Voix en vue !

Publié par LabEx Tec21, le 28 novembre 2019   190

Xl larynx 3d large2

Des chercheurs du Laboratoire 3SR et leurs collègues ont obtenu les premières images 3D haute résolution des plis vocaux humains grâce à la microtomographie à rayons X et à l’imagerie par contraste de phase. Ces images permettent d'observer la structure complexe des tissus du larynx et de mieux comprendre leurs propriétés vibro-mécaniques.

Microtomographie aux rayons X du pli vocal humain. A gauche : vue d'ensemble. Au centre : détail du tissu. A droite : vue 3D des faisceaux de fibres musculaires, de collagène et d'élastine constituant le tissu. Adapté de Bailly et al. Scientific Reports, 2018.

Les tissus vocaux humains ont la capacité de supporter de grandes déformations de manière réversible et de vibrer à des fréquences entre 50 et 1 500 cycles par seconde. Ces performances remarquables sont liées à leur structure 3D multicouches et à l'architecture très spécialisée de leurs réseaux de fibres. La caractérisation 3D de chaque élément constitutif aux échelles micrométriques reste aujourd’hui un challenge technique en microscopie confocale (profondeur de champ limitée), en micro-IRM (résolution spatiale limitée) ou en micro tomographie à rayons X (imagerie par absorption inadaptée à la visualisation de tissus d'absorption similaire).

En utilisant le rayonnement X synchrotron et le mode d'imagerie par contraste de phase, les chercheurs du laboratoire 3SR et leurs collègues* ont pu caractériser pour la première fois, les arrangements 3D de la microstructure du pli vocal humain ex vivo. A partir de ces images, ils ont pu quantifier des descripteurs clés de la structure des tissus laryngés à différentes échelles spatiales: la géométrie des plis vocaux au repos et dans un état déformé proche d'une position phonatoire, celle de leur architecture fibreuse stratifiée, les orientations, la forme et les dimensions des fibres musculaires et des faisceaux de collagène et d’élastine constituant les différentes couches.

Les développements expérimentaux mis en oeuvre dans ce travail ouvrent des perspectives prometteuses en biomécanique phonatoire, pour étudier les micro-mécanismes de déformation du tissu vocal et comprendre l'impact de l'architecture fibreuse sur ses performances vibro-mécaniques. A terme, les travaux associés à ces premiers résultats permettront d'avancer dans le design de nouveaux matériaux biomimétiques pour la mise au point de larynx artificiels de nouvelle génération.

* GIPSA-lab, LADAF, NOVITOM, ESRF

Contact : Lucie Bailly, Laboratoire Sols, Solides, Structures et Risques

Référence de l'article : Bailly L, Cochereau T, Orgéas L, Henrich Bernardoni N, Rolland du Roscoat S, McLeer-Florin A, Robert Y, Laval X, Laurencin T, Chaffanjon P, Fayard B and Boller E: 3D multiscale imaging of human vocal folds using synchrotron X-ray microtomography in phase retrieval mode. Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2018, 8 (1).

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