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Dans l'environnement, les objets émettent de la lumière
ou la réfléchissent. Cette lumière permet d'en connaître certaines caractéristiques
(couleur, forme, position ).
La lumière est caractérisée par sa longueur
d'onde (c'est une onde électromagnétique
). L'oeil va capter les radiations lumineuses et va élaborer des messages
nerveux, qui, traités par le SNC, va donner naissance à la perception
visuelle.
La fonction visuelle est une fonction photoréceptrice.
Toutefois, l'œil n'est pas sensible à toutes les radiations lumineuses.
Il ne perçoit que les longueurs d'ondes comprises entre 380 nm (rouge
) et 750 nm (violet ). C'est le spectre visible.
La photoréception :
La rétine est la tunique interne de l'œil. Elle
comporte une couche pigmentaire externe qui est contiguë à la choroïde
et dont les cellules pigmentaires absorbent la lumière et l'empêche
de diffuser dans l'œil. Ces cellules jouent un rôle de phagocyte et
de réserve de Vitamine A pour les neurones photorécepteurs.
On trouve aussi la couche nerveuse. C'est la couche la plus interne.
Elle comporte 3 types principaux de neurones De l'extérieur vers l'intérieur,
on trouve :
- Les photorécepteurs (cellules
nerveuses ). Cette couche est constituée de 2 types de cellules : les
cônes et les bâtonnets.
- Les cellules
bipolaires (jonction entre photorécepteurs et cellules de la 3ème
couche)
- Les cellules ganglionnaires (et
les axones qui à eux deux vont former le nerf optique)
Les potentiels récepteurs produits sous l'effet de la lumière dans les
photorécepteurs sont conduits aux neurones bipolaires puis aux cellules
ganglionnaires où sont engendrés les PA qui vont transporter les informations
sensorielles jusqu'aux aires visuelles du cortex occipital.
Les axones des cellules ganglionnaires forment un angle droit sur la
face intérieure de la rétine puis quittent la partie postérieure de
l'œil en formant le nerf optique.
La tache aveugle correspond au disque du nerf optique. C'est une zone
dépourvue de photorécepteurs. C'est donc une zone insensible à la lumière.
On ne se rend pas compte de cette tache grâce à la vision binoculaire.
Il y a environ 250 millions de photorécepteurs au niveau de la rétine
qui se répartissent entre les cônes et les bâtonnets.
- les bâtonnets sont à l'origine
de la vision périphérique et crépusculaire. Ils sont plus sensibles
à la lumière que les cônes mais produisent des images incolores (vision
périphérique et pénombre)
- les cônes
s'activent en pleine lumière et fournissent une vision très précise
des couleurs.
A côté du disque optique, au niveau de chaque œil, on trouve une zone
ovale : la tâche jaune. C'est une dépression de la rétine qui ne contient
que des cônes. De part et d'autre de ces zones, plus on s'éloigne de
la zone, plus la densité des cônes va diminuer jusqu'à atteindre, en
périphérie, une zone ne comportant que des bâtonnets. C'est l'inverse
pour la densité des bâtonnets.
C'est au niveau de la tache jaune (fovéa ), que la vision pourra être
une vision fine avec un détail des couleurs. C'est une zone très petite
(1/1000 du champ visuel va converger en ce point ). D'où la saccade
des yeux lorsqu'on regarde une scène animée.
Les connexions aussi sont différentes. En effet, au niveau de la fovéa,
on va avoir 1 cellule bipolaire pour 1 cône ou un petit ensemble de
cônes. En revanche, plus on s'éloigne de la fovéa, plus le nombre de
cône et de bâtonnets associés à 1 seule cellule va être important. On
va donc perdre de l'information.
=> Stimulation des photorécepteurs :
Les cônes et les batonnets sont constitués de 2 parties.
-1 segment externe formé par l'empilement des disques membraneux dont
le forme et le nombre diffèrent entre cônes et bâtonnets. Ils sont beaucoup
plus nombreux au niveau des bâtonnets, ce qui explique qu'ils captent
mieux la lumière.
-1 segment interne ou proximal qui contient le noyau cellulaire et se
prolonge par une terminaison synaptique qui va établir le contact avec
les autres cellules nerveuses notamment les cellules bipolaires.
Les disques membraneux contiennent les photopigments
visuels qui sont les véritables capteurs de lumière. Les photorécepteurs
vont convertir la lumière en signaux électriques grâce à une molécule
photosensible qu'est le rétinal (dérivé de la vitamine A ) qui se combine
à quatres protéines particulières appelées les opsines.
Selon le type d'opsine à laquelle il se lie, le rétinal absorbe différentes
longueurs d'ondes du spectre visible.
Le rétinal peut adopter différentes structures
tridimensionnelles. Quand il est lié à une opsine, il a une forme particulière
appelée forme 11 cis et quand il absorbe les photons de la lumière,
ceci provoque une modification de sa conformation ( trans ), ce qui
provoque la séparation de sa protéine ( opsine ). C'est le seul stade
qui déforme la lumière. C'est un phénomène photochimique qui va déclencher
une chaîne de réactions chimiques et électriques qui vont être à l'origine
de la propagation de l'influx nerveux.
1- L'excitation des bâtonnets.
Le pigment des bâtonnets est la rhodopsine. Elle va absorber
la lumière dans tout le spectre visible et surtout les longueurs d'ondes
qui correspondent à la lumière verte (497nm ). Quand les bâtonnets reçoivent
de la lumière, on a une activation de la rhodopsine qui va se scinder
en deux.
Cela provoque une série de réactions
chimiques, ce qui va provoquer l'ouverture de la molécule de GMP cyclique.
Et, dès que la GMP cyclique perd sa configuration, les canaux sodium
qui étaient maintenues ouverts se ferment, ce qui fait que la dépolarisation
passe de -40 à -90 mV. On a donc une hyperpolarisation.
Cette hyperpolarisation va être proportionnelle à l'intensité lumineuse
i.e. plus il y a de Rhodopsines détruites, plus on a de GMP détruit,
plus il y a hyperpolarisation.
Elle se propage jusqu'à la terminaison synaptique, ce qui va provoquer
une baisse de la quantité de médiateurs chimiques dans la synapse.
Ce n'est que dans l'obscurité que la rhodopsine se reforme.
2- L'excitation des cônes.
Les pigments visuels des cônes sont formés comme
ceux des bâtonnets. Suivant les propriétés de l'opsine qu'ils contiennent,
ils se divisent en structures sensibles à des longueurs d'ondes différentes.
Les cônes bleus, verts et rouges sont donc sensibles à des longueurs
d'onde différentes.
Les spectres d'absorption de ces cônes se chevauchent
: c'est ce qui va permettre la perception des couleurs intermédiaires
qui résulte de l'activation simultanée mais plus ou moins prononcée
de plus d'un type de cône.
ex: La lumière jaune stimule en même temps les cônes rouges et verts.
S'il y a plus de cônes rouges que verts, on percevra la couleur orangée.
Quand tous les cônes sont stimulés de manière égale, on voit le blanc.
A partir de ces trois teintes, l'homme est capable de percevoir une
100aine de teintes différentes.
Une maladie appelée le daltonisme est dû à une
insuffisance congénitale d'au moins un type de cône (généralement le
rouge ou le vert ), ce qui fait que les personnes atteintes de cette
maladie perçoivent le vert et le rouge d'une seule couleur (si l'on
ne possède pas de cône rouge, cette couleur est vue verte ).
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