’une augmentation de la réponse au sursaut acoustique suggérant une hyperacousie chez certains animaux après l’exposition au bruit impulsionnel. Ces résultats démontrent que le bruit impulsionnel, à l’instar du bruit continu, peut entrainer une surdité « cachée » dans la partie basale de la cochlée et que l’exposition au bruit impulsionnel à des niveaux modérés pourrait avoir des conséquences à long terme sur la perception auditive et l’intelligibilité de la parole dans le bruit.

While exposure to high levels of noise damages the sensory hair cells of the organ of Corti and causes permanent hearing loss; exposure to moderate levels of noise leads to temporary hearing loss. However, although temporary, this deafness can be accompanied by a synaptic disconnection between the sensory hair cells and the auditory nerve fibers. Once disconnected from the sensory cells, the auditory fibers can no longer communicate acoustic information to the central nervous system and ultimately degenerate. Surprisingly, the proportion of disconnected auditory fibers can reach more than 50% without affecting hearing thresholds, but speech understanding in a noisy background is compromised. As these damage to the auditory nerve does not cause an increase in hearing thresholds, it cannot be detected by a standard audiometric testing, so this condition has been termed a "hidden" hearing loss. Most of the studies conducted on hidden hearing loss have used noise exposure paradigms that are very different from the exposure conditions that patients face in their daily life. Exposure to non-fluctuating, stable frequency, narrowband noise for several hours is rare in personal and professional settings. The transient impulse noise encountered during certain professional and leisure activities (explosions, firearms, industrial or construction machines and tools...) are particularly dangerous for hearing. The objective of my thesis was to determine whether an impulse noise mimicking the detonation of a gunshot could cause a temporary threshold shift associated with hidden hearing loss. To do so, we developed an impulse noise exposure paradigm to induce a temporary threshold shift in mice. We were able to demonstrate that exposure to impulse noise (145 dB SPL peak, 700 impulses, 1 impulse/second) caused an acute mean increase in auditory thresholds of 30 dB shortly after exposure. After 2 weeks, the hearing thresholds returned to their initial levels except for the most apical cochlear regions where a slight threshold shift persisted. Despite the recovery of auditory thresholds, ABR wave I amplitudes were permanently reduced, indicating a loss of synapses between the inner hair cells and the auditory nerve fibers. We also observed damages to the stereocilia of the outer hair cells, mainly in the apical region of the cochlea, which could explain the permanent increase in low-frequency hearing thresholds. Quantification of auditory synapses revealed moderate but reversible synaptic loss in the basal part of the cochlea. The evolution of the ribbon’s spatial organization as well as their ultrastructures disturbed by impulse noise exposure revealed a partial and incomplete repair of these structures 2 weeks after exposure. We observed an increase in oxidative stress in the cochlea following impulse noise exposure. Finally, an increase in the acoustic startle response was also observed in some noise-exposed animals suggesting the occurrence of hyperacusis. Altogether, these results demonstrate that impulse noise, like continuous noise, can cause a "hidden" hearing loss in the basal part of the cochlea and that exposure to impulse noise at moderate levels could have long-term consequences on auditory perception and speech intelligibility in noise.