Partie I : de l'oeil au cerveau : quelques aspects de la vision

 

PLAN DU COURS

 

I - Un peu de physique (partie physique-chimie, à sauter si vous ne révisez que la SVT)

      A/ Les couleurs, la lumière

      B/ Les lentilles optiques

 

II - Les conditions de la vision

 A/ L'oeil : un organe sensoriel sensible à la lumière

 

III - La perception visuelle

A/ La rétine : un écran sensible à la lumière

 

IV - Les défauts de la vision

A/ Les défaut "d'accommodation" de l’œil

B/ Les daltonismes, une altération de la vision des couleurs 

C/ Les maladies dégénératives et génétiques



 

Avant de comprendre le fonctionnement de l’œil et de la vision, nous avons besoin de certaines notions de physique.

 

I - Un peu de physique 

 

A/ Les couleurs, la lumière

Observation n°1: obtention des teintes du spectre continu de la lumière blanche

Lorsqu'on éclaire un écran blanc avec la lumière blanche d'une lampe et qu'on interpose une fente et le réseau de fentes verticales entre la lampe et l'écran on observe le phénomène suivant :

 

Décomposition de la lumière blanche au travers d'une fente et d'un réseau. Source: internet.
Décomposition de la lumière blanche au travers d'une fente et d'un réseau. Source: internet.


Bilan de l'observation n°1: le réseau a décomposé la lumière blanche. On distingue dans ce spectre 7 tein­tes particulières : violet, indigo, bleu, vert, jaune, orangé, rouge. Cela prouve que la lumière blanche est composée de nombreuses lumières colorées dont l'ensemble constitue le spectre conti­nu de la lumière blanche.

N.B. la trace centrale blanche qui correspond à la fente qui limite le pinceau de lumière blanche et, de part et d'autre de celle-ci.

Observation n°2: obtention d'une lumière colorée

L'éclairage d'un écran blanc avec une lumière blanche dans l'obscurité donne un écran blanc.

Si on interpose un filtre rouge entre la lampe et l'écran: ce dernier apparaît rouge.

 

Bilan de l'observation n°2: la lumière blanche qui a traversé le filtre rouge a pris la couleur du filtre. C'est donc le filtre qui a absorbé les autres lumières colorées qui for­ment la lumière blanche. Un filtre coloré transmet uniquement la lumière correspondant à sa propre couleur et absorbe toutes les autres.

 

Observation n°3: la couleur d'un objet

- un objet blanc prend la couleur de la lumière qui l'éclaire: il diffuse toutes les lumières colorées.

- un objet noir absorbe toutes les lumières colorées: il ne diffuse pas de lumière.

- un objet rouge diffuse de la lumière rouge, à condition qu'il en reçoive. C'est le cas lorsqu'il est éclairé en lumière rouge, ou en lumière blanche, car cette dernière contient de la lumière rouge. Il paraît noir en lumière verte, car celle-ci ne contient pas de lumière rouge. Un objet blanc éclairé en même temps par de la lumière verte et de la lumière rouge apparaît jaune.

 

Bilan de l'observation n°3: la couleur propre d'un objet est celle qu'on lui attribue lorsqu'il est éclairé en lumière blanche.  La  couleur apparente d'un objet dépend de la lumière colorée qui l'éclaire. La couleur sous laquelle apparaît un objet dépend de la couleur de la lumière qui l'éclaire.

 

Observation n°4 : la superposition des couleurs

Lorsqu'on éclaire un écran blanc avec la superposition de deux faisceaux donne de nouvelles lumières colorées tandis que la superposition des trois faisceaux donne de la lumière blanche.

 

Définitions:

- les lumières rouge, verte et bleue sont appelées lumières primaires car aucune d'elles ne peut être obtenue à partir des deux autres.

 

- les lumières colorées (cyan, jaune et magenta) obtenues par la superposition de deux lumières primaires sont dites secondaires.

- la superposition des trois lumières colorées primaires rouge, verte et bleue donne de la lumière blanche.

La superposition des couleurs. Source: internet.
La superposition des couleurs. Source: internet.

Bilan de l'observation n°3:  en superposant deux des trois lumières colorées rouge, verte et bleue, on obtient de nouvelles lumières colo­rées. En superposant les trois lumières colorées rouge, verte et bleue, on réalise la synthèse additive de la lumière blanche. En superposant deux lumières primaires donne une lumière de couleur secondaire: jaune ou cyan ou magenta.

 

Lumières obtenues:

- Rouge + Bleue = Magenta

- Bleue + Verte = Cyan

- Rouge + Verte = Jaune

- Rouge + Bleue + Verte = Blanche


Ci-dessous un excellent film sur la vision des couleurs par notre cerveau :


 

 

B/ Les lentilles optiques

Une lentille mince (lentille dont le diamètre est très grand par rapport à son épaisseur) est un milieu transparent séparé par 2 dioptres* dont l'une au moins des surfaces est sphérique. Voici les principaux types de lentilles : 

 

Les prinicpaux types de lentilles. Source: cliquer sur l'image.
Les prinicpaux types de lentilles. Source: cliquer sur l'image.

 

On appelle centre optique (ou centre optique) de la lentille, noté O, le point de l’axe optique de la lentille par lequel passe le rayon réfracté correspondant à un rayon incident dont le rayon émergent correspondant lui est parallèle.

 

Les lentilles convergentes:

 

Une lentille convergente comporte deux foyers, appelés foyer principal objet et foyer principal image :

- tout rayon incident passant par F, foyer principal objet, émerge parallèle à l’axe optique. Ce foyer a donc son image à l’infini ;

- tout rayon incident parallèle à l’axe optique émerge en passant par F’, foyer principal image. Ce foyer est donc l’image d’un objet à l’infini ;

- ces foyers sont symétriques par rapport au centre optique de la lentille.

Foyers principal image et objet d'une lentille convergente. Source: agrégation physique.
Foyers principal image et objet d'une lentille convergente. Source: agrégation physique.

 

Les lentilles divergentes:

Une lentille divergente comporte aussi deux foyers, dont les positions sont inversées par rapport à ceux de la lentille convergente :

- tout rayon incident dont le prolongement passe par F, foyer principal objet, émerge parallèle à l’axe optique ;

- tout rayon incident parallèle à l’axe optique émerge de façon à ce que leur prolongement passe par F’ ;

- ces foyers sont également symétriques par rapport au centre optique de la lentille.


Foyer principal image et objet. Source: agrégation physique.
Foyer principal image et objet. Source: agrégation physique.

 

C/ Les caractéristiques d'une lentilles

 

Les lentilles sphériques possèdent un axe optique qui est confondu avec leur axe de révolution.  Les lois de Descartes détaillent le trajet des rayons lumineux au travers de ces lentilles. Ci-dessous une vidéo pour appréhender cette notion d'une autre manière :

 

Bilan : l’œil ne voit un objet que si ce dernier émet de la lumière (en la produisant ou en la diffusant) et si la lumière issue de l'objet pénètre en ligne droite directement dans l’œil.

Les primates, les humains et les oiseaux de proies possèdent une très bonne vision. Cette capacité nous permet de percevoir notre environnement et d'interagir avec lui en analysant les mouvements, les formes, les couleurs et les niveaux de luminosité.

Certaines pathologies de l’œil et de la vision existent. Nous traiterons de ces différents thèmes dans le cours suivant.

 

II - Les conditions de la vision

 

 A/ L'oeil : un organe sensoriel sensible à la lumière.

Pour enregistrer une image, un appareil photo possède un capteur de lumière. Ce capteur est aussi présent dans notre œil : c'est la rétine

Pour voir il faut posséder un capteur de lumière. Ce capteur est présent dans un organe des sens appelé l’œil : c'est la rétine.




 

Travaux pratiques : dissection de l’œil de veau  (excellent site de l'université de Paris Jussieu), cliquez sur l'image ci-dessous pour y accéder. A voir avant de poursuivre le cours :


Cliquez sur l'image pour y accéder.
Dissection de l'oeil de veau. Source : université de Jussieu. Cliquez sur l'image pour y accéder.
L'oeil humain dans sa position biologique. Les insertions des principaux muscles sont représentées. Source : internet.
L'oeil humain dans sa position biologique. Les insertions des principaux muscles sont représentées. Source : internet.

 

Une vidéo pour présenter les différentes parties de l’œil :


Photo de la dissection d'un oeil. Les principaux éléments constitutifs sont visibles. Source : internet.
Photo de la dissection d'un oeil. Les principaux éléments constitutifs sont visibles. Source : internet.
Schéma d'une coupe longitudinale d'oeil humain. Source: wikipédia. Cliquez sur l'image pour l'agrandir.
Schéma d'une coupe longitudinale d'oeil humain. Source: wikipédia. Cliquez sur l'image pour l'agrandir.

 

La dissection montre que l'oeil est une structure creuse globalement sphérique qui se compose de tuniques (= couches), ensemble complexe de couche protectrices, d'un cristallin (lentille) et de liquides. Les principales parties constituant le modèle simplifié de l'oeil sont les suivantes :

 

- la pupille : ouverture centrale de l'iris qui limite la quantité de lumière pénétrant dans l'oeil (pour éviter la destruction des récepteurs lumineux de la rétine);

- l'iris : partie colorée de l'oeil qui adapte la taille de la pupille à l'éclairage ambiant grâce à ses muscles. Il se modélise en photographie par un diaphragme dont l'ouverture représente la pupille;

- la rétine : c'est le capteur sur lequel se forme l'image observée est modélisée par un écran. Elle est constituée de 2 couches (la couche pigmentaire et la couche nerveuse; nous les étudierons plus tard).

 

Les couches protectrices sont les suivantes :

- la sclérotique est un tissu conjonctif. En avant de l'oeil elle est remplacée par la cornée, transparente (la cornée est un dioptre*). C'est le "blanc" de l'oeil !

- la choroïde est une tunique richement vascularisée et pigmentée (mélanine): une photo avec des "yeux rouges" est due à la vascularisation importante de cette partie de l'oeil. Le corps ciliaire est constitué de muscles qui, grâce à leur contraction, modifient la forme du cristallin et permettent l’accommodation.


*dioptre = une surface séparant 2 milieux transparents d'indice de réfraction différent.


 

- les fibres nerveuses sortent de l'oeil par le nerf optique. Au niveau de ce point de sortie la rétine s'interrompt : c'est la tâche aveugle (aucun stimulus n'est capté à ce niveau par absence des récepteurs).

- à proximité de cette tâche aveugle se trouve la macula (= tâche jaune) contenant en son centre la fovéa où se concentrent une majorité de photorécepteurs (cônes). C'est à ce niveau que l'acuité visuelle est maximale et que les rayons lumineux arrivent directement, avec le moins d’interférences.



Enfin le cristallin et son ligament suspenseur divisent le globe oculaire en deux chambres. La chambre antérieure est remplie d'un liquide, l'humeur aqueuse, qui est continuellement renouvelée. La chambre postérieure est remplie d'une substance gélatineuse transparente, le corps vitré, ou humeur vitré. Le corps vitré contribue à la pression intra-oculaire, et ainsi à la forme de l'oeil.

Bilan : l’œil est constitué de plusieurs enveloppes concentriques protectrices et sensibles à la lumière. Les rayons lumineux traversent une grosse lentille : le cristallin et finissent leur trajet sur la rétine. certains constituants comme le cristallin et l'iris s'adaptent aux conditions d'observation. L'iris peut modifier l'ouverture de la pupille pour faire varier la quantité de lumière pénétrant dans l'oeil. Le cristallin se bombe grâce aux muscles ciliaires pour former une image d'un objet éloigné ou proche sur la rétine. La rétine semble avoir un rôle dans la perception des images.

 

III - La perception visuelle

 

Le test de Rorschach  est un outil d'évaluation psychologique élaboré par le psychiatre Hermann Rorschach en 1921. Vous connaissez tous ces images que l'on donne à analyser à des patients sur lesquelles ils doivent décrire ce qu'ils "voient" ! Cela consiste en des planches symétriques d'encre laissées à la libre interprétation du patient. Les réponses fournies serviront à évaluer les traits de personnalité du patient.


Première planche du test de Rorschah. Source : wikipédia.
Première planche du test de Rorschah. Source : wikipédia.


Ce test permet la mise en évidence de la fonction d’organe sensoriel de l'oeil (on "voit" l'image grâce à nos yeux). Cela consiste en la réception d’un stimulus visuel extérieur (l'image) par notre oeil.

De nombreuses personnes y voient des images différentes (une chauve-souris, un monstre...) Cela prouve que a vision est subjective et individuelle.

nous allons essayer d'expliquer cela. 

 

Comment expliquer que la représentation que nous nous faisons du monde soit différente d’un individu à l’autre ?

 

 

A/ La rétine : un écran sensible à la lumière

 

Nous savons que les images des objets lumineux se forment sur la rétine. Dans un premier temps nous allons étudier la structure et l'organisation de la rétine.

 Vous pouvez commencer par regarder cette vidéo :



Puis on étudie des microphotographies de la rétine pour aller plus loin.

Coupe transversale de rétine de chien. Source:  www.vetmed.ucdavis.edu
Coupe transversale de rétine de chien. Source: www.vetmed.ucdavis.edu

Sur la coupe ci-dessus, nous observons que la rétine est constituée de plusieurs couches de cellules nerveuses (= neurones):

- une couche de cellules avec de gros noyaux (vers le bas de la photo, G) roses : on l'appelle la couche des cellules ganglionnaires

- une couche avec des noyaux plus nombreux (vers le haut, B) de couleur bleue (coloration des noyaux) : la couche des neurones bipolaires (elles ont 2 pôles)

- une dernière couche dont les cellules sont très nombreuses à petits noyaux (couche Pn) : les cellules photoréceptrices : les cônes et les bâtonnets.

La lumière arrive du bas et traverse toute les couches de cellules. Les photorécepteurs vont réceptionner l'énergie lumineuse (photo = photon de lumière et -récepteur = qui reçoit) et s'activer à ce moment.

 (ATTENTION : le fond de l'oeil est ici en haut de la photo).

 

Légendes des différentes couches : couche Pe segments externes des photorécepteurs ; et Pn noyaux des photorécepteurs; fibres nerveuses (F) à l'origine du nerf optique; S = sclérotique et C = choroïde.


 

Tous les vertébrés possèdent une rétine inversée : la lumière doit traverser toutes les couches pour arriver au fond de l'oeil : voir schéma ci-dessous.

 Si on replace les cellules nerveuses (= photorécepteurs et cellules accessoires) sur une photo voila ce que ça donne :

 

Coupe transversale de la rétine et position des différentes cellules. Source : internet.
Coupe transversale de la rétine et position des différentes cellules. Source : internet.


La lumière, avant de toucher la rétine, doit traverser différents milieux transparents :

- la cornée

- l'humeur aqueuse

- le cristallin (dont la partie centrale est constituée de cellules anuclées = qui ont perdu tous leurs organites cytoplasmiques). C'est une adaptation de l'oeil pour faciliter le passage des photons lumineux. Il peut se bomber plus ou moins ce qui permet l’accommodation permise par les muscles des corps ciliaires.

- l'humeur aqueuse qui contient différentes molécules qui vont alimenter les cellules vivantes du cristallin.


BILAN: l'oeil est une organe sensoriel sensible aux stimulus lumineux. La structure de l'oeil permet de former des images à la surface de la rétine. Il s'agit d'une enveloppe interne à l'oeil composée de cellules photosensibles appelées les photorécepteurs. Lorsqu'ils sont stimulés par la lumière, ils s'activent et sont à l'origine d'un message nerveux qui est transmis au cerveau.

 

B/ La diversité des pigments rétiniens

 

 Il existe donc 2 grandes familles de photorécepteurs : les cônes et les bâtonnets. Nous allons étudier leurs caractéristiques.

Les photorécepteurs sont des cellules nerveuse (neurones) sensibles à la lumière. Elles sont présentes au niveau de la couche profonde de la rétine contre la choroïde. Ces photorécepteurs ont pour rôle de capter la lumière et de la transduire en message nerveux vers le cerveau (c'est la transduction du message nerveux).


Strucutre schématique d'un cône et d'un bâtonnet. Source : wikipédia.
Strucutre schématique d'un cône et d'un bâtonnet. Source : wikipédia.

Ces cellules possèdent 2 parties :

- un segment interne fin et long avec une terminaison synaptique et le corps cellulaire au bout

- un segment externe renflé (plus épais) possédant de nombreuses molécules d'opsines associées à un chromophore : le rétinal. Ces pigments sont situés sur les disques empilés présents à ce niveau (voir schémas). Ce rétinal possède la particularité de subir une isomérisation (changement de forme) sous l'effet d'un photon. Il s'en suit un ensemble de phénomène créant un message nerveux électrique qui sera acheminé au niveau de l'extrémité de la cellule appelée : la terminaison synaptique et de là passera aux cellules suivantes dans cet ordre: 

synapse du photorécepteur ==> neurone bipolaire ==> neurones ganglionnaires aux axones très long (= nerf optique) envoient le message nerveux jusqu'au cerveau. 

Trasnduction du signa lumineux. Source: le cerveau à tous les niveaux. Cliquez sur l'image pour y accéder.
Trasnduction du signa lumineux. Source: le cerveau à tous les niveaux. Cliquez sur l'image pour y accéder.

Hors programme :

la lumière rentre par l’œil à l’arrière duquel se trouve la rétine. Celle-ci est constituée de cônes et debâtonnets, qui convertissent l’énergie lumineuse en message nerveux.

 

Cette conversion se fait grâce à des pigments (ospine et rhodopsine) sensibles à la lumière situés sur les disques du segment externe des cônes et des bâtonnets. Quand la lumière frappe ces pigments, celui-ci change de forme (isomérisation), ce qui provoque une cascade de réactions chimiques dans le photorécepteur.

 

Ces réactions vont rendre la membrane des photorécepteurs moins perméable à certains ions comme le sodium (Na+). Et c’est ce changement de perméabilité qui va modifier le potentiel de membrane du photorécepteur et permettre la création d'un message nerveux qui sera transmis aux autres cellules de la rétine : cellules bipolaires puis neurones ganglionnaires jusqu'au cerveau.


Étudions maintenant la position des photorécepteurs :


Acuité visuelle (violet) et répartition des photorécepteurs dans la rétine. Source : modifié de SVT, Nathan, 2010 p40.
Acuité visuelle (violet) et répartition des photorécepteurs dans la rétine. Source : modifié de SVT, Nathan, 2010 p40.



Les cônes : ce sont des cellules à réponse rapide et sensibles à différentes longueur d'onde lumineuses grâce à la présence d'un pigment : l'opsine. Chaque cône ne contient qu'un seul type d'opsine en très grand nombre (environ 100 millions). Il existe 3 types d'opsines donc 3 types de cônes :

- l'opsine S qui permet la vision dans la longueur d'onde du bleu (Cônes S)

- l'opsine M      //                    //                       //                     du vert (cônes M)

- l'opsine L        //                    //                      //                     du rouge (cônes L).

Regardez le graphique ci-dessous pour plus de détails concernant les longueurs d'ondes qui stimulent ces différentes opsines.


L'absorption des radiations lumineuses par les photoréecpteurs. Source : modifié de SVT, Nathan, 2010 p41.
L'absorption des radiations lumineuses par les photoréecpteurs. Source : modifié de SVT, Nathan, 2010 p41.

Vous l'aurez compris : les cônes permettent la vision des couleurs. Ils sont très nombreux au niveau de l'axe optique ( près de la fovéa) et permettent donc une bonne acuité visuelle centrale (résolution élevée) car ils sont répartis en grand nombre au niveau de la macula (voir graphique ci-dessus). Ils s'activent quand l'intensité lumineuse est forte : c'est la vision de jour appelée vision photopique.

Acuité visuelle (violet) et répartition des photorécepteurs dans la rétine. Source : modifié de SVT, Nathan, 2010 p40.
Acuité visuelle (violet) et répartition des photorécepteurs dans la rétine. Source : modifié de SVT, Nathan, 2010 p40.


Les bâtonnets : ce sont des cellules à réponse plus lente. Il n'en existe qu'un seul type, ils sont sensibles aux différences de luminosité et s'activent lorsque l'intensité lumineuse est faible et leur résolution est faible. Ils permettent une vision "nocturne" (il faut néanmoins une source lumineuse) et crépusculaire appelée vision scotopique. Ils permettent une vision plus périphérique car ils sont répartis en périphérie de la Macula (voir graphique ci-dessus).

Les bâtonnets possèdent un autre type de pigment appelé la rhodopsine. Comme les bâtonnets possèdent beaucoup plus de disques que les cônes, ils possèdent aussi pus de pigments. 

Propriétés des pigments visuels
  Cônes Bâtonnets
Sensibilité faible forte
Acuité forte faible
Adaptation faible forte

 

BILAN: lorsqu'une cellule photoréceptrice est éclairée par une radiation à laquelle elle est sensible, elle émet des signaux électriques vers le cerveau appelés messages nerveux. Le seuil de sensibilité correspond au niveau d'intensité lumineuse auquel un photorécepteur est sensible. Plus il est bas et plus le photorécepteurs sera sensible à une faible luminosité.

Il existe 2 types de photorécepteurs : 

- les cônes, responsables de la vision des couleurs, très nombreux au niveau de la fovéa. Il existe 3 types de cônes sensibles chacun à des radiations lumineuses différentes : dans le rouge (cônes L), le vert (cônes M) ou le bleu (cônes S). Ces différences sont dues aux opsines.

- les bâtonnets, très sensibles à la lumière, ils permettent la vision sous faible éclairement. Ils sont localisé en périphérie de la rétine.

 

Les opsines sont les pigments présents dans les photorécepteurs (cônes).

 

IV - Les défauts de la vision

 

A/ Les défaut "d'accommodation" de l’œil

 

L’œil est un système optique complexe, que l'on peut représenter par une lentille simple de vergence variable, pour comprendre les défauts de la vision dont sont affectés beaucoup d'individus.

On parle d’amétropie en cas de troubles de la réfraction (déviation de rayons lumineux passant d’une substance transparente à une autre) secondaires à une mauvaise mise au point de l’image sur la rétine. L’amétropie se caractérise donc par une absence de netteté des images sur la rétine pour des objets se situant près ou loin.


L’accommodation correspond à la mise au point faite par l’œil pour voir net des objets proches. Sous l'effet des muscles ciliaires, le cristallin se bombe davantage ce qui est modélisé par un oeil réduit dont la lentille est de vergence plus grande : C augmente, f' diminue et F' se rapproche de O.

 

Sur le schéma ci-contre :

- en vision de loin, le muscle ciliaire est relâché,le cristallin est étiré par un maillage de fibres élastiques.

 - en vision rapprochée, afin de conserver une vision nette, les muscles ciliaires se contractent provoquant le relâchement des ligaments du cristallin ce qui permet au cristallin de se bomber.

C'est l'accommodation, elle s'accompagne aussi d'une diminution de la taille de la pupille.

L’œil "au repos" n’accommode pas : sa vergence est minimale. Pour un œil normal ("emmétrope"), cette situation correspond à la vision d'objets très éloignés ("à l'infini"). 

 

N.B. L’amétropie n’est pas une maladie, mais plutôt une divergence par rapport à la forme idéale de l’œil.

 

On appelle donc œil emmétrope un œil sans défaut. Et un œil "malade" est appelé œil amétrope. il existe 4 principaux défauts de la vision : la myopie, l’hypermétropie, la presbytie et l'astigmatisme.

 

- la myopie correspond à un œil "trop long" : l'image d'un objet observé sans accommoder se forme en avant de la rétine, et donc la personne voit "flou" les objets éloignés. Un œil malade ("amétrope") doit être corrigé de manière à voir dans ces conditions. S'il est myope, il doit porter des verres divergents. il existerait une quinzaine de gènes impliqués dans la myopie dont le principal, le gène RASGRF1 présent sur le chromosome 15.

Formation d'une image en avant de la rétine en cas de myopie. Source : sergent optique.com
Formation d'une image en avant de la rétine en cas de myopie. Source : sergent optique.com
Correction de la myopie par une lentille divergente (verre concave).
Correction de la myopie par une lentille divergente (verre concave).

- l'hypermétropie correspond à un œil "trop court" : pour observer un objet éloigné l’œil doit déjà accommoder, et la personne se trouve toujours en situation d’accommodation, donc de fatigue. S'il est hypermétrope, la personne doit porter des verres convergents.


Formation d'une image après la rétine en cas d'hypermétropie. Source : sergent optique.com
Formation d'une image après la rétine en cas d'hypermétropie. Source : sergent optique.com
Correction de l'hypermétropie par une lentille convergente (verre convexe).
Correction de l'hypermétropie par une lentille convergente (verre convexe).

- la presbytie correspond à une diminution de la souplesse du cristallin, donc de la faculté d’accommodation ; elle affecte tous les individus avec l'âge. L’œil presbyte ne peut plus accommoder avec autant d'amplitude : ceci affecte la vision de près (lecture, environnement quotidien), mais pas la vision lointaine. La correction se fait avec des verres convergents (éventuellement progressifs).


La correction de la presbytie se fait par, le port de lentilles de contacts multifocaux, la chirurgie réfractive ou le port de lunettes composées de verres convexes qui s’utilise pour la lecture. La dioptrie des verres augment avec l’âge. Source: brussels
La correction de la presbytie se fait par, le port de lentilles de contacts multifocaux, la chirurgie réfractive ou le port de lunettes composées de verres convexes qui s’utilise pour la lecture. La dioptrie des verres augment avec l’âge. Source: brussels

- l'astigmatisme correspond à une lentille non sphérique (la cornée est trop courbée), mais torique. L’oeil astigmate est un oeil dont la cornée à une courbure torique, c'est-à-dire ovale comme un ballon de rugby, au lieu de sphérique, comme une balle de tennis. Le rayon de courbure est donc plus prononcé dans un sens (horizontal ou vertical) que dans l’autre. En entrant dans l’oeil, les rayons se focalisent alors en différents point en arrière et en avant de la rétine, ce qui provoque une déformation de l’image perçue.

Selon l’axe de l’astigmatisme, ce sont les lignes horizontales, verticales ou obliques qui sont vues floues alors que les autres restent nettes.

Formation d'une image en différents points en arrière et en avant de la rétine.
Formation d'une image en différents points en arrière et en avant de la rétine.
Correction de l'astigmatisme avec une lentille torique (verre torique).
Correction de l'astigmatisme avec une lentille torique (verre torique).

 

 

B/ Les daltonismes, une altération de la vision des couleurs 

 


Notre œil ne perçoit qu'une très faible partie du spectre électromagnétique qui constitue la lumière. Cette partie du spectre est appelée "lumière visible", qui est la seule à être capable de stimuler notre système visuel et de créer la sensation visuelle.

 

La couleur peut être considérée comme une sensation lumineuse plus fine, mais elle constitue une information qui vient s'ajouter aux informations qu'un objet observé fournit à notre cerveau. La vision en couleur de notre environnement permet une meilleure réponse qui sera supérieure à celle d'une personne dont la vision des couleurs est perturbée.

 

De nombreuses personnes souffrent de troubles de la vision des couleurs; on regroupe généralement ces déficiences sous le terme de "dyschromatopsies", qui peuvent être d'origine héréditaire ou acquise. Il en existe 2 types :

- la dyschromatopsie héréditaire désigne une anomalie constitutionnelle de la vision des couleurs, résultant d'une transmission génétique, plus connue sous le nom de "daltonisme".

- la dyschromatopsie acquise désigne une altération de la vision des couleurs consécutive à une atteinte pathologique (maladie ou accident) du système visuel au niveau de l’œil et jusqu'au cortex visuel occipital.



Le daltonisme est une anomalie génétique de la vision des couleurs fréquente chez l'Homme : on estime qu'elle touche environ 8,5% de la population, très majoritairement des hommes (8%) mais aussi quelques femmes (0,5% seulement). Le terme « daltonisme » provient du nom d'un chimiste anglais, John Dalton, né en 1766, qui fut le premier à décrire de manière scientifique les symptômes de son affection en particulier dans un article de «The Edinburgh journal of Science » daté de 1794. 

 

John Dalton est le cadet d'une famille trois enfants : deux garçons, Jonathan, John, et une fille, Marie. Ni sa mère, Deborah Greenup, ni son père, Joseph Dalton, ni sa sœur ne sont atteints par le daltonisme. Par contre son frère et lui sont touchés.

 

 

Lors de l'étude de sa maladie, John Dalton explique la chose suivante : 

« En projetant un spectre solaire dans une pièce sombre à l’aide d’un prisme, je constatais  que les personnes en général distinguent six sortes de couleurs : le rouge, orange, jaune, vert, bleu et pourpre. Pour moi c’est totalement autre chose : je ne fais que deux, ou au plus trois distinctions : du jaune et du bleu ou du jaune, du bleu et du pourpre. Mon jaune inclut le rouge, l’orange, le jaune et le vert. Mon bleu correspond au bleu et au pourpre. »

 

Comparaison d'un spectre coloré normal et du spectre décrit par J. Dal :

 

En haut : spectre des couleurs vues par une personne à vision normale. En bas: spectre vu par John Dalton. Source : internet.
En haut : spectre des couleurs vues par une personne à vision normale. En bas: spectre vu par John Dalton. Source : internet.

 

 

Le gène du daltonisme se trouve sur le chromosome X. Il faut savoir que c’est un gène dit "récessif", c’est-à-dire que le gène ne produit son effet que

lorsqu’il existe sur les 2 chromosomes de la paire. Dans notre cas, si le gène est présent pour un garçon, ce dernier sera daltonien. Dans le cas d’une fille, si le gène est présent sur un seul chromosome, elle sera porteuse du gène, mais s'il est présent sur les 2 chromosomes, elle sera daltonienne. C'est cette différence qui explique qu'il existe davantage de garçons que de filles atteints de daltonisme.



Exemple de transmission du gène du daltonisme par une femme. Source : TPE daltonisme.
Exemple de transmission du gène du daltonisme par une femme. Source : TPE daltonisme.

Les dyschromatopsies héréditaires sont une anomalie génétique de la vision des couleurs, caractérisée par le déficit d'un ou plusieurs cônes rétiniens empêchant l'analyse normale de la fonction colorée. C'est à partir de cette théorie du trichromatisme de Young qu'a été effectuée la classification des dyschromatopsies héréditaires. Elle distingue 3 déficits majeurs (protan,deutan et tritan) correspondant aux 3 type de cônes (et leurs opsines) L, M, S atteints. Voir photos ci-dessous :

Les différents types de daltonisme. SOurce : SVT; Nathan 2010 p42.
Les différents types de daltonisme. SOurce : SVT; Nathan 2010 p42.

Si on résume les causes de ces anomalies de la vision :

- l'achromatopsie : absence totale de vision des couleurs, associée dans sa forme congénitale à une forte photophobie, une acuité visuelle réduite (<2/10). Les cônes ne fonctionnent pas, et la vision provient essentiellement des bâtonnets (fréquence 1/33000). Noter qu'il existe aussi une forme cérébrale, due à une perte de vision des couleurs consécutive à une lésion cérébrale.

- la deutéranopie : absence dans la rétine des cônes de réception au vert ; les personnes affectées sont incapables de différencier le rouge du vert. C'est la forme dont était atteint John Dalton (le diagnostic de deutéranopie chez celui-ci fut confirmé en 1995, plus de 150 ans après sa mort, par analyse de l'ADN prélevé sur un de ses globes oculaires préservé jusqu'à nous).

- la deutéranomalie : présence d'une mutation du pigment de la perception du vert ; la sensibilité à cette couleur est diminuée. Elle constitue environ la moitié des anomalies congénitales de la vision des couleurs.

- la protanopie : absence des récepteurs rétinaux au rouge ; cette couleur est indétectable par le sujet.

- la protanomalie : présence d'une mutation du pigment de la vision du rouge ; la sensibilité à cette couleur est diminuée.

- la tritanopie : absence des récepteurs rétinaux au bleu ; cette couleur est indétectable par le sujet.

Autre image montrant les principaux exemples de "daltonismes". Source: internet, lycée Blaye.
Autre image montrant les principaux exemples de "daltonismes". Source: internet, lycée Blaye.


BILAN: la modification des pigments visuels présents dans les cônes (par la transmission du gène récessif) a pour conséquence une perturbation de la vision des couleurs. Le daltonisme a des conséquences variables mais souvent sans gravité pour les personnes atteintes. Il n'existe pas de traitement.

C/ Les maladies dégénératives et génétiques

Il s'agit d'une altération maculaire, acquise, non héréditaire, non inflammatoire atteignant les personnes de plus de 50 ans, qui se traduit par une baisse progressive de la vision aboutissant à une perte de la vision centrale. Ces patients ne deviennent pas aveugles mais perdent tout le champ de vision utile pour la lecture, la conduite, la vision fine. Ainsi ils gardent généralement une autonomie avec possibilité de se déplacer, de se promener, mais ne peuvent plus lire, regarder la télévision ou conduire.


Il existe deux formes de DMLA :

- la DMLA atrophique, ou sèche : elle correspond à un amincissement ou une pigmentation anormale de la macula. Elle provoque une altération lente et progressive de la vision centrale.

- la DMLA exsudative ou humide : elle se caractérise par le développement de vaisseaux sanguins (appelés néo-vaisseaux) dans la macula. Ces vaisseaux anormaux sont fragiles et laissent diffuser du sérum ou du sang qui perturbent l’organisation de la rétine. La forme exsudative représente 35 à 65 % des cas de DMLA à un stade tardif. Elle peut entraîner une perte brutale de la vision centrale.

Grille d'Amsler pour tester une possible DMLA. Si les lignes  se courbent lorsque vous pointez le point vous souffrez peut-être de DMLA (à gauche il s'agit de la vision d'une personne souffrant de DMLA). Source : internet.
Grille d'Amsler pour tester une possible DMLA. Si les lignes se courbent lorsque vous pointez le point vous souffrez peut-être de DMLA (à gauche il s'agit de la vision d'une personne souffrant de DMLA). Source : internet.

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