Vision 08

Qu'est-ce que la vision?

La perception visuelle fait partie de nos 5 sens et consiste donc en transformation d'énergie électromagnétique qui est transmise par la lumière en activité nerveuse. Cette transformation est possible seulement si les objets réfléchissent de la lumière, c'est pour cela qu'on ne peut pas voir la nuit quand la luminosité est faible.

Elle est le sens qui est dédié à la perception de la lumière, c'est-à-dire la partie dite visible du rayonnement électromagnétique, soit, les longueurs d'onde comprises entre environ 350 et 750 nm.

Elle recouvre l'ensemble des mécanismes par lesquels la lumière est émise ou réfléchie par l'environnement, qui détermine des impressions sensorielles de natures variées comme: les formes, les couleurs, les textures, le mouvement, la distance et le relief.

Qu'est-ce que la lumière?

La lumière est une onde électromagnétique visible par l'œil humain, car sa longueur est comprise entre 380nm à 780nm. Les ondes sont constituées de photons, qui sont des réserves d’énergie de rayonnement électromagnétique, qui sont échangées lors de l’émission ou absorption de l’énergie par la matière.

Quelles sont les différents organes permettant la vision?

Vision des invertébrés:

Il y a principalement 2 types d'yeux :

• les yeux composés (à facettes) constitués d'ommatidies
• les ocelles

Les yeux composés chez les Insectes, les Crustacés et certains Mollusques on trouve ces yeux composés de nombreuses ommatidies ou ocelles. Chaque ommatidie ou ocelle se compose de: 1. une lentille formée d'une cuticule assez dure et transparente qu'on appelle cornée 2. un cristallin formé de quelques cellules 3. quelques cellules sensibles qui forment une mini-rétine rudimentaire La conjonction des images de différentes ommatidies donne des images juxtaposées, plus nettes, si elles sont complètement isolées optiquement ou des images superposées partiellement , plus lumineuses d'où un avantage pour la vision nocturne.

Les insectes possèdent deux types de capteurs de lumière, des ocelles qui sont des capteurs simples et des yeux à facettes qui regroupent un grand nombre de cellules sensibles à la lumière. Les yeux composés sont constitués d'un grand nombre de capteurs de lumières disposés en mosaïque (jusqu'à 25 000 pour la libellule, 8 000 environ chez l'abeille ). Ils vont permettre aux centres nerveux de l'insecte de construire une image reconstituée à partir des informations transmises par chaque facette. Les yeux à facettes ont un champ de vision très étendu et sont adaptés à la détection d'objets en mouvement rapide, ils ne donnent pas une image précise de l'environnement de l'insecte.

Les ocelles permettent de capter les variations de luminosité et donc de distinguer le clair du sombre. Les insectes possèdent généralement un à trois ocelles qui sont disposés en triangle sur la tête. Les ocelles ne conduisent pas à la formation d'une image, ce sont des capteurs d'intensité lumineuse. Les larves des insectes ne possèdent que des ocelles.

En comparaison avec l'oeil humain qui transmet au cerveau environ 24 images par seconde, un oeil à facettes transmettra au système nerveux de l'insecte 200 images par secondes.

Vision des vertébrés:

Les yeux sont construits selon un même schéma, mais ce qui va varier selon les espèces c'est l'acuité visuelle qui dépend de:

1.la quantité de lumière 2.la position des yeux sur la tête et le champ visuel 3.la perception du mouvement 4.la couleur 5.le pouvoir séparateur de l'œil 6.l'accommdation dont l'œil est capable 7.le traitement de l'information

Elle varie en fonction du milieu dans lequel elles vivent, de la rapidité avec laquelle elles se déplacent, des proies qu'elles doivent chasser et des prédateurs auxquels elles doivent échapper.

• L'oeil humain

Il s'adapte à toutes les situations terrestres(sous l'eau, notre cristallin peut déformer pour accommoder mais notre vision est floue). Sensible à la netteté, à la résolution, aux contrastes et aux mouvements, il convient à une vision proche, éloignée et nocturne. Cette polyvalence est d'ailleurs une qualité qui lui est propre. Mais il n'a pas de performance particulière. Pour l'homme, «la nuit, tous les chats sont gris». Contrairement à l'homme, le chat et le chien ont une excellente vision nocturne non seulement à cause de sa rétine mais aussi parce que sa pupille est capable de beaucoup se dilater et ils possèdent une membrane réfléchissante derrière la rétine, le tapetum lucidum, qui permet de capter la moindre parcelle de lumière. C'est ce qui fait briller les yeux lorsqu'ils sont éclairés de nuit par une source lumineuse. Leur palette de couleurs tournerait autour des verts pour les chiens. Le chat, lui, serait dichromate sensible au bleu et au vert.

A l'opposé du chat, l'oeil de l'aigle est adapté à la détection de proies de jour et à grande distance. Sa rétine doit pouvoir fournir une image très précise d'un objet éloigné. Son globe oculaire est relativement gros, et sa rétine comporte beaucoup de cellules sensibles à la couleur. L'aigle a donc une excellente vision de jour, il accommode rapidement et facilement. Mais, dès que la luminosité diminue, sa perception visuelle baisse rapidement.

Chez les animaux strictement nocturnes, comme les chouettes ou les hiboux, la pupille est ronde et large, très dilatée, ce qui permet à l'oeil de capter le plus de lumière possible la nuit. Elle est par ailleurs en fente, ce qui lui permet de mieux se fermer qu'une pupille ronde en cas de lumière intense.

Les autres oiseaux ont une perception des coloris très développée, et semblent d'ailleurs régler leur comportement sur la couleur plus que sur la forme ou le mouvement. Les oiseaux, comme beaucoup d'autres animaux, ont un champ de vision très large parce que leurs yeux sont disposés sur les côtés de la tête. C'est souvent le cas : il faut voir arriver le prédateur !

Pour le lièvre et le lapin, la vision rapprochée a peu d'utilité, en revanche, comme il est une proie potentielle pour des prédateurs terriens ou aériens, il lui est très utile d'avoir une vision globale. Son champ de vision est de 360°. Même si sa vision est floue, elle lui permet de détecter les mouvements d'où qu'ils viennent… Le lapin ferait bien la différence entre le bleu et le vert.

cf Annexe a BrookeT 24 septembre 2008 à 22:57 (MEST)

Quelles sont les différentes parties qui composent l'œil humain?

L'œil est bien évidemment composé:

• d'un globe oculaire
• des paupières
• des cils
• des muscles: ils sont fixés sur le globe oculaire.

• la cornée: membrane transparente et composée de 5 couches;c'est la structure qui a la plus grande sensibilité tactile du corps humain;

elle protège la face avant du globe oculaire.

• l'humeur aqueuse: c'est un liquide transparent qui, filtré continuellement,maintenant la pression et la forme du globe.

• l'iris: c'est une ouverture qui contrôle la quantité de lumière pénétrant dans l'œil. La couleur de notre œil est déterminé par son pigment.

• la pupille: Elle se trouve au centre de l'iris. Son diamètre varie en fonction de la luminosité.

• le cristallin: Elle est semblable à une lentille à focale variable grâce à sa capacité de modifier sa courbure

• l'humeur vitrée: c'est un liquide gélatineux qui donne la forme dt la consistance de l'œil. Elle permet à la rétine de rester au fond de l'œil en exerçant une pression continue.

• la choroïde: c'est une membrane pigmentée et vascularisée de l'œil qui se trouve entre la rétine et la sclérotique.

• la sclérotique:~c'est une membrane blanche et opaque, très résistante de structure tendineuse et d’épaisseur de 1 à 2 mm qui forme le « blanc » de l’œil

• la macula: C'est la zone de la rétine caractérisée par une concentration maximale de cônes. Elle possède en son centre la fovéa.

• la fovéa: c'est l'endroit où l'œil possède une acuité maximale et elle est peuplée quasi uniquement de cônes.

• la rétine: c'est une membrane nerveuse qui tapisse le fond de l'œil, dans laquelle se trouvent des millions de cellules nerveuses.

• La tâche aveugle: c'est une petite portion de la rétine qui est dépourvue de photorécepteurs et qui est ainsi complètement aveugle et elle correspond à la partie de la rétine où s'insère le nerf optique.

• le nerf optique: Il s'étend de la papille au chiasma, il possède un million de fibres réparties en un grand nombre de faisceaux séparés.

cf Annexe b BrookeT 24 septembre 2008 à 21:54 (MEST)

Quelles sont les fonctions remplies par ces différentes parties?

BrookeT 24 septembre 2008 à 21:33 (MEST) Il faut s'imaginer le trajet de la lumière à travers l'oeil!

• Les paupières servent à recouvrir notre œil, de manière à nous protéger contre les agressions extérieures, des corps étrangers ainsi que de la lumière.
• Les paupières sont bordés de cils, qui eux protègent contre la poussière, retiennent la sueur et ainsi évitent l'irritation de l'œil. Il y a 7 muscles dont 6 qui assurent la fixation et les mouvements de rotation de l'œil et le 7ème commande la paupière supérieure.
• La lumière en arrivant dans notre œil va tout d’abord traverser la cornée, qui par sa courbure va accentuer la réfraction des rayons lumineux provenant d’objets très éloignés. Les rayons qui arrivent au centre de la cornée la frappent perpendiculairement et, n’étant pas déviés, ils continuent tout droit (en direction du centre de la rétine) tandis que les autres rayons qui arrivent sur la courbure de la cornée seront déviés vers l’intérieur et vont parvenir exactement sur le même point centrale de la rétine afin de former une image au foyer (chez une personne qui n’a pas de troubles de la vision). Elle va servir à capter et à focaliser la lumière sur le cristallin.
• Puis elle traverse ensuite l’humeur aqueuse (qui joue avec l’humeur vitrée un rôle fondamentale dans la focalisation de l’image sur la rétine grâce à la réfraction) qui maintient la pression intraoculaire et la forme du globe et qui va notamment fournir les nutriments à la cornée.
• Elle passe ensuite par l’iris (la partie colorée de notre œil) qui est formé de manière à pouvoir contrôler la quantité de lumière pénétrant dans notre œil et donc d’ajuster la luminosité optimale pour notre rétine. Notamment par exemple, lorsque la lumière est très forte, l’iris se referme et en revanche lorsque la lumière est faible, elle s’ouvre. La pupille est donc le centre de l’iris, elle contrôle le diamètre de celle-là par un muscle circulaire, et elle va servir au fond à ce que la lumière puisse entrer dans l’œil de manière à pouvoir atteindre par la suite la rétine ; elle s’adapte sans cesse à la lumière qu’elle reçoit. (La couleur de la pupille, donc noire, provient du faite que la couche de cellules pigmentées qui tapissent le fond de l’œil absorbe la lumière.
• Après avoir traversée la pupille, la lumière va traverser le cristallin, qui a pour rôle de maintenir la netteté, donc de la mise au point de l’image sur la rétine, et ce cristallin est entouré d’un corps ciliaire, qui est un muscle qui lorsqu’il se contracte donne une forme sphérique au cristallin de manière à pouvoir renvoyer la lumière provenant d’un objet très rapproché de la rétine. Et lorsque ce muscle est relâché alors le cristallin prendra une forme plus aplatie de manière à renvoyer la lumière provenant d’un objet éloigné.
• La lumière va donc finir sa trajectoire en convergent sur la rétine, et plus particulière au centre, donc sur la fovéa, où l'acuité va être maximale.
• Ensuite l'image passera par le nerf optique qui amènera l'information au cerveau.

Réfraction : Ce phénomène se produit quand la lumière passe dans un milieu où sa vitesse se trouve réduite, comme c’est le cas dans les deux humeurs de l’œil par rapport à l’air. Le rayon lumineux est alors dévié selon une ligne perpendiculaire à la surface de partage des milieux.

De quoi est composé la rétine?

La rétine est une fine couche de tissus nerveux la plus profonde de l'œil des Vertébrés et certains Invertébrés. Elle renferme les photorecépteurs et divers neurones et transmet au niveau du disque optique les images formées par le cristallin au cerveau.Donc le traitement de l'image commence déjà au niveau de la rétine,qui faisait partie du cerveau, mais s'est détachée au cours de l'évolution. Les neurones de la rétine sont organisés en trois couches séparée par deux couches intermédiaires où se font les connexions entre différents neurones.La première couche est composés de:

• Photorécepteurs: servent à convertir la lumière en un signal nerveux par une réaction photo-chimique. Des qu'un photon les atteint ils activent tout un système de conversion d'énergie pour emmener l'information visuelle au cerveau où elle sera traitée. Ce sont les bâtonnets et les cônes qui se situent sur la rétine. La rétine comprend 125 millions de bâtonnets et 6 millions de cônes ce qui représente 70% de récepteurs de notre corps, cela souligne l'importance de la vision pour nous.Cet influx nerveux produit par les photorecépteurs est ensuite transmis à la couche suivante aux:
• cellules bipolaires: ce sont des cellules qui comme leur nom l'indique possèdent deux pôles

Et ensuite l'information atteint la troisième couche:

• les cellules ganglionnaires:

c'est un type de neurones présent dans la rétine de l'œil. Après avoir reçu l'information ils vont lui permettre d'aller au cerveau par leurs axones. Mais ce ne sont pas seulement des simples transporteurs, elles sont également spécialisées dans le traitement de couleur,elles détectent des contrastes et les petits détails. Cela constitue la voie verticale,mais il existe une autre voie:latérale où les cellules horizontales transmettent l'information des photorecépteurs aux cellules bipolaires. Et les cellules amacrines interviennent pour transmettre l'information aux cellules ganglionnaires. Cette voie rend l'image et les contours plus nets car les cellules horizontales inhibent les cellules bipolaires qui ne reçoivent pas de lumière.Le champ récepteur est aussi important pour la netteté de l'image. Le champ récepteur est le nombre de bâtonnets et de cônes qu'une cellule ganglionnaire utilise pour recevoir des informations. Plus ce nombre est grand , moins l'image est nette. La macula par exemple a un champ récépteur très réduit ce qui fait que l'acuité visuelle est très forte dans cette région. cf Annexe c

Qu'est-ce qui différencie les bâtonnets des cônes?

Ils sont formés de 4 parties:

• segment externe
• segment interne
• corps cellulaire
• terminaison synaptique

On perçoit une différence au niveau de leur construction qui crée une différence fonctionnelle. Les bâtonnets possèdent beaucoup de disques qui sont des repliements de la membrane du segment externe où les pigments visuels sont enchassés. Ces derniers sont faits d'une molécule de rétinal, qui absorbe la lumière , et d'une protéine membrannaire appellée opsine, à laquelle se lie le rétinal. La structure des opsines varie d'un type de photorécépteur à l'autre et la capacité d'absorbtion lumineuse dépend du type d'opsine. Les bâtonnets possèdent un type d'opsine particulier qui s'appelle la rhodopsine et possède une grande capacité d'absorption lumineuse c'est pourquoi on les utilise pour voir à luminosité réduite. Les cônes possèdent trois autres types de photopigments en plus qui sont capables de capter trois longueurs d'onde de lumière différentes. Donc seuls les cônes peuvent discerner les couleurs.

cf Annexe d

Comment se passe la transformation du signal lumineux (stimulus) en information visuelle (sensation) au cerveau?

Chaque bâtonnets et cônes ont un segment externe qui forme de nombreux plis.C'est un empilement de disque comprenant des pigments visuelles.Les disques sont fait de rétinal , qui absorbe la lumière et d'opsine, une protéine qui se lie au rétinal.La capacité d'absorption de la lumière dépend du type d'opsine avec lequel se lie le rétinal.Le type d'opsine varie selon le type de photorécepteur utilisé.

Pour la vision de nuit:

Les bâtonnets ont leur propre type d'opsine qui avec le rétinal forment la rhodopsine.Lorseque la rhodopsine absorbe de la lumière le rétinal se détache de l'opsine et change de forme.Alors on parle de décoloration de la rhodopsine.Dans l'obscurité des enzyme rendent au rétinal sa configuration et se combine à nouveau avec l'opsine , si la lumière persiste les bâtonnets ne peuvent plus donner de réponse alors la ce sont les cônes qui entre en jeu.

Lorsque qu'il n'y à pas de lumière le bâtonnet envoi des neurotransmetteur au cellule bipolaire qui son excitée ou inhibée.A ce moment là le bâtonnet est dépolarisé.Mais lorsque la lumière arrive sur la rhodopsine il se produit un phénomène de hyperpolarisation. Enfaite à cause de la lumière la rhodopsine amorce une voie de conversion-amplification du stimulus (lumière).Le stimulus lumineux active l'opsine qui a son tour active la transducine(protéine G) qui elle va activer une enzyme nommé phosphodiestpérase qui va convertir la GMPc en GMP qui se détache du canal à sodium.Ce qui fermera le canal et se qui entrainera alors l'hyperpolarisation de la membrane et donc ralentit la libération des neurotransmetteurs dans les synapses entre les bâtonnets et les cellules bipolaires.

Pour la vision de jour:

Les cônes sont moins sensibles à la lumière que les bâtonnets, on les utilise pour voir le jour et surtout pour avoir une vision de couleur. Grâce aux trois types de photopigments que possèdent les cônes ils distinguent les trois couleurs primaires:bleu, rouge, vert.Donc on pourrait dire qu'il existe des cônes bleus, rouges et verts.Ces cônes sont stimulés par des longueur d'onde différentes,le bleu a une longueur d'onde de 420nm, le vert de 530nm et le rouge de 560nm. On perçoit toutes les autres couleurs à partir des activités qui combinent les trois types de cônes.Par exemple pour voir du violet se sera le cône bleu et le cône rouge qui seront stimulés.

Annexe e

Quels peuvent être les troubles de la vision?

• Lorsque les rayons lumineux ne convergent pas exactement sur la rétine.

Si le globe oculaire est trop court d’avant en arrière par exemple, les rayons convergent au-delà de la rétine. Ce défaut appelé hypermétropie se corrige en plaçant une lentille convexe devant l’œil, lentille qui va accentuer la convergence et ramener le foyer sur la rétine. Dans le cas de la myopie, la convergence se fait en avant de la rétine lorsque le globe oculaire est trop long par exemple. On corrige la myopie par le port de verres concaves.

Un autre trouble de la vision, la presbytie, vient d’un durcissement du cristallin lié à l’âge. Ce durcissement diminue l’élasticité du cristallin, l’empêchant de prendre une forme suffisamment arrondie lors de l’accommodation, et de s’aplatir assez au cours de la relaxation. La correction de la presbytie fait appel à une lentille bifocale, la partie supérieure étant concave pour la vision de loin, et la partie inférieure convexe pour la vision de près.

Annexe f BrookeT 25 septembre 2008 à 14:49 (MEST)