I. L’œil et la vision

1) Anthropométrie de l’œil (structure oculaire)

L’œil est un organe, de forme sphérique, permettant la vision du monde extérieur. Il a pour fonction de transformer la lumière reçue en influx nerveux, qui seront par la suite transmis au cerveau.

Le globe oculaire a un diamètre d’environ 2.5 cm.

 

 

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L’œil est composé de :

 - la rétine : c’est la couche la plus sensible à la lumière grâce aux photorécepteurs, les cônes et les bâtonnets.

- la cornée : c’est une membrane solide et transparente à travers de laquelle la lumière entre à l’intérieur de l’œil. Elle est nourrie par un liquide fluide : l’humeur aqueuse. La cornée assure environ 80% de la réfraction.

 - le cristallin : c’est une lentille qui se déforme sous l’action du muscle ciliaire.

 - l’humeur vitrée : elle occupe 80% du volume de l’œil et elle est composée d’une sorte de gelée qui permet de donner de la consistance à l’œil.

 - la pupille : c’est un trou au centre de l’iris qui permet de laisser passer les rayons lumineux vers la rétine.

- l’iris : c’est un diaphragme. Ce muscle peut modifier la quantité de lumière qui pénètre dans l’œil.

 

2) Formation d’une image

Pour comprendre la formation des images de l’œil, on peut simplifier la structure de l’œil par un modèle de l’œil réduit. L’iris sera l’équivalence d’un diaphragme, les milieux transparents qui réfractent les rayons de lumière par une lentille mince convergente et la rétine par un écran. La lentille mince convergente est caractérisée par son centre optique, le foyer objet F et le foyer objet F’, appartenant à l’axe optique, et symétrique par rapport au centre optique O.

 

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- Les rayons lumineux passant par le centre optique O ne sont pas déviés.         

- Les rayons qui arrivent parallèlement à l’axe optique, ressortent de la lentille en passant par le foyer image F’.                                                                                

- Les rayons passant par F, ressortent  de la lentille parallèlement à l’axe optique.

 

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On constate que l’image obtenue est renversée par rapport à l’objet, donc c’est le cerveau qui va interpréter les images reçues par la rétine, grâce au nerf optique, et nous transmettre un objet à l’endroit.

 

3) Perception des couleurs

 Les rayons lumineux d’une même direction sont orientés vers un même point de la rétine par réfraction. Les rayons sont dirigés sur les photorécepteurs disposés derrière la rétine. Ainsi, chaque photorécepteur détecte la lumière provenant d’une seule direction.

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Les récepteurs de l'œil servent à décomposer les informations lumineuses en signaux électriques qui seront envoyés au nerf optique. Chez l’être humain, il existe  deux types de cellule photo réceptrice :

 - les bâtonnets :

Ils sont absents de la fovéa et se logent à la périphérie. Ils ont une très grande sensibilité à la lumière, d'où leur capacité à percevoir de très faibles lueurs la nuit : vision de nuit. Ainsi ils ont une très faible perception des détails et des couleurs car plusieurs dizaines de bâtonnets ne sont liés qu'à une seule fibre du nerf optique.


Ils contiennent une substance chimique appelée rhodopsine ou pourpre rétinien. Quand la lumière frappe une molécule de rhodopsine, celle-ci génère un faible courant électrique. Les signaux ainsi recueillis forment un message qui est transmis aux cellules nerveuses de la rétine.

 - les cônes :

Ils sont logés dans la fovéa. Leur sensibilité à la lumière est très faible mais leur perception des détails est très grande pour deux raisons : il y a une densité très élevé de cônes dans la fovéa et surtout chaque cône de la fovéa transmet son information à plusieurs fibres du nerf optique : la vision est donc de jour. Ainsi ils ont une très bonne sensibilité aux couleurs.


Ils sont de trois types selon le pigment qu'ils contiennent et ont donc une sensibilité à des ondes lumineuses de longueurs différentes : cônes contenant de l'erythropsine (sensibles au rouge), de la chloropsine (vert), de la cyanopsine (bleu). 

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Chaque œil comporte environ 7 millions de cônes, et 120 millions de bâtonnets. Le dysfonctionnement d'un des trois types de cônes conduit au daltonisme, et le dysfonctionnement des trois types de cônes conduit à l'achromatopsie.

 

Le message nerveux

 

Pour voir une image il faut également que le rayon lumineux reçu par la rétine soit transformé en influx nerveux par les cellules photoréceptrices de la rétine.

Création de l'influx nerveux

C'est au niveau de la rétine que l’image reçu est traduit en influx nerveux. Cette traduction est une réaction photochimique, c’est-à-dire que c’est l’énergie lumineuse absorbée qui va permettre la création de l’influx nerveux.
Les photorécepteurs qui sont localisés dans la rétine contiennent des «  opsines ».  Les opsines sont des protéines sur lesquelles s’accroche l’isomère Z du rétinal.

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Après qu’un photon (une particule d'énergie lumineuse) soit absorbé, l’isomère Z se transforme en isomère E. Etant donné que la géométrie ne sera plus la même, l’isomère E va se détacher de l’opsine.

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Un message nerveux va être émis à partir de ce changement, puis sera transmis au cerveau.

De la création de l'influx nerveux à l'analyse visuel.

 Nous venons de voir que le traitement de l’image commence dans la rétine et plus précisément dans les photorécepteurs. Rappelons nous que la rétine est une fine pellicule de tissus nerveux.

 

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Schéma de la rétine

 

 Les neurones de la rétine sont composés de trois couches principales. 

La première couche se situant en profondeur, est formée de photorécepteurs capables de convertir la lumière reçue en influx nerveux.

Cet influx nerveux sera transmis aux neurones bipolaires, qui constituent la deuxième couche.

Enfin, l’influx sera transmis à la troisième et dernière couche, constituée de neurones ganglionnaires.

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Les axones des neurones ganglionnaires permettent le relais visuel dans le cerveau. Ils se rassemblent pour former le nerf optique. C’est par les axones que se propage l’influx nerveux le long du nerf optique. 

Les nerfs optiques se rendront jusqu’aux différentes structures cérébrales responsables de l’analyse du signal visuel.

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 Le cerveau





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