Coupe d'un œil

L'œil est l'organe de la vision. Il permet de décomposer la lumière visible pour réagir face à son environnement.
L'œil s'adapte à la lumière ambiante en fonction de son intensité grâce à l’écartement ou la rétractation de l’iris à la manière d’un zoom d’appareil photo.

Les tissus de l'œil

L'œil humain est constitué d'un globe oculaire, comportant :

v  La cornée : partie extérieure du globe oculaire. Elle a l’aspect d’une lentille transparente et constitue le hublot de l'œil

v  La sclère ou sclérotique : membrane blanche, opaque et très résistante, prolongée par la cornée, qui forme le « blanc de l’œil ». Elle en contient la pression interne et le protége contre les agressions mécaniques. En arrière, elle est traversée par le nerf optique et latéralement, par des orifices destinés aux vaisseaux et au nerfs.

v  Le mécanisme de perception des couleurs est un processus physiologique complexe. L’œil transforme la lumière en sensation colorée grâce à la rétine.

La rétine de l'oeil comporte des cellules en forme de bâtonnets et de cônes, qui fonctionnent comme des récepteurs sensibles à la lumière et à ses radiations colorées. Ils transforment l’énergie lumineuse en petites impulsions nerveuses et les transmettent au cerveau qui décode l’information et identifie l’intensité lumineuse (faible ou forte) et les couleurs reçues. Cônes et bâtonnets formant la rétine de l’œil au microscope électronique à balayage.

• Les bâtonnets : Les bâtonnets sont les cellules sensibles à l’intensité lumineuse c’est-à-dire au degré de luminosité. En revanche, ils ne sont pas sensibles aux ondes colorées de la lumière. Ainsi, dans un environnement faiblement éclairé ou au clair de lune, les objets paraissent grisâtres.

• Les cônes : Les cônes sont les cellules qui réagissent aux ondes colorées de la lumière. Il existe trois sortes de cônes, chacune sensible à une des couleurs de base : Les cônes appelés « S » sont plutôt sensibles aux bleus, les cônes « M » plutôt aux verts et les cônes « L » plutôt aux rouges. Ainsi, une lumière arrive sur la rétine et « excite » les cônes. Chaque type de cônes (S, M ou L) réagit en fonction de la composition de la lumière reçue. L’ensemble de ces signaux va être interprété par le cerveau pour y faire correspondre une couleur. Exemple : Une lumière qui « excite » les cônes M et L, sensibles aux verts et aux rouges va être interprétée par le cerveau en couleur jaune, puisque le mélange des couleurs vert et rouge donne la couleur jaune.

Les annexes de l'œil

  • L'orbite : cavité osseuse recouverte d'une membrane fibreuse et élastique (la périorbite) qui protège le globe oculaire.
  • Les muscles oculomoteurs : au nombre de 6 chez l'humain, ils permettent le déplacement du globe oculaire de droite à gauche et de haut en bas. 
  • La paupière : membrane permettant une isolation plus ou moins importante du rayonnement lumineux, le renouvellement du film de larmes et le nettoyage de la cornée. Elle assure aussi la protection de cette dernière grâce à un clignement réflexe.
  • La glande lacrymale : située en haut et en dehors, elle secrète 60 % de nos larmes.

Formation de l'image dans l'oeil 

Les rayons lumineux traversent la cornée, l’humeur aqueuse,  le cristallin et enfin l’humeur vitrée. La réfraction des rayons lumineux convergent sur la rétine. La traversée entraine une inversion de l’image. Le cristallin modifie sa courbure grâce aux muscles ciliaires. Pour la vision de loin le cristallin est au repos, mais il est actif pour la vision de près : il se bombe pour faire la mise au point de l’image. Les rayons atteignent également l’iris qui en se contracte plus ou moins modifiant ainsi le diamètre de la pupille pour agir sur la quantité de lumière qui pénètre dans l’œil :  la pupille se dilate quand l’éclairage est faible et devient très grande quand la lumière est intense, elle se rétrécit  jusqu’à formée un point. Lorsque enfin les rayons lumineux rencontrent la rétine, il se forme une image inversée.

Les cones et les bâtonnets

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C'est dans la rétine que se trouvent les photorécepteurs. Si on comparait un œil à un appareil photo, la rétine en serait le film. La rétine contient aussi les cellules nerveuses qui communiquent au cerveau ce que les photorécepteurs "voient".

Il y a deux types de photorécepteurs impliqués dans la vision : les bâtonnets et les cônes.

Les bâtonnets fonctionnent en présence de très peu de lumière. On les utilise pour la vision nocturne car il ne faut que très peu de particules de lumière (photons) pour les activer. Les bâtonnets ne détectent pas les couleurs, c'est pourquoi la nuit on voit seulement en tons de l'échelle des gris. Il y a plus de 100 millions de bâtonnets dans l'œil humain.

Les cônes ont besoin de beaucoup plus de lumière pour fonctionner et ils servent à voir les couleurs. On a trois types de cônes: les bleus, les verts et les rouges. L'œil humain ne contient qu'environ 6 millions de cônes. Il y a surtout beaucoup de cônes dans la fovéa, la région du fond de l'œil qui nous permet de voir avec netteté et précision.

Les animaux n'ont pas tous la même quantité de bâtonnets ou de cônes dans leurs yeux. Les animaux qui sont actifs quand il fait sombre ont beaucoup plus de bâtonnets que les êtres humains.

rods and cones of the eye

Les disques (à droite) sont les endroits où se trouvent les protéines spéciales qui savent absorber la lumière. Les bâtonnets contiennent de la rhodopsine, et les cônes contiennent des opsines. Les disques des photorécepteurs se trouvent au bas de la rétine, sous les cellules nerveuses. Les photorécepteurs sont mis à l'envers dans la rétine, puisque la lumière n'arrive pas directement sur eux! Pourquoi sont-ils donc orientés ainsi ?

La lumière traverse l'œil et est absorbée par les bâtonnets et les cônes de la rétine. L'orientation des bâtonnets et des cônes a plusieurs avantages : 

Premièrement, les disques contenant de la rhodopsine ou des opsines sont constamment régénérés afin de maintenir ton système visuel en bon état. Comme les disques sont juste à coté de l'épithélium pigmentaire rétinien (EPR) de l'arrière de l'œil, leurs parties abîmées peuvent être emportées par les cellules du EPR. 

Un autre avantage que cette orientation offre est que le EPR sait absorber la lumière diffusée, ce qui rend ta vision plus nette. De plus, la lumière peut aussi avoir des effets néfastes; les bâtonnets et les cônes sont ainsi protégés.

Être localisés tout près du EPR présente encore d'autres avantages pour les disques, mais nous n'allons parler que d'un de plus. Penses à un coureur cycliste ou à quelqu'un qui court un marathon. Pour maintenir ses muscles en bon état de fonctionnement il doit manger de la nourriture spéciale riche en éléments nutritifs particulièrement bons pour le travail musculaire durant la course. C'est pareil pour les photorécepteurs de nos yeux, mais au lieu de courir ils doivent envoyer des signaux au cerveau. Cela nécessite des molécules particulières qu'ils doivent se procurer pour continuer leur travail. Comme le EPR est juste à coté des disques des bâtonnets et cônes, il peut facilement leur fournir les molécules dont ils ont besoin pour continuer à bien fonctionner.

Maintenant que tu sais comment fonctionnent les photorécepteurs , voyons comment ils nous permettent de voir différentes couleurs.

Nous avons trois sortes de cônes. Chaque cône sait détecter un ensemble de couleurs Bien que chacun est le plus sensible pour une certaine couleur de lumière (celle du pic de sa courbe en cloche dans le graphique), chaque cône sait aussi détecter d'autres couleurs (toutes celles qui se trouvent sous sa courbe dans le graphique).

Comme les trois sortes de cônes sont appelés par le nom de la couleur à laquelle ils sont le plus sensibles (bleu, vert, et rouge), tu pourrais penser que les autres couleurs sont impossibles à voir. Mais pourtant on voit des millions de couleurs! C'est parce que certaines couleurs sont détectées par plusieurs cônes différents (leurs cloches se superposent en partie dans le graphique) et que notre cerveau intègre les signaux venant de plusieurs d'entre eux à la fois. Par exemple, la couleur jaune résulte de la stimulation des cônes verts et des rouges, tandis que les bleus ne sont pas stimulés.

 

visible light wavelengths
 

 

Comment voyons nous la couleur blanche?

Nos yeux sont des détecteurs. Quand les cônes ou bâtonnets sont stimulés par de la lumière, ils envoient des signaux au cerveau. Le cerveau qui interprète les signaux venant des différents photorécepteurs stimulés.

Quand nos trois sortes de cônes sont stimulés ensemble de la même manière, notre cerveau interprète cela comme étant la couleur blanche. On perçoit aussi la couleur blanche quand nos bâtonnets sont stimulés. Contrairement aux cônes, les bâtonnets de nos yeux sont capables de détecter de faibles quantité de lumière. C’est pourquoi on voit seulement le noir et le blanc dans une pièce peu éclairée, ou quand on regarde les étoiles la nuit.

Les carottes sont-elles bonnes pour tes yeux?

Oui, car elles contiennent beaucoup de vitamine A! Dans les photorécepteurs de nos yeux, il y a des molécules de rétinal, sur les opsines. Quand le rétinal absorbe des photons il est transformé, abîmé, et il faut le reconstituer. Pour cela il faut que nous ayons de la vitamine A dans notre corps. Comme dans les carottes il y a beaucoup de vitamine A, elles sont bonnes pour nos yeux! Mais ne croit pas qu'elles vont améliorer ta vue. Elles sont bonnes pour la santé des yeux, mais elles ne vont pas te permettre de mieux voir ou de te passer de tes lunettes.