TP2-TP3- Identifier les caractéristiques des photorécepteurs rétiniens

b- Nature et propriétés des photorécepteurs
TP2-TP3- Identifier les caractéristiques des photorécepteurs rétiniens

On distingue deux types de photorécepteurs dans la rétine : les bâtonnets et les cônes
Les bâtonnets :
Les bâtonnets sont des photorécepteurs fonctionnant avec une lumière faible (un seul photon suffit à
les activer !). Ils sont saturés en pleine lumière. Il y en a environ 130 millions dans la rétine d’un œil. Ils permettent
une vision en noir, blanc et gris avec des contours imprécis : ils interviennent donc lors de la vision nocturne ou
crépusculaire (et pour la vision périphérique). Il n’existe qu’un seul type de bâtonnets.
Remarque : jusqu’à 100 bâtonnets peuvent communiquer avec le même neurone ganglionnaire, ce qui montre la convergence du réseau de
neurones. Les effets des bâtonnets s’additionnent, sont traités collectivement : vision floue, à faible résolution.
Les cônes :
Les cônes fonctionnent à fort éclairement, mais ils n’ont pas tous la même sensibilité. Il y en a 6 à 7
millions dans la rétine d’un œil.
On distingue ainsi 3 types de cônes chez l’Homme. Certains cônes sont plus sensibles aux faibles
longueurs d’ondes correspondant à la lumière bleue (455 nm), d’autres sont sensibles à la lumière verte (530 nm) et
les derniers à la lumière rouge (625 nm). Ils sont moins sensibles à la lumière que les bâtonnets, car ils sont sensibles
à des éclairements plus forts que ceux correspondant à la stimulation des bâtonnets. De ce fait, les cônes participent
à la vision diurne (de jour) : ils permettent une vision des couleurs avec des contours nets
a- Répartition des photorécepteurs et vision
Une répartition inégale des photorécepteurs rétiniens

Voir TP2
Les cônes sont concentrés au niveau de la rétine centrale, dans une région appelée tache jaune qui
contient en son centre une petite dépression composée uniquement de cônes et appelée fovéa
Les bâtonnets sont surtout présents en rétine périphérique Plus on s’éloigne de la tache jaune, moins il y
a de cônes et plus il y a de bâtonnets
(dans les 20 premiers degrés d'excentricité par rapport à la fovéa, leur densité diminue ensuite,
bien qu'elle reste supérieure à celle des cônes).
Au niveau du départ du nerf optique, il n’y a aucun photorécepteur. Cette région constitue le point aveugle où aucune
image ne peut être perçue.
Cette répartition des photorécepteurs implique une répartition différente des chaînes de neurones entre la rétine
centrale et la rétine périphérique.
Les chaînes de neurones
-
En rétine centrale : la chaîne de neurones est linéaire, c’est-à-dire qu’un photorécepteur (cône)
est en relation avec une cellule bipolaire, elle-même en relation avec une cellule ganglionnaire. Autrement dit, à une
cellule visuelle de la fovéa correspond une fibre du nerf optique. Cet agencement favorise une vision des détails,
permettant par exemple la lecture.
-
En
rétine
périphérique :
La
chaîne
de
neurones
est
convergente,
c’est-à-dire
qu’un
grand nombre de photorécepteurs est en relation avec quelques cellules bipolaires, elles-mêmes en relation avec
une cellule ganglionnaire. Cet agencement détermine une vision globale.
3
5
4
Légende :
3- photorécepteurs
4-neurones bipolaires
rétine
1
périphérique
5- neurones ganglionnaires
Trajet du message nerveux
rétine
centrale
Trajet de la lumière
2
6
SCHEMA MONTRANT L’ORGANISATION DES CHAINES DE NEURONES DANS 2 REGIONS DE LA RETINE
La répartition des photorécepteurs et leurs connexions avec les autres cellules de la chaîne de neurones
confèrent à notre vision des propriétés particulières.
Les propriétés essentielles de la vision
-
La persistance rétinienne : elle correspond
au temps nécessaire pour que les pigments des
photorécepteurs se reconstituent après leur décomposition sous l’action de la lumière. Cette persistance rétinienne
nous permet de visionner un film, composé d’une succession rapide d’images fixes. Ces images sont perçues en
continuité, donnant l’illusion d’un mouvement.
-
Le champ visuel : c’est l’ensemble des points de l’espace que l’on peut voir d’un seul œil mobile. Il
est variable en fonction de la couleur des points, puisque les différents types de cônes ne sont pas répartis de
façon égale sur la rétine.
-
Le champ visuel binoculaire : région de l’espace vue simultanément par les 2 yeux.
-
L’acuité visuelle : capacité à discerner deux points dans l’espace (mesurée en dixièmes). Une acuité
de 10 dixièmes correspond à un pouvoir séparateur de 1 minute (1/60°). Finesse de la perception visuelle.
-
Le daltonisme est une anomalie héréditaire due à l’insuffisance d’au moins un des cônes (rouge ou
vert) : les daltoniens ne distinguent pas le rouge du vert.
-
Le temps d’adaptation à un changement de luminosité : il est dû à la différence d’intensité
lumineuse nécessaire pour exciter les cônes ou les bâtonnets, ainsi qu’au temps nécessaire aux pigments des
photorécepteurs pour se régénérer. A cela s’ajoute le temps nécessaire pour transformer la lumière en un message
visuel.
Je dois être capable de :
-
Déterminer les rôles des photorécepteurs et de l’organisation anatomique des voies visuelles dans la
perception d’une image.
-
Relier :
Certaines maladies et certaines anomalies génétiques à des déficiences visuelles.
Certaines caractéristiques de la vision à certaines propriétés et à la répartition des photorécepteurs de la rétine.
b- La vision des couleurs et son histoire évolutive
 TP3- Identifier les caractéristiques des photorécepteurs rétiniens et déterminer la place de l’Homme
Chez l’Homme, la vision des couleurs repose sur l’existence de 3 types de cônes. En fonction du pigment qu’’ils
contiennent, on distingue les cônes particulièrement sensibles aux longueurs d’ondes bleues (opsine de type S/ 2% des
cônes), vertes (opsine de type M/ 32% des cônes) ou rouges (opsine de type L/ 64% des cônes). De ce fait, la vision de
l’Homme est dite trichromatique tout comme celle de certains autres Primates.
La synthèse de chacun des 3 types d’opsine dépend d’un gène particulier. Le gène B codant l’opsine sensible au bleu
est porté par le chromosome 7, les gènes R et V codant respectivement l’opsine sensible au rouge et l’opsine sensible au
vert sont portés par le chromosome sexuel X. Les séquences de nucléotides de chacun de ses 3 gènes (B, R et V)
présentent de nombreuses similitudes tout comme les séquences d’acides aminés des opsines correspondantes. Cela
témoigne de leur parenté Ces 3 gènes dérivent d’un même gène ancestral et appartiennent donc à la même famille
multigénique.
La comparaison des séquences de ces gènes ou des pigments rétiniens chez différentes espèces de Primates
permettent de préciser la place de l’Homme parmi les Primates. Plus ces séquences partagent de similitudes chez
différentes espèces, plus ces espèces sont proches les unes des autres.
Remarque :  Le document B p. 34 montre le spectre d’absorption de chacun des cônes et donc de chacun des types d’opsine.
 Les bâtonnets contiennent un pigment appelé rhodopsine.
Je dois être capable de :
Justifier la place de l’Homme au sein des Primates à partir de la comparaison, des opsines et des gènes les codant.