Travaux Personnels Encadrés:
La Perception
La vision
Structure
L’oeil est l’appareil optique qui permet à l’être humain de voir : c’est l’organe récepteur de la vision. Il a une forme sphérique de diamètre, en moyenne, 2,5cm et possède à l'arrière un nerf optique qui le relie au cerveau.
L’oeil est composé de trois couches: la couche externe ou sclérotique, qui le protège, puis la choroïde, une couche noire qui comporte de nombreux vaisseaux sanguins qui alimentent les cellules de la dernière couche, la plus antérieure: la rétine.
A l’avant du globe oculaire en premier lieu, dans le prolongement de la sclérotique, se situe la cornée, c’est une membrane solide et transparente principalement composée d’eau. Ne comportant aucun vaisseau sanguin afin de garantir une parfaite transparence, elle est nourrie par un fluide: l’humeur aqueuse. Ensuite se présente l’iris, une membrane (qui correspond au diaphragme d'un appareil photographique) percée en son centre par la pupille, laissant passer plus ou moins la lumière vers la rétine et à travers l’humeur vitrée (une gelée contenue à l'interieur du globe oculaire). En rétrécissant son rayon, elle permet d’éviter l’aveuglement en cas de trop forte luminosité, mais dans le cas contraire elle peut augmenter son rayon afin de permettre à un maximum de lumière d’entrer dans l’oeil.
Structure de l'oeil
Source: http://www.haute-vision.fr/glossaire/
Derrière l’iris se situe la plus importante lentille de l’oeil: le cristallin. Il est constitué de fines et longues cellules sans noyau et sans organite, donc transparentes et juxtaposées. C’est une lentille convergente dont le but est de faire converger les rayons lumineux sur la rétine.
Le cristallin est souple ce qui lui permet de se courber de façon plus ou moins importante à l’aide des muscles ciliaires qui l’entourent. Une variation dans sa courbure augmente ou diminue sa vergence : l’adaptation du cristallin à la vision à une distance différente s’appelle l'accommodation. Ce phénomène permet une vision nette quelle que soit la distance à laquelle se trouve l’objet à observer, en s’assurant de la formation d’une image nette sur la rétine.
Ainsi, lorsqu’un objet se situe à une distance proche de l’oeil, le muscle ciliaire se contracte, les ligaments suspenseurs du cristallin sont détendus, le cristallin se bombe et sa vergence augmente.
Ensuite, lorsque le muscle ciliaire est relâché les ligaments se tendent, le cristallin s’aplatit et son diamètre augmente, sa vergence diminue.
Schéma représentant l'accommodation de l'oeil
Source: http://www.guide-vue.fr/glossaire/accommodation
Perception de la lumière
La rétine est un tissu nerveux transparent de l’oeil comportant plusieurs couches cellulaires connectées les unes aux autres. Elle possède une structure complexe dans laquelle on peut distinguer une dizaine de couches.
Elle est constituée de cellules spécialisées, les photorécepteurs, qui au contact de rayonnements lumineux, libèrent un message nerveux qui repart ensuite par les neurones bipolaires puis ganglionnaires dont le prolongement constitue le nerf optique.
Structure de la rétine
Source: http://www.collie-online.com/colley/aoc/aoc_anatomie.htm
Les photorécepteurs sont de deux types: les bâtonnets et les cônes. Ceux-ci contiennent des protéines appelées pigments capables d’absorber les rayonnements lumineux.
Le rétinal, une forme de vitamine A liée aux pigments, permet le phénomène de transduction, c’est-à-dire la création d’un message nerveux à partir de photons reçus.
En absorbant un photon (lors d'une exposition à la lumière), le rétinal change de structure spatiale : il s’isomérise. Cette isomérisation du rétinal permet la fermeture des canaux à sodium (Na+), qui à leur tour inhibent la libération de glutamate au niveau de la synapse entre le photorécepteur et le neurone bipolaire. Le glutamate est un neurotransmetteur qui inhibe la transmission d’influx électrique. Etant inhibé, le neurone bipolaire est donc actif et envoie un influx nerveux au neurone ganglionnaire : la personne perçoit alors la lumière. A l’inverse, dans l’obscurité, les canaux sodiques sont ouverts, ce qui induit, au niveau des synapses, une libération de glutamate qui inhibe l’activité du neurone bipolaire. Il n’y a donc pas de message : la personne ne voit rien.
L’absorption d’un seul photon suffit à déclencher la production d’un signal électrique par un bâtonnet tandis que cent photons sont nécessaires pour les cônes. Les bâtonnets, plus sensibles à la lumière, sont donc utilisés pour la vision crépusculaire tandis que pour la vision diurne, ce sont les cônes car les bâtonnets sont saturés, la rétine étant davantage exposée à la lumière.
Image représentant des cônes et des batônnets (grossissement 10µm)
Source: http://lavuedumiaou.e-monsite.com/pages/partie-i/la-vision-du-chat-2.html
Les cônes comportent différents pigments nommés opsines, avecdes structures moléculaires proches. Il y a ensuite trois types de cônes en fonction de l’opsine qu’ils contiennent :
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les cônes bleus sont activés par une longueur d’onde de 437 nm : opsine bleue ou S
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les cônes verts sont activés par une longueur d’onde de 533 nm : opsine verte ou M
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les cônes rouges sont activés par une longueur d’onde de 564 nm : opsine rouge ou L
La vision en couleur chez l’Homme repose sur ces trois types de cônes : on peut la qualifier de trichromatique.
Schéma en ruban des Opsines
Source: https://sites.google.com/site/bantegnies/premiere-s/chapitre-xi
Ils ont une forte sensibilité à la lumière car ils permettent d’avoir une vision nocturne. Les bâtonnets possèdent la protéine photosensible rhodopsine, principalement activée par une longueur d’onde de 500 nm dans le spectre électromagnétique de la lumière visible.
Mais ces deux types de photorécepteurs ne sont pas répartis uniformément sur la rétine : il n’y a aucun photorécepteur au niveau de la tâche aveugle, point de départ du nerf optique. Il existe en revanche une zone centrale, dans l’axe optique, nommée fovéa qui ne comporte que des cônes. Cette zone centrale correspond donc à une vision en couleur et la plus nette possible. En progressant vers la périphérie de la rétine, la densité en cônes diminue tandis que la densité en bâtonnets augmente. La rétine périphérique est donc spécialisée dans la vision peu précise, sans couleur et pour des intensités lumineuses faibles.
Facteurs influençant la vision
Un dysfonctionnement de l’appareil optique ou une mauvaise longueur de l’oeil, qui empêchent la formation d’une image nette sur la rétine, causent des problèmes de vision : la myopie est souvent causée par un oeil trop long, l’image se formant alors avant la rétine, les objets lointains apparaissent flous ; l’astigmatisme est causé par une courbure irrégulière du cristallin, les rayons lumineux ne convergeant pas correctement, la vision est floue et les lignes droites peuvent apparaître déformées ; l’hypermétropie est l’inverse de la myopie.
Il existe également des affectations comme le décollement de la rétine, touchant généralement les personnes d'âge moyen. Il se produit le plus souvent chez les myopes ou chez des personnes dont des parents ont déjà eu ce problème. Mais ce décollement peut aussi être causé par un coup sur l'œil. S'il n'est pas traité rapidement, le décollement de la rétine peut entraîner l'affaiblissement, voire la perte de la vision.
Photographie représentant un décollement de rétine
Source: http://www.larousse.fr/encyclopedie/medical/décollement_de_la_rétine/12390
Il existe également des anomalies dues aux cônes telles que le daltonisme. Celle-ci est une maladie génétique rare qui s’exprime par l’absence d’un ou plusieurs des pigments causée par l’absence ou la mutation du gène associé. Ainsi La couleur associée au pigment absent n’est alors pas perçue par l’individu.
Comparaison d'une vision normale et d'une vision de daltonien
Source: http://ophtalmologie.pro/anomalies-congenitales-du-sens-des-couleurs/
L’acuité visuelle n’est pas figée dans le temps. En effet, sous l’influence de l’environnement, les yeux connaissent des changements qui affectent la vision.
Les yeux apparaissent durant le premier mois du développement de l’embryon, sans pour autant être complètement formés et fonctionnels : ils sont donc plus vulnérables sur cette période, et sont donc davantage susceptibles de développer des malformations. Des échanges ont lieu entre la mère et son enfant durant la grossesse, et bien que le placenta joue un rôle de filtre pour une partie des micro-organismes et des éléments toxiques, certains parviennent tout de même à franchir cette barrière. Or des substances nocives ou des maladies, capables de causer la perte de l’embryon, peuvent entraîner des malformations, notamment de l’oeil. Ainsi, par exemple, la consommation d’alcool ou la contamination par la toxoplasmose (maladie infectieuse par un parasite) durant le premier mois de grossesse augmentent ces risques.
La sollicitation de l'oeil durant l'enfance joue également un rôle important dans la qualité de l'acuité visuelle. En effet, une étude a par exemple mis en évidence une corrélation entre le manque d'activité en extérieur et l’apparition de myopie. Les activités en extérieur permettent d'entretenir les capacités d'accommodation de l'oeil. Un enfant qui reste en intérieur aura ainsi une capacité d'accommodation moindre ce qui favorise la myopie.
De plus, l’oeil connaît une période de croissance et de maturation durant l’enfance. Il est donc préférable de prendre en charge toute anomalie le plus tôt possible pour qu'il puisse se développer normalement et pour limiter toute complication future.
L’évolution de l'acuité visuelle est aussi liée au vieillissement.
Entre 40 et 45 ans en moyenne, le cristallin devient plus rigide et se bombe alors plus difficilement, ce qui rend la vision de près moins nette : c'est ce qu'on appelle la presbytie.
Avec l'âge, certaines parties de l’oeil peuvent dégénérer. Dans le cas de la cataracte, le cristallin s'opacifie et peut même entraîner la cécité. La macula peut également dégénérer et entraîner de nombreux symptômes tels que la diminution de la sensibilité aux contrastes, la déformation des lignes droites, une tâche noire au centre du champ de vision, c'est ce qu'on appelle la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA).
Vision avec la presbytie
Source: http://myopie-rouen.fr/actualites/traitement-de-la-presbytie-2/
Vision avec la DMLA
Source: http://www.guide-vue.fr/glossaire/dmla-degenerescence-maculaire-liee-l-age
D'autres facteurs peuvent favoriser les dégénérescences notamment le tabagisme et le diabète. L'hygiène de vie et l’environnement ont donc un impact non négligeable sur la qualité de la vision.
Le saviez vous?
Sur un milieu totalement plat, un oeil humain sain serait capable de détecter la lumière d'une bougie située jusqu'à 48 km de lui.