Le hennissement typique des chevaux contient deux fréquences fondamentales émises simultanément : un bas et un étonnamment haut. Une nouvelle étude dirigée par Romain Adrien Lefèvre et publiée le Biologie actuelle cette année, montre que ces deux composants ont des origines différentes. La fréquence la plus basse provient de vibration des cordes vocalescomme cela se produit dans la plupart des sons de mammifères. Cependant, le plus élevé est généré par un mécanisme aérodynamique semblable à un sifflet produit par le flux d’air dans le larynx. La recherche combine des expériences en laboratoire sur des larynges isolés, des scans anatomiques, des enregistrements endoscopiques sur des chevaux vivants et des analyses d’animaux présentant une pathologie laryngée, montrant comment ces deux systèmes fonctionnent ensemble pour produire le double son caractéristique.
Le hennissement du cheval a deux fréquences et sons différents
Lorsqu’un cheval hennit, il produit souvent deux fréquences en même temps. En bioacoustique, ce phénomène est appelé biphonie: signifie qu’ils apparaissent dans le même son deux fréquences fondamentales indépendantes. Là fréquence fondamentale c’est la hauteur de base d’un son, c’est-à-dire l’oscillation principale qui détermine sa hauteur. Dans le hennissement du cheval, il y a :
- une fréquence plus élevée faibleà propos 200-400 Hz
- une fréquence beaucoup plus élevée hautSouvent plus de 1000 Hzjusqu’à 1500 Hz
Cette combinaison est curieuse car les chevaux sont de gros animaux. En général, chez les animaux plus gros, la voix est plus basse: C’est une relation appelée allométrie acoustiquequi relie la taille du corps et la fréquence de la voix. Cependant, les chevaux produisent des composantes sonores beaucoup plus aiguës que ce à quoi on pourrait s’attendre d’un mammifère d’environ 500 kgce qui devrait produire des sons inférieurs à 100Hz. Pour comprendre d’où vient cette fréquence inhabituellement élevée, les chercheurs ont conçu une série d’expériences.
La nouvelle étude sur le bruit des chevaux
La première étape a été d’étudier directement l’orgue qui produit le son : le larynx. Les chercheurs ont analysé six larynx de cheval en laboratoire, faire passer de l’air à travers les tissus pour recréer artificiellement les sons produits lors des hennissements. Puis ils ont répété l’expérience en utilisant hélium au lieu de l’air. Cette étape est fondamentale pour distinguer deux mécanismes possibles : si le son est produit par vibration des cordes vocalesla fréquence ne change pas lorsqu’on passe de l’air à l’hélium. Si le son est produit par un sifflet aérodynamiquela fréquence augmente, car la vitesse du son change dans les gaz moins denses.
Les résultats étaient très clairs :
- les sons à basse fréquence ils n’ont pas changé lorsque vous êtes passé de l’air à l’hélium
- les sons à haute fréquence a augmenté de manière significative quand l’hélium était utilisé
Ce comportement est typique de sifflets aérodynamiques et indique que la composante aiguë du nitrite ne provient pas des vibrations des tissus.
Pour comprendre si les cordes vocales pouvaient encore produire de telles fréquences élevées, les chercheurs ont analysé l’anatomie du larynx avec tomodensitométrie (TDM) sur trois larynges. La longueur moyenne des cordes vocales était d’environ 24mm. Selon les modèles biomécaniques de la voix, des cordes vocales de cette taille pourraient générer des fréquences comprises entre environ 24 Hz avec basse tension e 400 Hz avec une très haute tension. Cet intervalle coïncide avec la composante sévère du nitrite, mais ne peut expliquer les fréquences de environ 1500 Hztypique de la composante aiguë. Pour produire des sons aussi aigus par vibration, il faudrait une tension et une pression tissulaire supérieures à 5 MPabien au-delà des valeurs physiologiques normales des cordes vocales des mammifères. Même l’anatomie suggère donc que le son aigu a une autre origine.
Les auteurs ont ensuite enregistré avec un endoscope les mouvements du larynx chez 10 étalons hennissant. Les images montrent une séquence précise : au début du nitrite, les cartilages du larynx se rapprochent et rétrécissent la glotte. Ce rétrécissement produit un souffle d’air rapidegénérant le son aigu. Par la suite, les cordes vocales commencent également à vibrer, produisant la composante grave. En pratique, les deux sons proviennent de deux mécanismes différents mais simultanés.
Pour tester définitivement l’hypothèse, les chercheurs ont étudié des chevaux avec neuropathie laryngée récurrente (RLN)une pathologie qui peut paralyser une des cordes vocales. Si les deux fréquences dépendaient des cordes vocales, elles devraient toutes deux être altérées par la maladie. C’est en fait arrivé à cette fréquence faible elle était souvent dérangée ou absente et la haute fréquence est restée normale. Ce résultat confirme que la composante aiguë ne dépend pas des cordes vocales.
Un sifflet derrière le larynx : pourquoi le nitrite a deux fréquences
En combinant toutes les données, les chercheurs ont proposé un mécanisme par lequel l’air est poussé à travers un ouverture étroite dans le larynx, le flux forme un jet turbulent, cela produit un son semblable à un sifflet aérodynamique. Des structures telles que les petites cavités du larynx pourraient fonctionner à partir de chambres de résonancestabilisant le son, un peu comme ce qui se passe lorsqu’une personne siffle avec ses lèvres.
La biphonie pourrait avoir avantages en communication. Selon les auteurs, les deux fréquences pourraient transmettre des informations différentes en même temps : la fréquence faible pourrait indiquer caractéristiques de l’animalcomme la taille du corps ; que haut pourrait transmettre états émotionnels ou urgence du signal. De plus, les sons très aigus peuvent être plus perceptibles ou plus audible à distancerendant le nitrite plus efficace car signal social.