Qu'est-ce la vision ?

La vision est la perception humaine des rayons lumineux et la faculté de percevoir des images captés par l’œil. Ceci nous aide dans la vie de tous les jours, dans la perception de l'environnement et les déplacements. Elle est une interprétation cognitive de ce que l’œil perçoit.

Cette information visuelle sert aussi bien à déterminer la distance que la direction d'un objet vu que la lumière se propage en ligne droite. Aucun autre organe sensoriel est aussi détaillé. En effet, l'homme possède 250 millions de récepteurs de lumière, soit 70% de toutes ses cellules sensorielles.

La vision en effet, commence par la capture de la lumière par des photorécepteurs qui se trouvent sur une surface photosensible appelée rétine. D'une certaine manière l’œil fonctionne comme un appareil photo. En effet, la pupille au centre de l’œil joue le rôle du diaphragme et le cristallin, fait la mise au point comme l’objectif de l'appareil photo. Les images se projettent sur la pellicule, pour l’œil c'est la rétine située au fond de l’œil qui joue se rôle.

Comment sont disposés les yeux chez les Animaux?

La plupart des mammifères (surtout les prédateurs), y compris les humains, ont leurs yeux placés d'une certaine façons qui leur permet d'avoir une vision binoculaire. Cette vision, en effet, est dû grâce à la position des yeux, qui dans ce cas se trouvent vers la partie frontale de la face; cette vision spécifique aux prédateurs, leurs permet de mieux voir les distances de leurs proies qui se trouvent en face d'eux. La spécificité de cette vision binoculaire est dû au fait que le champ visuel des deux yeux se recouvre largement.

Chez les proies, les yeux sont plutôt placés de part et d'autre de la tête (vision panoramique), cette disposition en effet, leurs permet d'avoir un plus grand champ visuel et de pouvoir mieux détecter les dangers qui les entourent. Ces proies, comme les lapins, les lièvres, ont une vision proche de 360° et leurs champs visuel est sphérique. Leurs yeux en effet, sont très latéraux et ne permettent pas au champ visuel de se chevaucher comme dans le cas de la vision binoculaire, ils ont certes une vision panoramique mais ils ont aussi une très légère vision binoculaire. (Annexe 1)

Pour finir, nous pouvons voir que les différents types de visions sont spécifiques aux animaux, les yeux frontaux correspondent aux prédateurs car ils doivent chasser et les yeux latéraux aux proies car elles doivent être attentif à leurs prédateurs. En effet, chaque animal à sa propre vision pour assurer sa survie.

Quelle est la structure anatomique de l’œil chez l'Homme?

Pour comprendre le fonctionnement de la perception visuelle, essentiellement chez l'humain, il nous faut tout d'abord considérer la structure anatomique de l’œil dans son ensemble.

L’œil, possède plusieurs parties qui se distinguent d'un point de vue fonctionnel. Parmi ces parties, divisées en trois segments, nous trouvons:

Segment Antérieur :

La cornée: la couche translucide qui recouvre la partie externe de l’œil, elle est formée d'épithélium
L'uvée composée essentiellement:
- de l'iris: structure ouverte ou fermé pour adapter la quantité de lumière qui entre dans l’œil
- du corps ciliaire: sécrète l'humeur aqueuse et permet l’accommodation (la netteté des images pour des distances différentes de vision)
L'humeur aqueuse: protège le cristallin et nourrit la cornée
La conjonctive: membrane muqueuse transparente qui tapisse l'intérieur de la paupière. Ces cellules produisent du mucus qui entre dans la composition du liquide lacrymal nécessaire à la lubrification de la surface de l'œil.

Segment Postérieur

La sclérotique: partie blanchâtre qui forme le globe oculaire
Le cristallin: structure focalisant la lumière
La rétine: endroit où l'énergie lumineuse est transformé en activité nerveuse, les photorécepteurs et les bâtonnets s'y trouvent.
La pupille: orifice situé dans l'iris, où passe la lumière pour rentrer dans l’œil
Le nerf oculaire: Nerf transmettant l'image au cerveau

Annexe de l’œil

L'orbite: une cavité dans laquelle l’œil et ses appendices sont situés
Les muscles oculomoteurs: membres responsables du mouvement de l’œil
- 4 muscles droits
- 2 muscles obliques
La paupière: membrane qui permet l'isolation du rayonnement électromagnétique
La glande lacrymale: organe où les larmes sont sécrétés

(Annexe 2)

La conversion du stimulus dans l’œil

La définition d'un stimulus dans le domaine de la biologie est un événement de nature a déterminer une excitation perçue par une réaction cognitive chez un organisme vivant.

Nous savons maintenant que les bâtonnets et les cônes, qui constituent les zones photosensibles de la rétines, contiennent chacun des pigments visuels faites par une molécules de rétinal. Cette dernière est synthétisée à partir de la molécule de vitamine A et d'une molécule membranaire appelé opsine. La structure de l'opsine peut varier d'un type de récepteurs à l'autre ainsi la capacité d’absorption de la lumière du rétinal dépend du type d'opsine. Par exemple, les bâtonnets ont leurs propre molécule d'opsine qui lorsqu’elle se lie avec la molécule du rétinal forme la rhodopsine. Une fois que la rhodopsine a absorbé la lumière, le rétinal change de structure et se dissocie de l'opsine, cette réaction se nomme la décoloration de la rhodopsine.

Qu'est-ce que le mécanisme d’accommodation?

Le mécanisme d'accommodation, est un principe qui correspond à la modification adaptative de l’œil permettant de garantir la mise au point des images à des distances différentes. Chez l'Homme comme chez les mammifères, l’accommodation comporte le changement de forme du cristallin en fonction de la distance de l'objet regardé. Ainsi lorsqu'on regarde un objet éloigné, le cristallin prend une forme aplatie en raison du relâchement du muscle ciliaire. Pour faire la mise au point sur un objet rapproché, il devient presque sphérique grâce à la contraction du muscle ciliaire et à l’élasticité du cristallin. (Annexe 3)

Comment cheminent les images perçues par l'œil?

Notre œil perçoit de la lumière constamment lorsqu'il est ouvert. La lumière est soit réfléchie par les objets soit produite par d'autres. Elle ne peut que se situer entre environ 400 et 700 nm dans le spectre électromagnétique, car notre oeil possèdent des photorécepteurs qui ne sont stimulés que dans cette fourchette d'onde. Dans les deux cas, cette lumière est dirigée vers notre œil à travers la pupille et atteindra une zone sensible à l'arrière de l’œil appelée rétine.
À partir du moment où la rétine a été stimulée, le processus de perception d'un monde visuel peut commencer.

Il faut savoir que le traitement d'image réalisé par le système nerveux commence directement dans la rétine et non dans le cerveau. La rétine, comme nous l'avons légèrement définie avant, est composée de neurones organisés en trois couches principales séparées par deux couches intermédiaires. La première couche situé au fond, est constituée de photorécepteurs (utiles dans le captage de la lumière), qui sont les seules cellules capables de convertir la lumière en influx nerveux. L'influx nerveux produit par ces cellules photoréceptrices est transmit aux neurones bipolaires (se trouvant dans a deuxième couche), et ensuite aux neurones ganglionnaires (se trouvant dans la troisième). Les axones de ces neurones ganglionnaires forment le nerf optique qui sont ensuite connectés au cerveau.

Comme nous l'avons dit avant, il y a trois couches principales, mais aussi deux couches intermédiaires qui les séparent. Ces cellules participent elle aussi à l'information visuelle mais différemment. Premièrement, nous avons les cellules horizontales qui reçoivent l'information des photorécepteurs et qui la transmettent aux neurones bipolaires qui sont aux alentours. Et deuxièmement, nous avons les cellules amacrines qui reçoivent l'information des cellules bipolaires et les transmettent ensuite aux cellules ganglionnaires. (Annexe 4)

Ainsi lorsque la lumière émise par un corps est conduite vers l’œil, elle traverse la pupille puis va légèrement être déviée par la cornée et encore d'avantage par le cristallin.
La capacité de variation d'intensité de la lumière vient de la sensibilité des photorécepteurs, cependant, la pupille règle la quantité de lumière qui parvient à la rétine. Cette dernière se compose de photorécepteurs et d'une surface neuronale connectée avec le photorécepteurs.
Sur l'image anatomique de l’œil en (Annexe 2), vous observerez que les neurones se trouvent avant les récepteurs, mais ils ne les gênent en rien car les neurones sont transparents et sensibles à la lumière tout comme les photorécepteurs (hypersensibilité). Ainsi, l'ensemble neurones-photorécepteurs accomplit le processus visuel d'une manière étonnante: il traduit la lumière reçue en potentiel d'action et distinguent les longueurs d'ondes en différentes couleurs. Cet ensemble est capable de discerner les intensités faibles et fortes et nous garantit une précision suffisante qui nous permet de voir un cheveux qui serait tomber sur la page d'un livre que vous tenez entre vos main. A l'instar d'un appareil photo, l'image qui se projette sur la rétine s'est inversée mais cela ne pose aucun problème au cerveau. Le cerveau est capable de déterminer la localisation d'un stimulus de manière précise parce que chaque neurone dans le système visuel n'est connecté qu'à une petite partie de la rétine. Cette partie se nomme champs récepteur neuronal. Chaque champs de récepteurs neuronal ne reçoit qu'une quantité limité de stimulus du champs visuel. Ainsi chaque partie de la rétine n'est stimulé que par la lumière issus d'une localisation précise de l'environnement.

Comment l'organe sensoriel a-t-il évolué au fil du temps ?

Aux cours de ces années, l'organe oculaire s'est complexifié énormément. En effet, les résultats de ces différences à généré la séparation des espèces les unes des autres. Nous pouvons voir à travers l'exemples de certains animaux que certaines caractéristiques de la vue ont disparu alors que certaines se sont spécialisée. Certains animaux, en effet, perçoivent encore l'ultraviolet (les abeilles),certains perçoivent les infrarouges (le serpent), certains voient en noir et blanc et certain encore voient mieux ou moins bien que l'Homme. Des millions et des millions d'années, ont modifiés et diversifiés les modes de vie des animaux mais aussi leurs organes (qui peuvent avoir changé de fonction). Leur structure c'est alors adaptée à cette nouvelle façons de vivre et a donc permis l'évolution des organes.

Comment a évolué l’œil des invertébrés ?

Les yeux des invertébrés ont commencé (en prenant comme exemple les ver plats) avec la formation de photorécepteurs regroupés sous la forme d'un œil primitif. Les deux yeux primitifs sont constitués d'une couche pigmentée sur les côtés internes et postérieurs de ces derniers. Cet œil ne permet cependant pas de construire une image visuelle, mais aide l'animal à se déplacer et à se diriger vers la source de lumière.

Nous avons premièrement les méduses, qui possèdent les yeux les plus simple, en effet, leur yeux sont composés d'un assemblement de cellules pigmentaires reliées à des cellules sensorielles. Leurs yeux les aident à se déplacer, en effet, elles se déplacent en direction de la lumière.

Deuxièmement, nous avons les arthropodes (insectes, crustacés, etc.), qui ont deux sortes de visions. Ils y a en effet les ocelles, qui sont les yeux simples, et les yeux à facettes, qui sont les yeux composés.

Les yeux composés de ces invertébrés qui sont les yeux à facettes ont des ommatidies, qui sont des détecteurs de lumière (cônes allongés). Ces derniers en effet, agissent comme des lentilles et produisent une image comme une mosaïque de points formée par les différentes intensités lumineuses qui pénètrent dans les nombreuses ommatidies. La plupart des animaux qui possèdent ces yeux composés sont les arthropodes.

Le calamar, qui fait partie des céphalopodes, possèdent déjà des yeux plus développés par rapport aux arthropodes. En effet, la composition de l’œil commence petit à petit à ressemble toujours plus à celle de l'homme. Il y a la formation d'une rétine et d'un cristallin. Les poissons, ont une vision qui leur permet de voir spécifiquement les objets proches grâces à une cornée aplatie avec un cristallin sphérique et rigide.
Les oiseaux, ont une vision plus allongée, ce qui leur permet de voir les objets qui sont plus éloigné. En effet, il possèdent des yeux allongés en avant et en arrière.

En ayant vu les différences de vision chez chaque animal, on peut cependant voir aussi des similitudes dans la transmission du signal au cerveau.

Comment a évolué l’œil des vertébrés ?

L'évolution phylogénétique des yeux des vertébrés peut être divisée en 6 phases. (Annexe 5) Cette évolution a commencé il y a 600 millions d'années.

Développement des photorécepteurs rhabdomériques munis de cils qui permettant seulement de détecter la présence de lumière mais non d'où elle provient, tout ceci il y a 580 à 550 millions d'années. (Par exemple les étoiles de mer)
Creusement d'un tissu contenant les cellules sensorielles ce qui permet à la lumière d'entrer et de stimuler seulement certaines cellules. Le développement du creusement implique une plus grande surface de photorécepteurs donc une plus grande sensibilités à la lumière, tout ceci il y a 550-530 millions d'années.
Ce creusement, en augmentant de plus en plus durant les années, arrive ainsi à la formation d'une "aiguille" qui permet à la lumière de rentrer plus précisément, cette précision permet la formation d'une image floue. La zone de récepteur photosensible augmente toujours plus et c'est ce qui deviendra ensuite la rétine. A l'intérieur de la "boucle" il y a aussi la formation d'eau qui sera ensuite appelée humeur transparente.
Le creusement rétrécit tellement qu'il va se refermer sur lui même et former une poche contenant l'humeur transparente. Cet œil est appelé œil rudimentaire et permet à l'individu de percevoir finalement des formes (cet œil est l’œil des mollusques).
Une protection cellulaire vient se pose sur l'entrée et couvre l'ouverture. Ceci formera le cristallin (lentille rudimentaire), tout ceci il y a 530 millions d'années.
Après la formation du cristallin, il y a la formation de l'iris. L'iris s'ouvre et ferme par rapport à la quantité de lumière qu'il reçoit. En effet, lorsque l'iris est en contact avec une quantité de lumière élevée, l'iris se fermera pour éviter l'entrée d'une trop grand quantités de lumière. Par contre, en cas d'obscurité totale, l'iris s'ouvrira pour essayer de faire rentrer le maximum de lumière à l'intérieur pour permettre à l’œil de percevoir quelques images.

L'iris sépare l'humeur aqueuse de l'humeur vitrée. L’œil de vertébrés est formé donc de deux chambres.

Quelles sont les pathologies liées à la perception visuelle ?

La pathologie en plus général se définit par la physiopathologie (Étude des troubles du fonctionnement de l'organisme). Dépendant de quel type d'être vivant qu'on étudie, les pathologies seront différentes:

Les pathologies animales: l’étude des maladies des animaux
Les pathologies humaines: l'étude des maladies des hommes

Les pathologies peuvent toucher différentes parties de l’œil humain :

Pathologies du segment antérieur: comme par exemple la conjonctivite ou encore la kératite.
Pathologies de la rétine: comme par exemple l'albinisme ou encore la dégénérescence maculaire liée à l'âge
Pathologies de la paupière: comme par exemple le chalazion ce qui correspond a l’inflammation des glandes au niveau de la paupière.

Il est important de ne pas faire d'amalgame entre les défauts visuels et les pathologies de l'œil. En effet, il faut faire la différence entre les deux.

(I) Pour les défauts visuels plusieurs peuvent surgir quand les rayons lumineux ne convergent pas exactement sur la rétine, ce qui crée un trouble de la vison. (Annexe 6)

L'hypermétropie correspond à une mal formation du globe oculaire. Ce dernier est trop court d’avant en arrière ce qui fait que les rayons convergent au-delà de la rétine. Ce défaut se corrige en plaçant une lentille convexe devant l’œil, lentille qui va accentuer la convergence et ramener le foyer sur la rétine. Tous cela correspond principalement a la forme de l’œil.
L’astigmatisme est le contraire de l'hypermétropie, c'est-à-dire que c'est une déformation de la cornée qui, au lieu d'être lisse et ronde, a une courbure plus prononcée. L'astigmate aura une vision nette des objets dans certaines directions et une vision floue dans d'autres directions parce que la convergence des rayons lumineux s'effectuera en deux points différents.
Un autre exemple bien connu est la myopie. Dans ce cas la convergence se fait en avant de la rétine lorsque le globe oculaire est trop long. Ce qui crée un trouble de la vision, un effet de flou. Ce trouble ce règle grâce au port de lunette.
La cécité innée ou la mal voyance peuvent être causées par des malformations prénatales du système optique ou par des maladies rétiniennes héréditaires. Les enfants sont alors aveugles avant la naissance ou le deviennent peu à peu dans leurs premières années de leur vie.

(II) Il y a plusieurs exemple de pathologie de l’œil.

L'une des principale pathologie est le Trachome, cette maladie est provoquée par la bactérie Chlamydia qui se transmet par le contact avec les sécrétions oculaires de la personne infectée (par des serviettes, des mouchoirs, les doigts, etc...) et par des mouches. Après plusieurs réinfections répétées, l'intérieur de la paupière se sclérose, c'est-à-dire le durcissement pathologique de l'intérieur de la paupière, elle se retourne vers l'intérieur et les cils viennent frotter sur le globe oculaire, en particulier la cornée. Si ces infections ne sont pas traitées chirurgicalement, il entraîne l'apparition d'opacités cornéennes, une cécité irréversible et donc baisse la vison des personnes infectées jusqu'à dans les cas les plus extrêmes rendre aveugle. (Annexe 7)
La conjonctivite est une inflammation de la conjonctive provoquée par un virus (conjonctivite virale), une bactérie (conjonctivite bactérienne), une allergie (conjonctivite allergique) ou encore parasitaire (très rare en Europe et en Amérique du Nord). Cette maladie ce caractérise par une rougeur, par une irritation, une sensation de brûlure, ou encore par des écoulements purulents. Une conjonctivite peut être unilatérale (un seul œil) mais est en majorité bilatérale (les deux yeux sont atteints). Les principales mesures de prévention et les bons conseils en cas de conjonctivite consistent à éviter tous contact pour empêcher la transmission à son entourage. Car, dans tous les cas de conjonctivite, sauf pour un cas qui est la conjonctivite allergique, elles peuvent être très contagieuses. (Annexe 8)
La dégénérescence maculaire est une destruction de la macula, une zone très sensible de la paroi interne postérieure de l’œil. Lorsque la lumière entre dans l’œil, elle est dirigée sur la rétine. Cette membrane photosensible capte les images comme le film d’un appareil photo et les envoient sous forme d’impulsions électriques au cerveau qui les interprète. Toute la rétine est importante pour une bonne vision mais la petite région centrale appelée macula est cent fois plus sensible que les régions périphériques. Sans une macula fonctionnelle, il est impossible de distinguer les détails comme, les lettres imprimées sur une page, ni de voir le monde en couleurs. Différentes causes peuvent être responsables d’une détérioration de la macula dans les yeux de certaines personnes. Cette dégénérescence peut survenir dans un œil ou dans les deux yeux. Une dégénérescence maculaire progressive peut mener à une perte complète de la vision centrale, mais elle ne peut pas mener à une cécité totale puisque la vision périphérique n’est pas atteinte. (Annexe 9)
La Cécité désigne le fait d'être dépourvu d'une acuité visuelle* suffisante pour distinguer autre chose que des ombres. Les personnes souffrant de cécité sont privées du sens de la vue, partiellement (cécité partielle) ou totalement (cécité totale), mais de façon invalide. Il existe différents types de cécité. En effet, différentes pathologies peuvent entrainer la cécité partielle, ou totale. Comme par exemple La dégénérescence maculaire qui peut entrainer la cécité partielle ou encore Le Trachome qui lui peut entrainer la cécité totale. Les causes de cette maladie sont multiples et ne correspondent pas a une infection virale ou bactérienne spécifique. Les pathologies ou encore les défauts visuels sont les causes pouvant entrainer la cécité.

(*L'acuité visuelle est la capacité à discerner un petit objet situé le plus loin possible. (En général cinq mètres))

En somme, même si cette liste de pathologies et de défauts visuels n'est pas exhaustive, nous avons, dans ce chapitre, traité des pathologies les plus importantes et communes.