Vision Physiologie 13/14

Définir quelle est la nature du stimulus jusqu’à la formation de l'influx nerveux

Information de bon niveau ; le tout manque de cohérence, il n'y a pas de fil conducteur. Trop de paragraphes parachutés. Il serait judicieux de reformuler ou simplifier certains chapitres parfois complexes dans leur formulation.

1.Qu'est-ce que la vision ?

La vision est le sens le plus développé chez l'homme. Les informations visuelles traitées par le cerveau ont un rôle déterminant pour la perception de l'environnement, les déplacements, et la vie professionnelle ou relationnelle. La performance visuelle est donc un élément fondamental de la qualité de vie. La performance visuelle peut être appréciée de deux façons :

• quantitativement (acuité visuelle),
• qualitativement (perception des contrastes, vision nocturne, résistance à l'éblouissement, sens du relief, des vitesses de déplacement, perception des couleurs).

Dans l'œil, comme dans une caméra couplée à un ordinateur ou un magnétoscope, la perception de l'image dépend de 3 éléments :

1. Le système optique (l'objectif) permettant la mise au point de l'image.
2. Le système sensible à la lumière (le film ou le capteur CCD) permettant la capture de l'image.
3. Le système d'analyse et de stockage de l'image (le magnétoscope ou l'ordinateur).

Les yeux captent les inductions lumineuses, les traitent et les émettent sous forme d'influx nerveux vers la partie postérieure du cerveau après de nombreux croisements et entrecroisements. L'image est alors « construite » en association avec les zones voisines pour devenir spécifique et identifiable.

Qu'est ce que les cônes et les bâtonnets ?

Question parachutée. Où est le lien avec le paragraphe précédent et même l'axe anatomique ?

Il existe deux types de récepteurs rétiniens : les cônes et les bâtonnets.

• Les cônes répondent à une luminosité intense. Ils permettent la vision des couleurs et nous assurent une capacité à distinguer les détails. Les cônes sont des photorécepteurs situés au fond de l'œil, transformant le signal électromagnétique de la lumière en signal nerveux permettant la vision diurne. La vision nocturne est assurée par les bâtonnets. L'homme perçoit une immense variété de couleurs différentes pourtant il ne possède que trois types de cônes ayant une sensibilité plus grande à certaines longueurs d'onde lumineuse. Chaque type de cônes en lui-même ne peut détecter qu'une couleur particulière, dans la mesure où sa réponse ne fait que refléter le nombre de photons qu'il capte, indépendamment de leur longueur d'onde. La fonction des cônes est de convertir l'énergie lumineuse en variation du potentiel électrique de membrane. Cette transduction du signal se fait dans les disques du segment externe grâce à un pigment nommé, iodopsine, molécule composée d'une protéine de la classe des opsines et de rétinène (ou rétinal), un dérivé de vitamine A.
  
• Les bâtonnets sont plus nombreux que les cônes et sont plus sensibles en lumière faible. Ils servent principalement à la vision nocturne. Ce sont des cellules réceptrices situées au fond de l'œil et composant, avec les cônes, les cellules photosensibles de la rétine qui transforment le signal électromagnétique de la lumière en signal bio-électrique (l'influx nerveux) envoyé vers le cerveau. Le cerveau peut alors interpréter le signal pour construire la vision. Les bâtonnets permettent la vision scotopique, c'est-à-dire avec une luminosité faible. Cette vision n'est qu'en noir, blanc et nuances de gris, car les cellules photoréceptrices en bâtonnets ne perçoivent pas les couleurs.

Quel est le parcours de la lumière?

La lumière est une onde capable de se propager en un mouvement rectiligne, voici son parcours:

Organe sensoriel

• Conjonctive
• Cornée
• Humeur acqueuse
• Iris (pupille)
• Cristallin
• Humeur vitrée
• Rétine
• nerf optique
• Chiasme optique

Système nerveux centrale

• Corps genouillé latéral
• Cortex visuel primaire --> Cortex visuel secondaire
• voie ventrale --> voie dorsale

Comment se traduit le stimuli externe en l'influx nerveux ?

Reformuler la question, pas claire et peu explicite. Comment la neurorétine capte-elle la lumière ?

Parachuté ! Définir la neurorétine ou faire référence au chapitre anatomie.

Les photons (lumière) qui arrivent sur la neurorétine initient une activité électrophysiologique, transmise le long des voies visuelles jusqu’aux centres cérébraux pour aboutir à la perception. La première étape de cette transformation est la transduction. Elle se réalise après capture des photons par les photopigments des bâtonnets et des cônes. Ses mécanismes sont mieux connus pour le bâtonnet que pour le cône.

Qu'est ce que la transduction ? C’est un ensemble de phénomènes physiques et biochimiques qui engendrent des modifications de la polarisation membranaire des photorécepteurs par rapport à celles observées à l’obscurité. Initiateurs de la transduction : les photopigments Les photons lumineux sont captés par des molécules de photopigments qui changent de conformation ; ils déclenchent une cascade à l’origine de signaux électrophysiologiques. Les propriétés des photopigments sous-tendent celles des photorécepteurs.

à expliciter.

Quel est l'énergie seuil des photopigments ? La rhodopsine est capable d’absorber des lumières de très faibles énergies correspondant, à la limite, à un ou deux photons arrivant sur un bâtonnet : c’est le seuil lumineux absolu. Le temps de latence de la variation seuil de polarisation du bâtonnet est de l’ordre de 300 ms. à expliciter.

Cette propriété fait des bâtonnets les détecteurs des très faibles et faibles intensités lumineuses ou niveaux lumineux scotopiques Modèle:O. La sensation est uniquement en nuance de gris.

Quel est le seuil mésopique pour les cônes ?

Mésopique ? A définir.

vous abordez le seuil des cônes ; le chapitre précédent traite-t-il uniquement des bâtonnets ? Rendre le tout plus cohérent

Il faut une énergie 1000 fois supérieure à celle du seuil absolu (c'est-à-dire correspondant à des niveaux lumineux mésopiques) pour que les photons soient captés par les photopigments des cônes [Donner, 1992]. Le temps de latence de la variation de polarisation du cône est de l’ordre de 70 ms, beaucoup plus court que celui du bâtonnet.

Cette différence de seuil est liée aux caractéristiques biochimiques de leur protéine G respective (transducine) qui sont différentes.

protéine G ?

Ce n’est qu’à partir de niveaux énergétiques 10 millions de fois supérieurs au seuil absolu et correspondant à des valeurs proches de 10 cd/m2 (c'est-à-dire à des niveaux lumineux photopiques) que les photons lumineux absorbés par les trois types de cônes sont à l’origine d’une sensation colorée.

formulation complexe issue de la compilation ; à simplifier

Quelle est la probabilité d’absorption des photopigments ?
Variation en fonction de la longueur d’onde Lorsque l’énergie lumineuse est bien supérieure à celle du seuil de réponse des bâtonnets et des cônes respectivement, la probabilité d’absorption des photons par les photopigments varie en fonction de leurs longueurs d’onde. Cette variation de probabilité d’absorption ou sensibilité spectrale est différente pour les quatre photopigments.

cette information est-elle pertinente?

Comment se fait la conversion du stimulus à l'oeil ?

A reformuler, ne veut rien dire....

Les bâtonnets et les cônes contiennent chacun des pigments visuels qui sont faits d'une molécule de rétinal, composante absorbante de la lumière,et d'une protéine membranaire appelée opsine, laquelle se lie au rétinal. Ces opsines varient en fonction du photorécepteur et la capacité de réception de la lumière dépend du type d'opsine. Les bâtonnets ont leur propre type d'opsine.

Qu'est ce que la rodhopsine et à quoi sert-elle ?

Le pigmentent visuel rhodopsine vient de la molécule formée de l'opsine et de la molécule de rétinal. La rhodopsine contenue dans le segment externe des bâtonnets est empilée dans la membrane en centaines de disques. Lorsque la rhodopsine absorbe la lumière, le rétinal change de configuration et se dissocie de l'opsine: on parle de décoloration de la rhodopsine. Si une lumière trop intense persiste, les bâtonnets ne peuvent plus fournir de réponse car ils restent décolorés. On peut se trouver dans cette situation lorsque , par exemple, on sort d'un coup d'un endroit fortement éclairé pour aller dans un endroit très sombre. la lumière présente n'est pas suffisante pour stimuler les cônes.

Comment l'information des couleurs est-elle traitée ?

A reformuler. Peu explicite
La vision des couleur nécessite un traitement de l'information encore plus complexe que le mécanisme de la rhodopsine dans les bâtonnets.
Elle dépend de trois sous-groupes de cônes :

• les cônes rouges
• les cônes verts (en même quantité que les rouges)
• les cônes bleus (beaucoup moins nombreux)

Chacun de ces sous-groupes possède son propre type de d'opsine qui s'associe au rétinal pour former des pigments visuels appelés photopsine. Les spectres d'absorption se recouvrent et la perception de teinte intermédiaires résulte de la différent stimulation de deux ou trois types de cônes, en fonction du type de spectre. Ainsi lorsque les cônes verts et rouges sont stimulés, nous percevons le jaune ou l'orange en fonction de la force avec laquelle ils sont stimulés. C'est l'absence d'un type de cône qui va provoquer une anomalie de la perception des couleur, la dyschromaptosie dont la plus connue est le daltonisme.

Comment l'information visuelle est-elle traitée?

Par qui, par quoi, dans quel but ? Le système visuel commence par l’œil puis passe par les axones (fibres nerveuses) des cellules ganglionnaires de la rétine qui se rassemblent pour former le nerf optique. C’est par lui que l’information visuelle, maintenant traduite en influx nerveux, se propage le long du nerf, pour se rendre jusqu'aux différentes structures cérébrales responsables de l’analyse du signal visuel.

L’information visuelle captée par l’œil gagne le cerveau en passant par plusieurs systèmes successifs de traitement de l’information. Chaque système traite un aspect différent de l’information, avec un degré de spécialisation d’autant plus grand que l’information s’éloigne de l’œil. Abstrait, illustrez par un exemple.

Le traitement de l’information visuelle commence dans la rétine même, ou les bâtonnets et les cônes forment des synapses avec des cellules neuronales appelée cellules bipolaires (= neurones de la rétine qui reçoivent les signaux électriques des photorécepteurs et font synapses avec les cellules ganglionnaires). Les bâtonnets et les cônes dépolarisée dans l’obscurité libèrent pour les synapses des neurotransmetteurs (acides glutamiques). En présence de lumière, une hyperpolarisation s’opère et les bâtonnets et les cônes cessent de libérer de l’acide glutamique. Les cellules dépolarisée par l’acide glutamique subissent alors une hyperpolarisation et inversement, les cellules dépolarisées subissent une hyperpolarisation.

L'information peut emprunter soit une voie verticale soit une voie latérale. A préciser.

Comment l'information passe-t-elle par la voie verticale ? Dans la voie verticale,l'information passe directement des cellules réceptrices aux cellules bipolaires pour arriver ensuite aux cellules ganglionnaires.

comment l'information passe-t-elle par la voie latérale ? Les cellules amacrines en assurent l'intégration. Les cellules horizontales transmettent l'information d'un bâtonnet ou d'un cône à d'autres cellules réceptrices du même type et à plusieurs cellules bipolaires. Les cellules amacrines répartissent l'information et la transmettent aux cellules ganglionnaires.

Quels types de neurones participent au traitement de l’information dans la rétine et quelles sont leurs caractéristiques?

• les cellules ganglionnaires: forment des synapses avec les cellules bipolaires et transmettent potentiel d’action des axones du nerfs optique au cerveau. Les cellules ganglionnaires sont le lieu d’intégration d’excitations et d’inhibitions résultant des nombreux neurotransmetteurs. Elles répondent par l’émission de potentiels d’action. Ce mode de réponse est bien adapté à la propagation de l’information le long des voies visuelles jusqu'aux relais géniculés. Seules leurs fréquences temporelles varient, permettant le codage des caractéristiques de la stimulation. Les potentiels d’action se propagent ensuite plus ou moins rapidement, le long des voies visuelles.

• les cellules horizontales : Neurone de la rétine assurant des interactions latérales entre les photorécepteurs et les cellules bipolaires. Elles assurent, au même titre que les cellules amacrines, l’intégration de l’information avant son acheminement vers le cerveau. Elles ont un pôle récepteur (réception de l’information) et un pôle effecteur (transmission de l’information). Au cours d’un éclairement de longue durée, le taux de glutamate libéré par les photorécepteurs sus-jacents diminue. Les cellules horizontales s’hyperpolarisent de façon graduelle, c'est-à-dire de façon sensiblement proportionnelle à l’intensité de la stimulation, jusqu'à une valeur de saturation qui peut atteindre environ -60 mV. A l’obscurité, les cellules horizontales sont dépolarisées.

• les cellules amacrines : Les cellules amacrines sont les cellules d’association entre le 2ième et le 3ième étage rétinien et elles sont le lieu d’apparition des potentiels d’action. Elles présentent plus d’une vingtaine de variétés morphologiques. A l’obscurité, Les cellules amacrines sont hyperpolarisées. Les cellules amacrines ont un rôle trophique et de régulation dans la croissance et la différenciation rétinienne. Les cellules amacrines pourraient participer à la genèse des potentiels oscillatoires. C’est un mode de réponse par impulsions, de transmission rapide jusqu'au cortex visuel. Les variations de leurs fréquences temporelles et leurs coïncidences temporelles sont importantes pour le codage des caractéristiques de la stimulation selon trois voies.

Lesquelles ?

Qu'est ce que les cellules de Müller ?

Les cellules de Müller ne font pas vraiment partie de la neurorétine, pourtant leur rôle comme cellules gliales est majeur pour son bon fonctionnement et prometteur en thérapeutique. ??? Au cours du développement rétinien, les cellules de Müller servent de guide à la migration des bâtonnets en leur permettant d’effectuer leurs connexions synaptiques appropriées. Elles se comportent également comme des guides d’ondes depuis la surface rétinienne jusqu’aux photorécepteurs, pour éviter la dispersion de la lumière . Les cellules de Müller peuvent se dédifférencier, entrer dans le cycle cellulaire pour produire des progéniteurs neuronaux aptes à se différencier en cônes ou bâtonnets. La régénération des photorécepteurs déficients devient alors possible

Sources:

Définition de la vision: http://www.lasik.asso.fr/la-vision

Anatomie+Physiologie oeil: http://www.futura-sciences.com/magazines/sante/infos/dossiers/d/medecine-oeil-vision-dela-vision-667/page/4/

Campbell, 7èm édition, chapitre 40 ; structure et fonction chez les animaux, principes fondamentaux, pp: 1151 à 1155

http://docs.zetudiant.fr/psycho/physio/PSY-PHYSIO-sys_visuel-valat.pdf

http://fr.wikipedia.org/wiki/C%C3%B4ne_%28biologie%29

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