Biologie et santé

Présentation du secteur d’activité

La psychoacoustique étudie les liens entre les sons qui parviennent à un·e auditeur·rice et les percepts qu’ils génèrent. Ce domaine s’intéresse à l’ensemble du processus auditif, depuis l’oreille externe, qui capte les sons, jusqu’au cortex auditif, où ces informations sont traitées par le cerveau.  L’acoustique joue un rôle clé dans cette démarche et permet de comprendre les caractéristiques physiques des signaux sonores pour déterminer précisément à quoi une personne est exposée. Par différentes méthodes issues par exemple de la psychologie expérimentale il est alors possible d’étudier la façon dont ces signaux sont perçus. Par ailleurs, des mesures physiologiques permettent d’explorer plus précisément les mécanismes neuronaux impliqués dans le traitement des informations auditives. 

Les enjeux de la recherche

La recherche en psychoacoustique s’applique à étudier et décrire les mécanismes de l’audition humaine, ce qui inclut donc tout le chemin auditif du pavillon de l’oreille jusqu’au cortex auditif, ou encore l’avantage d’avoir deux oreilles. En décrivant ces mécanismes on peut alors mieux comprendre les causes et conséquences des troubles auditifs et mieux accompagner les personnes concernées. Ce domaine s’intéresse également à des questions plus larges liées à la perception sonore : comment les caractéristiques physiques d’un son influencent-elles notre capacité à l’identifier, à le localiser, à le juger agréable ou gênant ? Quel est son impact sur notre santé ? Autant de thématiques auxquelles s’intéresse la recherche. Les connaissances acquises trouvent des applications dans des domaines variés, allant du design sonore à la conception d’aides auditives, en passant par l’optimisation des signaux d’alerte et des environnements sonores immersifs ou encore le développement de codec audio tel que le MP3.

Les métiers

Dans l’industrie, les designers sonores travaillent sur les sons produits par divers objets pour qu’ils soient agréables aux utilisateurs ou qu’ils remplissent efficacement leur fonction (comme les alarmes ou les messages sonores). Les audioprothésistes, qui équipent les personnes en situation de handicap auditif, doivent maîtriser les principes de la perception auditive pour adapter au mieux les dispositifs d’aide. Les spécialistes en psychoacoustique interviennent également dans le développement de systèmes audio, notamment pour optimiser la qualité sonore des enceintes. En recherche, qu’elle soit fondamentale ou appliquée, la psychoacoustique permet d’explorer de nombreuses étapes du processus auditif afin d’appliquer ces connaissances aux applications citées ci-dessus.

Présentation du secteur d’activité

L’utilisation des ultrasons en médecine constitue un champ d’application majeur de l’acoustique, à l’interface entre la physique, la biologie et l’ingénierie. Dans le domaine de l’imagerie, les ultrasons permettent de visualiser en temps réel l’intérieur du corps humain sans recours aux rayonnements ionisants, via des dispositifs d’échographie. En thérapie, ils sont utilisés pour traiter de manière non invasive des tissus pathologiques, notamment avec les ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU, >10 kW/cm²) ou les ondes de choc, capables de détruire par effet thermique ou mécanique. D’autres approches utilisent des ultrasons de faible intensité (<1 kW/cm²) pour régénérer des tissus abimés.  Ces technologies exploitent les propriétés de propagation, de diffraction, d’atténuation et de focalisation des ondes ultrasonores dans les milieux biologiques, ce qui implique une compréhension approfondie des phénomènes acoustiques en milieux complexes.

Les enjeux de la recherche

Dans le domaine médical, les ultrasons peuvent être utilisés à des fins diagnostiques ou thérapeutiques. La recherche actuelle vise à en étendre les possibilités et les performances dans ces deux domaines d’application, et repose sur une compréhension fine des interactions ondes-tissus.

• En imagerie diagnostique, les avancées portent sur le développement de techniques quantitatives : par exemple, l’élastographie ultrasonore permet d’évaluer les propriétés mécaniques des tissus, tandis que l’imagerie fonctionnelle à haute résolution explore l’activité physiologique en temps réel. L’utilisation d’agents de contraste ultrasonore ouvre la voie à une imagerie théranostique, couplant imagerie et thérapie pour contrôler la bonne délivrance des traitements. Par ailleurs, l’intégration croissante de l’intelligence artificielle dans l’imagerie quantitative permet d’améliorer la qualité des images, d’en automatiser l’interprétation et de faciliter le suivi personnalisé des patients.
• Sur les aspects thérapeutiques, la recherche explore des stratégies innovantes exploitant les effets mécaniques et thermiques des ultrasons. La délivrance ciblée de médicaments permet d’emmener au plus près de la zone à traiter des agents thérapeutiques grâce à l’utilisation de microbulles, tandis que l’hyperthermie induite par ultrasons de haute intensité permet de traiter des tumeurs de manière non invasive. Des travaux émergents se concentrent également sur la stimulation ou modulation neuronale par ultrasons, ouvrant de nouvelles perspectives en neurosciences.

Les métiers

Le domaine des ultrasons médicaux mobilise des techniciens et ingénieurs aux compétences variées (acoustique, traitement du signal, instrumentation biomédicale, électronique, modélisation numérique…) au sein d’entreprises développant des dispositifs d’imagerie ou de thérapie ultrasonore, notamment dans le secteur du dispositif médical, des start-ups en santé ou des grands groupes industriels.

La recherche scientifique en ultrasons biomédicaux couvre des champs allant de la physique des ondes à l’ingénierie des dispositifs, en passant par le traitement des données et l’intelligence artificielle. Elle se développe dans des structures diverses (CNRS, INSERM, universités, instituts hospitalo-universitaires – IHU, …).