Vision 09

Un sens est un système de récepteur qui est capable de capter et de traduire plusieurs formes de stimulus, c'est-à-dire de formes d'énergies.

Ces 5 sens sont les suivants:la vision, le toucher, l'ouïe, le goût et l'odorat. Cet article traitera du premier sens

Qu'est-ce que la vision?

La vision est un processus complexe qui nécessite la participation de nombreux éléments des yeux et du cerveau. Elle permet de percevoir la lumière grâce à la sensibilité de l'œil à des vibrations électromagnétiques de longueurs d'onde déterminées. L'organe de la vision est, bien évidemment, l'œil. Sa fonction est de recevoir et de transformer les vibrations électromagnétiques de la lumière en influx nerveux qui sont transmis au cerveau. Donc, pour voir, l'œil ne suffit pas.L'image qui sera formée sur la rétine sera floue et altérée par de nombreuses erreurs, elle est néanmoins le point de départ d'une série de transformation qui va mobiliser presque la totalité du cerveau pour avoir une perception précise, complète, rapide et colorée du monde extérieur. C'est seulement quand l'œil est stimulé par la lumière que les photorécepteurs, situés dans la rétine, peuvent être activés afin qu'on puisse voir et reconnaitre un objet.

Quels différents types d'œil peut-il y avoir dans le monde animal ?

Pour tous les animaux qui vont suivre, l'œil est la première partie du processus visuel. Les variations de l'œil entre espèces se jouent principalement au niveau des structures, mais les variations sont des faibles différences. Dans l'ensemble, il est possible de constater une structure analogue chez toutes les espèces. Les véritables variations sont dans la perception visuelle, donc cela dépend des informations que le cerveau reçoit et de comment il les traite. Le cerveau est la deuxième partie de processus de la vision.

Chez les invertébrés

Il existe deux grands types d'œil chez les invertébrés. Par contre, il existe d'autres types d'invertébrés avec des récepteurs de lumière, mais ils ne sont pas comptés comme des yeux véritables, car ils ne perçoivent pas d'image. Par exemple, la planaire, qui est un ver plat, ne voit pas d'image, mais elle s'oriente quand même à l'aide de lumière, qui entre dans ses deux cupules optiques* et les ganglions cérébraux vont indiquer au corps où se déplacer pour que l'intensité soie pareille de chaque cupule otique dépendante d'où le ver veut aller( Voir Annexe 8 ). Mais c'est un exemple ne correspond pas à notre définition de la vision, car le cerveau ne forme pas une image de la lumière reçue. Il existe deux types d'oeil très rependu chez les invertébrés et les deux types des yeux sont :

• L'œil composé est fait d'un ensemble d'unité visuelles complètes qui existe chez les Insectes, les Crustacés (chez les Crustacés, elles peuvent être pédonculées*) et les Polychètes. Il s'agit d'un œil qui est formé de plusieurs facettes, appelées ommatidies. Le nombre d'ommatidies sur un œil peut atteindre des dizaines de milliers. Chaque ommatidie possède un cristallin, une cornée et des photorécpteurs, grâce auxquels l'œil va capter la lumière d'une partie du champ visuel et le cerveau forme une image en mosaïque dont chaque image correspond au point de vue de chaque ommatidie. Dans la chaine de l'évolution, l'œil composé est apparu très tôt et était une importante adaptation pour la survie de ceux qui les possédaient. L'œil composé a comme avantage d'avoir un très grand angle de vision comparée à l'œil simple, composé de nombreuses unités visuelles indépendantes, chacune ayant sa propre lentille et voyant une parti seulement de l'objet, il peut détecter les mouvements rapides, ce qui est une grande utilité contre les prédateurs. ( Voir Annexe 9 )

• L'œil simple est un œil qui existe chez les méduses, les araignées, plusieurs Mollusques et certains Polychètes. Il s'agit d'un œil, qui est composé d'une seule « facette » contrairement à l'œil composé. C'est à dire, elle possède qu'une seule chambre photoréceptrice. Cet œil fonctionne comme un appareil photo, une image formée de lumière réfléchie entre par un petit trou dans l'œil. Elle est ensuite concentrée l'image reçue sur une rétine concave composée de plusieurs cellules photoréceptrices. Tout ceci est entouré d'une couche de pigments qui empêche la lumière de sortir mis à part le petit trou où l'image entre. L'œil simple à l'avantage de produire une meilleure image, mais il possède aussi un désavantage pour ceux qui voient en couleur, une aberration chromatique, qui est causé par un manque de capacité de la lentille de concentrer toutes les couleurs en un seul point, ce qui créer une image floue.

Il existe aussi d'autres types de variation d'yeux dans le monde animal, mais comme la plupart d'entre elles se limitent à une seule espèce, il n'est pas nécessaire de les mentionner.

Chez les vertébrés

Il existe qu'un seul type d'œil pour tous les vertébrés. Les seules différences entre eux sont minimes. Cet œil est semblable à l'œil simple des invertébrés, mais ils possèdent beaucoup de points qui les différencient. Comme l'œil simple, l'œil des vertébrés capte une seule image dans une seule chambre photoréceptrice. La majeure différence se situe au niveau de la complexité. Mais comme c'est sur cet œil que notre étude se porte, l'explication sera donnée par la suite. L'œil humain a une polyvalence que n'ont pas ceux des autres vertébrés. Même si l'œil humain n'est pas le plus performant dans un domaine particulier. Il peut tout de fois s'adapter à presque toutes les situations.

( Les insectes ont une vision des couleurs mais ils utilisent une bande du spectre électromagnétique plus étroite. Ils peuvent distinguer les rayons UV aux longueurs d'onde les plus grandes et on pense que cette caractéristique les rend particulièrment sensibles aux portions reproductrices de la fleur qui réfléchissent surtout l'ultra-violet).

De quoi est composé l'oeil humain?

L'œil humain est composé de plusieurs petites parties, elles ont chacune un rôle respectif. L'œil est donc composé de:

• Choroïdes : une couche riche en vaisseaux sanguins qui se trouve à l'arrière du globe oculaire, comme elle est bien vascularisée, elle est chargée d'alimenter les photorécepteurs (cônes et bâtonnets). Elle absorbe aussi les rayons lumineux inutiles pour la vision.

• Cils: cils situés sur les paupières.

• Cornée: Surface externe transparente de l'œil, composée de plusieurs couches, elle est directement en contacte avec l'air, elle réfracte aussi la lumière.

• Cristallin: une lentille auxiliaire molle et composée de fines couches superposées, il se déforme sous l'action du muscle ciliaire. Il est responsable de la réfraction et de la mise au point.

• Fovéa: C'est la zone centrale de la macula. C'est la zone de la rétine riche en cône où la vision est optimale.

• Globe oculaire: ressemble à une petite balle et a généralement un diamètre de 2,5cm, pèse environ 7g et possède un volume de 6,5 cm3.

• Humeur aqueuse:c'est un liquide transparent, filtré et renouvelé en permanence. Avec l'humeur vitrée, elle maintient la pression et donc la forme du globe oculaire.

• Humeur vitrée: elle occupe 80% de l'œil, elle est constituée d'une gelée qui donne à l'œil sa consistance et sa forme.

• Iris: muscle circulaire, dont la pigmentation donne la couleur à l'œil. Il s'occupe du réglage de l'entrée de la lumière.

• Macula: légère fossette située au centre de la rétine, c'est à cet endroit que l'acuité visuelle est maximale.

• Muscles (corps ciliaire): Le corps ciliaire est un muscle qui permet de modifier la courbure du cristallin lors de l'accommodation

• Paupières: les paupières ont un rôle protecteur contre les agressions externes

• Pupille: c'est un trou au centre de l'iris permettant de faire passer les rayons lumineux vers la rétine.

• Rétine : couche sensible à la lumière grâce aux photorécepteurs, les cônes et les bâtonnets sont les deux photorécepteurs de la rétine. Cf. chapitres 2.1 et 2.2

• Sclérotique: couche de protection qui recouvre environ les cinq sixièmes de la surface de l'œil, elle donne aussi à l'œil sa couleur blanche et sa rigidité

• tâche aveugle: c'est un endroit situé dans la rétine qui est dépourvue de photorécepteurs parce que c'est à cet endroit la que passe le nerf optique.

L'oeil comprend trois couches ; la sclérotique qui donne la cornée à l'avant, la choroïde richement vascularisée et la rétine qui contient les cônes et les bâtonnets. Les cônes sont surtout concentrés au niveau de la fovéa centralis. La mise au point s'effectue grâce au cristallin et aux humeurs.

Nous pouvons voir la répartition de toutes ces structures dans Annexe 1.

Quel est le rôle de la vision dans le monde animal ?

L'œil est une des plus grandes adaptations de survie dans toute l'histoire, parce qu'elle donne énormément d'information sur le monde extérieur. En effet, l'œil donne plus d'information sur le monde extérieur que tous les autres sens. Couleur, taille, largeur, distance, forme et longueur, tout cela est constamment analysé par notre oeil sans nous en rendre compte. Grâce à la vision, les animaux possèdent deux sortes de moyens de communication avec l'environnement. Il s'agit de la communication intra et interspécifique.

• communication intraspécifique: C'est lorsque des animaux de la même espèce communiquent entre eux, grâce à des signaux visuels.

Par exemple, la femelle du paon choisira le mâle qui aura une plus belle roue.

• communication interspécifique: C'est lorsque deux animaux de deux espèces distinctes interagissent entre eux.

"Par exemple, lorsqu'un prédateur cherche sa proie, prenons le cas des rapaces qui ont une vision plus performante que les autres pour la chasse." Ceci est un grand avantage pour les prédateurs, car ils sont mieux informés pour la chasse, mais ce dernier est également un grand atout pour les proies, car elles peuvent distinguer les prédateurs des autres animaux et tous les animaux peuvent se souvenir et anticiper de n'importe quel danger grâce à la rémanence visuelle.

Que capte l'œil humain?

Pour que tous les êtres vivants puissent voir, la lumière est un élément essentiel. C'est grâce à la lumière qu'il est possible de voir tout ce qui nous entoure, même les couleurs (du violet au rouge). En effet, l'oeil humain est capable de percevoir une partie du rayonnement électromagnétique*, ce qu'on appelle également la partie visible de rayonnement électromagnétique. La lumière (visible) est une partie des ondes électromagnétiques, qui sont formées de petites particules élémentaires, nommées photon . La lumière visible est comprise entre des longueurs d'onde de 380 nm à 720 nm. La lumière "naturelle " vient du soleil. Le soleil permet la photosynthèse et donne de la chaleur à tous les êtres vivants sur terre. Mais elle permet aussi à tous les êtres vivants qui possèdent un oeil de voir une image du monde extérieur. L'oeil humain est aussi capable de voir dans la noir, mais c'est une vision très médiocre comparée à d'autres animaux. Par exemple les chouettes et le lynx, qui sont des animaux nocturnes ou semi-nocturnes. Tous les animaux nocturnes sont capables de voir grâce aux bâtonnets, qui sont très sensibles à la lumière. Cette lumière vient de la lune et des étoiles, mais avec aussi peu de lumière il est impossible de distinguer les couleurs. Plus les bâtonnets sont sensibles, mieux les animaux verront la nuit, mais plus les animaux seront sensibles aux éblouissements. La vision nocturne vous sera plus clairement expliquée dans la suite de l'article.( Voir Annexe 2)

Quel est la nature du signal lumineux?

La lumière est une onde électromagnétique qui est composée de particules appelées photons. Chaque photon a une longueur d'onde précise et chaque photon est un peu plus qu'une particule, puisqu'il se comporte comme une onde. La lumière est en fait invisible, elle peut être perçue que lorsqu'elle vient frapper un objet opaque, car nous ne percevons que la lumière réfléchie. Les longueurs d'onde, illustrées sur la deuxième annexe, peuvent être perçues par l'Homme seulement quand celles-ci sont comprises entre 380 et 720nm. Cette bande de spectres électromagnétiques, que l'œil humain "interprète" comme des couleurs, s'appelle "la lumière visible".

Comment l'œil capte-t-il le signal lumineux?

La lumière qui est émise par le soleil forme un spectre qui va de l'infrarouge aux ultraviolets. La lumière entre dans l'œil par la cornée, l'iris régule le flux lumineux grâce à la pupille, et quant au cristallin, il permet d'avoir une vision nette. Ensuite, la lumière traverse le corps vitré pour atteindre la rétine afin que l'image se forme. Dans ce processus, il y a également deux autres éléments importants. Ce sont les cônes et les bâtonnets. Nous expliquerons ci-dessous que sont ces cônes et bâtonnets en détail.

Qu'est-ce qu'un stimulus visuel?

Tout d'abord, le stimulus en général, désigne tout ce qui peut provoquer une excitation chez un organisme vivant. Dans le domaine de la vision, il peut s'agir de la lumière ou d'une image. Cependant pour pouvoir provoquer une réaction des photorécepteurs ou une sensation consciente de lumières, le stimulus visuel doit posséder certaines caractéristiques. Dans le cas contraire, le sujet n'est pas apte à voir.

Quel est la composition et la fonction de la rétine?

La rétine est une fine membrane, d'environ 0.5mm d'épaisseur , qui tapisse presque 75% de la face interne de l'œil. Ce dernier est la couche interne qui contient les cellules permettant de transformé les rayons lumineux en signal nerveux pour les transférés jusqu'au cerveau. La rétine est composée de photorécepteurs de deux sortes:

• de cônes
• de bâtonnets

La rétine est également composée de cellules bipolaires, ganglionnaires, amarines et horizontales. Le schéma de toutes ces cellules et des photorécepteurs peut être consulté dans l'annexe 3. Ces éléments sont essentiels pour capter la lumière et pour ensuite la transmettre au cerveau. Il y également, dans la rétine, une tache jaunâtre appelée macula.C'est à cet endroit que se trouve la fovéa centralis; ovale et jaunâtre une région amincie et dépourvue de bâtonnets. On retrouve la fovéa chez l'être humain et chez quelques primates. Cette région est caractérisée par une forte densité de cônes, chacun faisant synapse avec une cellule ganglionnaire unique. Ceci procure une voie directe avec le cerveau. Cette région correspond à la zone la plus sensible durant le jour. La nuit comme elle est peu sensible, ce sont les bâtonnets situés à la périphérie de la rétine qui prennent la relève.

Qu'est-ce qu'un photorécepteur et quel est sa fonction?

Les photorécepteurs sont des cellules visuelles qui réagissent à la présence de la lumière et à l'intensité. Ils sont composés de deux types de cellules photoréceptrices; les cônes et les bâtonnets. Les photorécepteurs sont situés dans la partie la plus profonde de la rétine et leurs extrémités sont dirigées vers l'arrière de l'œil. Ils sont responsables de la transduction du signal lumineux en signal nerveux. Les signaux nerveux crées par les photorécepteurs traversent un ensemble de cellules nerveuses. Ces cellules photoréceptrices sont reliées aux cellules bipolaires qui elles sont reliées aux cellules ganglionnaires. Le prolongement de ces dernières part du globe oculaire et constitue le nerf optique. Les photorécepteurs ont donc un rôle de convertisseur, car ils transforment l'énergie lumineuse en potentiel d'action qui sera par la suite envoyé vers le cerveau et enfin converti en image. La rétine d'un œil humain en comporte environ 130 millions.

Quels sont les rôles des cellules bipolaires, horizontales, ganglionnaires et amacrines?

La lumière n'atteint évidemment pas directement les photorécepteurs de la rétine, elle doit traverser successivement différentes couches cellulaires de la rétine avant de les atteindre. La toute première couche cellulaire est celle des cellules ganglionnaires. L'autre couche cellulaire entre les photorécepteurs et les cellules ganglionnaires sont les neurones bipolaires, ces derniers font intervenir les « cellules horizontales ». Le signal transmis est sous la forme d’un potentiel gradué. Cela est surement dû à soit une dépolarisation ou une polarisation de la cellule bipolaire.

• Les cellules bipolaires ont des connexions directes avec les photorécepteurs et des indirects avec des cellules horizontales qui sont reliées à des photorécepteurs. Le champ récepteur comprend donc deux parties : un champ récepteur central constitué des deux types d’information : celles transmises directement des photorécepteurs aux cellules bipolaires; et un champ récepteur périphérique qui reçoit l’information passant par les cellules horizontales.

• Comme les cellules horizontales sont connectées directement à plusieurs cônes, bâtonnets et neurones bipolaires. Le rôle de ces cellules est celui d’inhiber l’activité des cellules autour. Elles transmettent à plusieurs neurones environnants l’information des photorécepteurs. Grâce à cette suppression sélective, on peut augmenter l’acuité d’un signal sensoriel. Grâce à ces cellules le seul le signal des photorécepteurs bien illuminés est transmis aux cellules ganglionnaires, améliorant ainsi le contraste et la définition du stimulus visuel.

• les cellules ganglionnaires: Tout d'abord, il est important de souligner que seules les cellules ganglionnaires transmettent l'information au cerveau par le biais de potentiel d'action propagés générés au niveau du sommet axonal, qui relie l'axone au corps cellulaire. Ce sont les axones de ces cellules qui forment le nerf optique et transmettent l’information à de grandes distances de la rétine. De plus, ces potentiels d’action sont générés de façon spontanée et c’est donc leur fréquence de décharge qui est amplifiée ou diminuée par l’apparition de lumière dans leur champ récepteur. Seuls les potentiels d'actions sont capable de transvaser la distance entre l'oeil et le cerveau. Chaque potentiel d'action dure environ 1 ms et se propage le long de l'axone à la vitesse de 20 mm/ms.

Les cellules ganglionnaires les plus rependues sont les types P, qui représentent 90% des cellules ganglionnaires, et les cellules M représentent 5% de la population, et le reste des 5% n’est toujours pas bien caractérisé. En résumé, les cellules ganglionnaires sont les cellules qui apportent l’information en partie déjà traitée au cerveau, qui aide à la distinction des oppositions.

• les cellules amacrines reçoivent l'information des cellules bipolaires et activent aussi les neurones ganglionnaires qui sont dans les environs.

Ces cellules sont représentées dans l'annexe 4.

Quels sont les rôles des cônes et des bâtonnets?

Les cônes et les bâtonnets constituent les récepteurs photosensibles de la rétine. Leur répartition sur la surface de la rétine est hétérogène. En effet, il existe environ 130 millions de bâtonnets pour seulement 5 millions de cônes.

• Les bâtonnets sont des photorécepteurs, qui sont extrêmement sensibles à la lumière, où on les trouve sur la surface de la rétine. Grâce à eux, nous avons la possibilité de voir dans des conditions d'éclairage faible comme durant la nuit . Cependant, ces structures nous permettent qu'une vision en noir et blanc.

Les bâtonnets ont besoin d'environ 20 minutes pour s'adapter à l'obscurité, ce délai écoulé, on bénéficie à nouveau d'une bonne vision de nuit. Les bâtonnets contiennent de la rhodopsine, pigment fait d'une molécule applelée pourpre rétinien. Une luminosité très faible est capable de stimuler les bâtonnets qui, de ce fait, sont responsable de la vision nocturne. La multitude de bâtonnets nous permet de détecter le mouvement mais non les détails et les couleurs. Lorsque la lumière bombarde la rhodopsine, celle-ci se dégrade en une protéine; l'opsine et en une molécule de pigment, le rétinène. Plus les bâtonnets sont riches en rhodopsine, plus nos yeux sont sensibles à la faible luminosité. Pendant le temps que nous prenons à nous adapter à la pénombre, le foie fabrique de la rhodopsine qui parvient aux bâtonnets

• Les cônes sont responsables de la perception des détails et de la couleur dans une ambiance éclairée. Les cônes assurent donc la vision diurne en couleurs. Plusieurs types de cônes sont présents sur la surface rétinienne, les cônes sont spécialisés en trois types, un qui réagit du rouge au jaune, un autre au vert et un du bleu au violet. Les informations recueillies par les trois types de cônes permettent de percevoir les couleurs par une synthèse additive. Si une personne perçoit la couleur à partir de ces trois types de cônes, elle est dite trichromate. Les cônes prédominent dans la tache jaune, appelée fovéa, où l'acuité visuelle est au maximum. À cet endroit, chaque cellule sensorielle est directement reliée aux centres optiques du système nerveux central. Chaque pigment est fait de rétinène et d'opsine mais l'opsine diffère légèrement de l'un à l'autre.

( Voir Annexe 3) Le pigment photosensible est localisé au niveau des lamelles du segment externe qui semble être un cil.

Les cônes et bâtonnets sont-ils les mêmes chez tous les organismes?

L'œil humain ne perçoit qu'une partie du spectre électromagnétique; "la lumière visible". Cependant, ce spectre n'est pas le même pour tous, car les trois types de cônes ne sont uniquement valables que pour les primates et certains mammifères. Les oiseaux, les reptiles et les poissons ont quatre voir cinq types de cônes. La concentration en cônes ou en bâtonnets est différente selon les espèces. Chez la plupart des animaux, la vision joue un rôle essentiel, car malgré que certains animaux ne sont sensibles qu'à la lumière et ne voient pas les images, la vue est un sens présent chez presque tous les animaux, même les créatures aveugles sous terre possèdent des photorécepteurs.

Quel est le chemin de la vision?

La vision est un processus complexe qui nécessite la participation de nombreux éléments des yeux et du cerveau. Les rayons lumineux se cheminent le plus souvent en ligne droite jusqu’à l’œil et ils s’infléchissent lorsqu'ils traversent la courbure de la cornée, ce processus est connu comme la réfraction. Puis c’est au tour des muscles de l’iris de réguler la quantité de lumière que la pupille est exposée. Après ce « tri », la lumière qui est autorisée à passer à travers la pupille poursuit son chemin et traverse le cristallin qui va continuer d'infléchir les rayons lumineux et va les inverser. L'image de l'objet va donc être projetée à l'envers sur la rétine. La rétine (grâce à ces photorécepteurs) va pouvoir transformer l'énergie lumineuse en messages électriques qui sont transmis au cerveau.

Comment les photorécepteurs de la rétine convertissent le signal lumineux en signal nerveux?

Le passage du signal lumineux au signal nerveux se nomme la transduction.Cela signifie une transformation qualitative et quantitative d'un signal en un autre. Dan notre cas, c'est la transformation des photons en une impulsion électrique. Au niveau moléculaire, la réception de la lumière est basée sur la transformation d'un ou plusieurs pigments en d'autres formes chimiques. La rhodopsine est l'unique pigment présent dans les bâtonnets.Les cônes qui sont responsables de vision en couleur, en possèdent d'autres. En présence de lumière, la structure de ces pigments est modifiée et ce changement de forme induit toute une cascade de réactions chimiques pour finalement arriver à une impulsion électrique. Chaque cônes et bâtonnets possèdent un segment externe qui forme un empilement de disques comprenant des pigments visuelles. Ces derniers sont faits de rétinal, c'est à dire, qui absorbent la lumière et l'opsine (protéine qui se lie au rétinal). Le type d'opsine, varie selon le type de photorécepteur utilisé, avec lequel se lie le rétinal interviennent dans la capacité d'absorption de la lumière. Donc, chaque photorécépteur convertit les photons qu'il capte en signal neural et le transmet aux cellules bipolaires. A leur tour les cellules bipolaires transmettent ce signal aux cellules ganglionaires et ainsi jusqu'au cerveau. Au niveau de la synapse entre la terminaison des photorécepteurs et les dendrites des cellules bipolaires, sont placés, les cellules horizontales. C'est ces dernières qui reçoivent des influx des photorécepteurs et agissent sur ceux-ci en combiant les signaux qu'elle reçoit et transmettent le résultat au cerveau.

La vision diurne et nocturne va mettre en évidence le rôle esentiel des bâtonnets et les cônes:

Vision nocturne:

Un cône est comme une borne d'une pile électrique. À l'extérieur sont massés de grandes quantités d'ions sodium Na, un atome ayant perdu un électron et donc de charge électrique positive. Il y en a 10x moins à l'intérique du cône, ce qui a pour conséquence un déséquilibre électrique qui crée une différence de potentiel d'environ 30 millivolts.Il faut également savoir que l'enveloppe du cône est percée de canaux capables de laisser entrer les ions sodium. Ces canaux restent ouverts afin de laisser leur moteur puiser de l'énergie chimique dans des molécules environnantes qui sont les GMPc. Pour compenser cette entrée d'ions sodium, de petites pompes en rejettent régulièrement à l'extérieur de la cellule. Il y a constamment une entré-sortie. Donc le courant d'ions circule et est appelé courant d'obscurité. Tant que ce courant dure, le cône libère des bouffées de glutamate qui est une molécule de neurotransmetteur. Cette substance fait naître un message nerveux dans les cellules avec lesquelles le cône est en relation.

Vision diurne:

La faible sensiblité à la lumière des cônes, par raport aux bâtonnets, nous permet de non seulement, voir le jour mais aussi d'avoir une vision en couleur. Les trois types de photopigments possèdés par les cônes, permettent la distinction des trois couleurs primaires : Bleu, Rouge et vert. On peut donc dire qu'il existe des cônes bleus, rouges et verts. Les longueurs d'onde jouent un rôle très important pour la stimulation, c'est-à-dire, le bleu a une longueur d'onde de 420n, le vert de 530nm et le rouge de 560nm. Pour finir, la combinaison de ces trois tyes de cônes générent les autres couleurs. En présence de lumière, et donc en présence des photons, le rétinal se déplie et active une molécule voisine appelée la protéine G. Celle-ci excite une enzyme qui va par la suite déformer les molécules GMPc.Celui-ci déformé n'est plus reconnu par les canaux et donc ces canaux se ferment. Cette cascade de réactions chimiques joue le rôle d'amplificateur. En effet, un seul photon permet de déformer jusqu'à 10'000 molécules de GMPc. Le résultat est que les ions sodium n'entrent plus et donc le courant d'obscurité s'interrompt. Ce déséquilibre électrique entre l'intérieur et l'extérieur augmente et donc la différence de potentiel aussi. Ensuite, la pompe à ions sodium continue à fonctionner comme si de rien était. Par contre, à cause de l'interruption du courant d'obscurité, le cône déchargera moins de glutamate vers les cellules nerveuses.Ainsi donc fonctionne le photorécepteur: Plus il enregistre de lumière, moins il libère de neurotransmetteurs.

( Voir Annexe 5 )

Comment l'information captée par la rétine est elle traduite par le cerveau?

Il existe cinq grandes classes de cellules nerveuses dont l'action coordonnée permet de transformer le message lumineux en un message électrique compréhensible par le cerveau et véhiculé par les nerfs. La fonction de trois de ces grandes classes de cellules est de moduler la transmission en assurant des interactions latérales. Après le passage dans les neurocircuits rétiniens, l'information visuelle se traduit par la genèse d'un influx nerveux ou potentiel d'action, au niveau des cellules ganglionnaires dont les fibres se regroupent pour former le nerf optique. Celui-ci quittera par la suite l'œil pour rejoindre le premier relais visuel dan le cerveau. C'est par le nerf optique que l'information visuelle, traduite en influx nerveux se propageant le long du nerf, pour se rendre jusqu'aux différentes structures cérébrales responsable de l'analyse du signal visuel. Les nerfs optiques quittent donc les yeux au niveau des disques optiques et se réunissent pour former le chiasma optique, qui permet la décussation ( croisement en forme de x) d'un certain nombre d'axones venant de la rétine. C'est-à-dire, leurs changements de côté pour assurer le traitement croisé de l'information visuelle. Là où le nerf traverse la rétine, il n'y a aucun cône ni bâtonnets; cette région où la vision est impossible se nomme tache aveugle Les axones venant du côté nasal de la rétine vont changer de côté au niveau du chiasma optique pour faire en sorte que la moitié gauche du champ visuel soit perçue par l'hémisphère cérébral droit, et vice-versa. Comme la partie de la rétine du côté des tempes reçoit déjà son information du champ visuel qui lui est opposé, ses axones n'ont donc besoin de changer de côté et peuvent continuer tout droit dans le tractus optique. La grande majorité des fibres nerveuses du tractus optique projette le relais principal de la voie qui mène au cortex visuel primaire dans la partie dorsale du thalamus. C'est là que l'image va commencer à être reconstituée à partir des champs récepteurs des cellules de la rétine. ( Voir Annexe 6 )

Quelles sont les répercussions d’une anomalie des cônes ?

Le daltonisme est une anomalie des cônes. Dans certains cas, un ou plusieurs types de cônes sont déficients, la perception des couleurs est altérée, on parle alors de daltonisme. La forme la plus courante de daltonisme entraîne des confusions entre des couleurs comme le vert et le rouge. Dans les formes les plus aiguës de l'anomalie, la vision en couleur n'existe pas, le monde est uniquement perçu en noir et blanc.

Comment l'œil est-il apparu et quelle est son évolution?

Il y a énormément de biologistes qui se posent des questions autour l'évolution de l'oeil. Notamment,Richard Dawkins, qui a réussi à construire une chaîne continue de microévolutions partant de structures rudimentaires telles que les tâches oculaires des unicellulaires jusqu'à l'oeil des vertébrés. L'œil a toujours été considéré comme l'élément réfutant la théorie de l'évolution. Mais certaines nouvelles théories permettent d'accommoder l'œil avec l'évolution. Ce qui est important de savoir, c'est que l'oeil est issu d'une expansion céphalique et non d'un renflement de la peau. Cela implique donc, un mécanisme qui a permis aux cellules nerveuses de se sensibiliser aux rayons lumineux. Il existe plusieurs théories différentes au sujet de l'évolution de l'oeil. Une des plus convaincantes est celle-ci:

L'œil aurait évolué à partir d'une tâche oculaire qui serait un groupe de cellules sensibles à la lumière. À cause d'une certaine dépression qui se serait formée sous la tâche oculaire, celle-ci aurait obtenu une acuité visuelle plus performante.La dépression aurait continué jusqu'à ce que sa profondeur approche de sa largeur. Ceci nous donne à peu près l'œil d'une planaire. Ensuite, le bord de l'œil aurait commencé à se contracter pour former une pupille. A un point ou un autre, la dépression se remplit avec une matière aqueuse translucide qui protégerait l'œil de toute attaque chimique possible. La 'pupille' continuera à se rétrécir,en augmentant l'acuité visuelle et cela jusqu'à la limite qu'impose la luminosité environnante. Viendrait un point où la pupille serait de la taille parfaite, donnant à l'animal une assez bonne vision. Cet œil est comparable à celui d'un nautile. Une nouvelle mutation aurait également permis à l'œil d'avoir une fine membrane, pour améliorer ce dernier celle-ci se serait épaissie en son centre, pour devenir une lentille biconvexe. À cause de cette lentille, l'œil n'est plus parfait, elle doit migrer vers l'intérieur de l'œil, au centre de la courbure de la surface photosensible. L'œil progresse ainsi: la densité de la lentille s'accroit, celle-ci recule encore, donnant ainsi un œil similaire à celui d'un poisson.

Comment apparaissent les différents troubles de vue et quels sont-ils?

Les troubles de la vue sont présents chez des personnes qui ne sont plus aptes à voir les choses qui l'entourent correctement. Ces troubles sont assez répandus dans la société, cependant leur origine reste parfois mystérieuse. Les explications données à ce sujet jusqu'à maintenant affirment que des déformations du globe oculaire ou du cristallin modifieraient la vue et donc engendreraient une baisse d'acuité visuelle. Il y a également eu d'autres explications qui suggéraient la présence des facteurs génétiques. Mais à présent, il semble qu'une des principales raisons serait le mode de vie. Par exemple, seuls 10% des Indiens vivant en Inde sont myopes, contre 70% des Indiens vivant à Singapour. Voici quelques exemples:

• L'hypermétropie ou la presbytie

Une personne atteinte d'hypermétropie ou de presbytie aurait des difficultés pour voir de près et pour lire. Ce trouble est dû à un oeil trop court et donc, l'image des objets proches se forme en arrière de la rétine.

• La myopie

Contrairement à l'hypermétropie, la myopie est due à un oeil trop long et donc cette fois-ci, l'image des objets lointains se forme en avant de la rétine.Donc la personne atteinte ne voit plus de loin.

• L'astigmatisme

Ce trouble-ci est une anomalie de courbure de la cornée qui présente une forme irrégulière, ovalaire au lieu d’être ronde. Par conséquent, les rayons sont divisés en deux zones de foyer, donc la vision sera médiocre quelle que soit la distance.

( Voir Annexe 7 )

Quels sont les moyens de corrections?

Heureusement, de nos jours nous avons les moyens de remédier aux défauts de la vision. Ils en existent même plusieurs alternatives:

• les lunettes de vue : C'est grâce au verre qu'onon peut retrouver une vision parfaite. Cependant, les verres diffèrent d'une pathologie à une autre, car les myopes devront opter pour des verres de lunettes concaves, mais les hypermétropes leur choix sera plutôt dirigé vers des verres convexes. Les presbytes auront des lunettes à double foyer pour voir de loin et de près permettant de s’adapter aux distances. Et enfin, il faudra rediriger les rayons lumineux de façon à être sur le même point pour les astigmates.

• les verres de contact : Les verres de contacts se posent directement sur l’œil et permet un meilleur champ visuel. Les lentilles de contact peuvent être utilisées pour corriger la myopie, l'hypermétropie, la presbytie ainsi que l'astigmatisme.

• la chirurgie laser : La chirurgie laser, implique évidemment l'usage d'un laser pour reformée la cornée afin de corriger la vision. La correction de la vision laser peut être utilisée, pour des erreurs réfractives tel que la myopie, l'hypermétropie, et l'astigmatisme ou pour traiter des maladies de l'œil relatives à l'âge.

Ils éxistent 3 types de chirurgie au laser :

• Le LASIK

Le LASIK forme abrégé de (Laser-Aidé in Situ Keratomileusis), est la forme la plus commune. Elle peut être utilisée pour traiter la myopie (myopie), l'hypermétropie, et l'astigmatisme. Cette procédure consiste à découper d'une fine lamelle de cornée afin de modifier au-dessous.

• PRK

Le PRK est souvent sollicité par des malades qui ne sont pas de bons candidats pour la chirurgie LASIK. PRK est utilisé pour traiter degrés bas de la myopie et l'astigmatie. Pendant la procédure, le laser est appliqué à la surface de l'œil directement.

• LASEK

LASEK est une combinaison de LASIK et PRK. Il est souvent utilisé pour les malades qui ont un tissu cornéen mince. Pendant la procédure on enlève une fine pellicule épithéliale avec une solution d’alcool et un laser est appliqué au tissu au-dessous.

Lexique

accommodation: Le cristallin s'aplatit losqu'on regarde des objets éloignés et il s'arrondit dans le cas d'objet rapprochés. en viellissant, le cristallin perd son pouvoir d'accommodation, ce qui oblige généralement les individus d'âge moyen à lire avec des lunettes.

cellules ganglionnaires: les seules cellules capables de transmettre le signal nerveux sous forme de potentiel d'action

cupule optique: le plus simple des récepteur visuel se trouve que chez les planaires(ou les vers plat) et elle ne capte que l'intencité de la lumière mais ne forme pas d'image.

pédonculé: relié au corps par un pédoncule

rayonnement électromagnétique: une pertubation de les champs électriques et magnétique, dont le vecteur est le photon. La lumière visible est une partie du spectre électromagnéque, qui est la décomposition du rayonnement électromagnétique.

Source

Biologie, de Campbell et Reece Découvrir la Biologie: Cain et al., De Boeck, 2006 "Neurosciences, de Bear, Connors et Paradiso"

Web http://fr.wikipedia.org/wiki/Vision http://www.sceren.fr/revueTDC/817-41419.htm http://www.corps.dufouraubin.com/sens/sens.htm