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Marianne

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La perception visuelle

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Introduction :

Ce cours portera sur la perception visuelle.
Dans la première partie, nous détaillerons les différentes couches de la rétine. Nous verrons ensuite quelles sont les deux zones remarquables de la rétine. Dans la troisième partie, nous nous intéresserons aux photorécepteurs de la rétine puis aux pigments visuels.
Enfin, la dernière partie comparera les pigments rétiniens humains à ceux des primates.

Les couches cellulaires de la rétine

Organisation de l’œil

 Anatomie de l’œil sciences première Anatomie de l’œil

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À retenir

Le globe oculaire est entouré de trois membranes :

  • la sclérotique qui est l’enveloppe externe qui forme la cornée vers l’avant de l’œil  ;
  • la choroïde qui est une enveloppe noire richement vascularisée qui forme l’iris vers l’avant qui est transpercé par la pupille  ;
  • et la rétine qui est la partie sensible de l’œil et se prolonge par le nerf optique.

Derrière la pupille on trouve le cristallin qui peut se déformer afin d’accommoder l’image. L’humeur aqueuse est une substance fluide qui se trouve entre la cornée et le cristallin tandis que l’humeur vitrée est une substance gélatineuse placée à l’arrière du cristallin et qui plaque la rétine contre la choroïde.

La rétine fait partie de l’œil mais également du cerveau. Il s’agit de la partie sensible de l’œil car elle comporte de nombreux récepteurs sensibles à la lumière appelés cellules photoréceptrices.

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Définition

Cellules photoréceptrices :

Les cellules photoréceptrices sont des cellules spécialisées réagissant aux radiations lumineuses.

Organisation de la rétine

Organisation de la rétine sciences première Organisation de la rétine

La fibre nerveuse, qui participe à la formation du nerf optique, se prolonge par des neurones ganglionnaires.

Les neurones sont des cellules nerveuses spécialisées dans le traitement et le transfert d’informations.

Les neurones ganglionnaires permettent de transférer les messages de la rétine au cerveau par l’intermédiaire du nerf optique.

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À retenir

Juste au dessus de la choroïde, on trouve des cellules pigmentaires surmontées par des photorécepteurs. Les cellules photoréceptrices de la rétine sont de deux sortes :

  • les cônes,
  • les bâtonnets.
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Définition

Cône :

Les cônes sont des cellules photoréceptrices de la rétine permettant la vision des couleurs. Il existe trois types de cônes :

  • les cônes S,
  • les cônes M,
  • et les cônes L.
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Définition

Bâtonnet :

Les bâtonnets sont des cellules photoréceptrices localisées en périphérie de la rétine qui réagissent aux faibles intensités.

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Définition

Neurones bipolaires :

Les neurones bipolaires situés entre les photorécepteurs et les neurones ganglionnaires permettent de les relier entre eux.

Les zones remarquables de la rétine

La rétine n’est pas homogène. Il existe deux localisations bien spécifiques qui diffèrent du reste de la rétine. Ce sont la fovéa et le point aveugle.

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Définition

Fovéa :

La fovéa est une zone de la rétine qui ne contient pas de bâtonnets mais est très riche en cônes. Cette zone permet la vision des couleurs et des détails.

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Définition

Point aveugle :

Le départ du nerf optique est une zone bien particulière de la rétine appelée le point aveugle. Au niveau du point aveugle, il n’y a pas de cellules photoréceptrices.

Ce schéma interprète une vue au microscope du départ du nerf optique :

Schéma d’une vue au microscope du départ du nerf optique Schéma d’une vue au microscope du départ du nerf optique

Le graphique suivant montre la répartition des cônes et des bâtonnets en fonction de l’excentricité.

Répartition des cônes et des bâtonnets en fonction de l’excentricité Répartition des cônes et des bâtonnets en fonction de l’excentricité

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Définition

Excentricité :

L’excentricité est l’éloignement d’un point sur la rétine par rapport à la fovéa. Plus le point est éloigné de la fovéa, plus l’excentricité est élevée.

Les photorécepteurs de la rétine

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À retenir

Les photorécepteurs de la rétine n’ont pas tous la même fonction.

On peut voir ci-dessous comment réagissent les cônes et les bâtonnets à l’énergie lumineuse renvoyée par une feuille de papier blanc éclairée de différentes façons :

Réaction à l’énergie lumineuse renvoyée par une feuille de papier blanc sciences première Réaction à l’énergie lumineuse renvoyée par une feuille de papier blanc

  • Lorsqu’il n’y a pas d’éclairage, la vision se fait uniquement avec les bâtonnets jusqu’au seuil des cônes qui a lieu lorsque la feuille est éclairée à la lumière des étoiles.
  • Lorsque la vision se fait uniquement avec les bâtonnets, on ne voit pas les couleurs et l’acuité visuelle est faible.
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À retenir

Au seuil des cônes, et jusqu’à la saturation des bâtonnets, la vision se fait grâce à une combinaison des deux types de photorécepteurs. Lorsque les bâtonnets sont saturés, la vision se fait uniquement avec les cônes. Il y a alors une bonne vision des couleurs et l’acuité visuelle est bonne.

  • Les cônes et les bâtonnets n’ont donc pas le même seuil de sensibilité.
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Définition

Seuil de sensibilité :

Le seuil de sensibilité correspond à la plus petite intensité lumineuse capable de déclencher une réponse visuelle pour une longueur d’onde donnée.

Graphique montrant le seuil de sensibilité en fonction des longueurs d’ondes Graphique montrant le seuil de sensibilité en fonction des longueurs d’ondes

On remarque que les bâtonnets ont un seuil de sensibilité très faible alors que les trois types de cônes ont des seuils de sensibilité plus élevés.

  • Les bâtonnets sont donc utiles pour la vision avec une faible luminosité.

Par ailleurs, chaque type de cône agit pour une longueur d’onde donnée.

  • Les cônes participent à la vision des couleurs mais sont moins sensibles à la luminosité.
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Astuce

C’est pour cela qu’on dit que « la nuit tous les chats sont gris ». En effet, la luminosité étant trop faible la nuit, seuls les bâtonnets sont utilisés par l’œil, or les bâtonnets ne sont pas responsables de la vision en couleur.

Les pigments visuels

Les cônes et les bâtonnets sont des cellules photoréceptrices. Les cellules photoréceptrices sont constituées de pigments photorécepteurs.

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Définition

Pigment photorécepteur :

Les pigments photorécepteurs sont des molécules sensibles aux radiations lumineuses présentes dans les cellules photoréceptrices. Il existe différents types de pigments photorécepteurs qui sont tous des opsines.

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Définition

Opsine :

L’opsine est un pigment photorécepteur existant sous diverses formes et responsable de la vision des couleurs.

  • Les bâtonnets présentent un seul type de pigment photorécepteur : la rhodopsine.
  • Chaque type de cône possède son propre pigment photorécepteur :
  • l’opsine L pour les cônes L ;
  • l’opsine M pour les cônes M ;
  • et l’opsine S pour les cônes S.

La lumière permet la création d’un message nerveux par les pigments photorécepteurs dans la rétine. Ce message nerveux transite via les neurones bipolaires jusqu’aux neurones ganglionnaires. Ces derniers sont reliées au nerf optique qui envoie le message au cerveau.

Les pigments rétiniens chez les primates

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Définition

Trichromate :

L’adjectif trichromate désigne la présence de trois types de cônes absorbant trois longueurs d’ondes différentes et permettant donc la vision des trois couleurs fondamentales.

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À retenir

L’Homme est trichromate. Il possède dans son génome 3 gènes qui codent chacun pour un type d’opsine :

  • le gène L, qui code pour l’opsine L, localisé sur le chromosome X ;
  • le gène M, qui code pour l’opsine M, également localisé sur le chromosome X ;
  • et le gène S, qui code pour l’opsine S, localisé sur le chromosome 7.

Les scientifiques ont cherché à comparer les gènes codant pour l’opsine chez les primates. Il en découle que les singes d’Amérique possèdent le gène S codant pour l’opsine S sur le chromosome 7 comme l’Homme. Ils possèdent également un autre gène codant pour une autre opsine sur le chromosome X.

Les singes d’Afrique, d’Asie et d’Europe possèdent le même système génétique codant pour les opsines que l’Homme.

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À retenir

La vision trichromate est donc un caractère commun que l’on partage avec certains primates, ce qui est une preuve de plus que l’Homme est un primate.