Thème 2 : La vision

Programme 2011 TP-TD de Sciences de la Vie et de la Terre Classe de première L/ES
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N. COHEN
TP classe de première L/ES – LPO LOUIS ARMAND
TP n°
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DE LA RETINE AU CERVEAU
Durée :
1 h 30
SVT
1e ES/L
THEME 2 : LA VISION
Nom :
Prénom :
Date :
Introduction :
L’image formée sur la rétine doit ensuite pouvoir être acheminée jusqu’au centre intégrateur pour être assimilée par le
système nerveux central au niveau des aires visuelles du cerveau.
Problématique :
Comment l’évolution de notre rétine nous a-t-elle permis de percevoir l’ensemble des couleurs ? Comment les images
sont-elles transmises au cerveau ? Comment sont-elles perçues ? Qu’est-ce qui peut altérer la perception visuelle ?
Objectifs :
Suivre un protocole, interpréter des résultats, raisonner.
Matériel :
Ordinateur avec logiciel Phylogène, logiciel De Visu, logiciel Rastop, microscope, lame de cellules nerveuses.
I. L’EVOLUTION DES PIGMENTS RETINIENS – LIVRE PP 44-45.
Les opsines sont des molécules capables d’absorber certaines radiations lumineuses en fonction de leur longueur
d’onde, qui caractérise la couleur de la lumière : la lumière visible par l’œil humain va du violet (380 nm) au rouge
(760 nm). La rhodopsine présente un spectre d’absorption assez étendu sauf dans le rouge (ce qui lui donne sa cou-
leur et son nom : rhodo = rose), avec un maximum d’absorption dans le cyan à 496 nm. Ce pigment est présent dans
les bâtonnets et est responsable de la perception de l’intensité lumineuse car est très sensible dès les faibles lumino-
sités.
Les opsines bleue S (short), verte L (long) et rouge M (medium) sont présentes dans les cônes. Chaque cône ne pos-
sède qu’une seule opsine. Il existe donc trois types de cônes permettant de visualiser de manière optimale chacune
des trois couleurs primaires et donc de reconstituer l’ensemble du spectre lumineux.
 Ouvrez le livre à la double page 44-45. Réalisez le protocole du livre résumé ci-après :
 Lancez le logiciel Phylogène, cliquez ensuite sur « OK » dans le bandeau en bas afin de valider la collection
« archontes (primates) ».
o Ouvrez ensuite un tableau de séquences et choisissez le fichier « Opsine-Bleu-Primates.aln ».
o Sélectionnez les espèces de Primates suivantes : Cebus, Saïmiri, Homme, Gorille, Chimpanzé, Bono-
bo, Macaque. Cliquez sur le bouton « Matrice des distances » puis sur le bouton « arbre » que vous
trouverez aussi à la page 44 du livre.
1. À partir de la matrice des distances moléculaires, précisez quelles sont les espèces qui possèdent
les séquences les plus semblables puis quelles sont les espèces qui possèdent les séquences les plus
éloignées.
2. Justifiez alors l’arbre obtenu. Toutes ces espèces possèdent-elles l’opsine bleue ?
 Lancez le logiciel « De Visu ». Vous êtes alors devant une page vous présentant les spectres d’absorption des
cônes de la rétine. Le détail de ce que vous voyez à l’écran vous est donné sur l’image page suivante.

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Les fréquences lumineuses peuvent devenir ambiguës si la réponse des cônes donne le même triplet de codage pour
deux longueurs d’onde différentes. Il y a alors confusion entre deux couleurs pour l’individu qui présente cette ambi-
guïté de perception. Si des fréquences sont ambiguës, elles sont consignées dans le cadre « fréquences ambiguës ».
o Imaginons un individu daltonien. En , supprimez le cône sensible au vert (placez le 2e curseur à 0 %
d’absorption).
o Puis faites calculer au logiciel (étape ) les ambiguïtés.
o En , sélectionnez successivement diverses ambiguïtés pour visualiser sur le graphique quelles sont
les couleurs confondues alors par l’individu.
o Enfin, en , cliquez sur le bouton « voir » afin de visualiser le spectre coloré qui résulte de telles
ambiguïtés.
3. Quelles sont les couleurs très différentes que peut confondre un tel individu daltonien ?
o Faites un clic droit sur la courbe et lancez la lecture d’un modèle de cônes, choisissez alors le fichier
« deux.con ». Vous avez devant vous le spectre d’absorption hypothétique d’un individu avec seule-
ment deux types de cônes dont l’absorption est très différente de celle de nos opsines humaines.
Répétez alors les étapes  et .
4. Combien y a-t-il d’ambiguïtés ?
5. L’individu hypothétique concerné pourrait-il voir le monde avec autant de couleurs qu’un individu
qui aurait ses trois types de cônes ? Pourquoi ?
6. Pourquoi n’est-ce pas possible en réalité de voir toutes les couleurs s’il nous manque un cône ?
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II. LES VOIES VISUELLES ET LA TRANSMISSION SYNAPTIQUE – LIVRE PP 46 ET 76-77.
Document 1 : zones du cortex cérébral (cerveau) activées en voyant des mots et en les entendant.
Document 2 : de l’œil au cerveau ; les voies visuelles.
A : rétines et nerfs optiques
B : chiasma des nerfs optiques
C : relais synaptique* (au niveau du thalamus)
D : aire occipitale du cortex cérébral
* Un relais synaptique est une zone où l’influx nerveux, habituel-
lement de nature électrique, doit passer d’un neurone (cellule
nerveuse) à un autre. Il est pour cela converti de manière transi-
toire en message de nature chimique avant de redevenir un influx
nerveux au niveau du neurone suivant. À ce niveau, le message
nerveux « perd » un peu de temps par rapport à la transmission
le long d’un même neurone.
 Ouvrez votre livre à la double-page 76-77 et étudiez les documents 1 à 3.
7. À l’aide du document 1, précisez la région corticale impliquée dans le mécanisme de vision.
8. À partir du document 2 et du livre (double-page 76-77), indiquez comment se fait la transmission
d’un message nerveux le long des neurones jusqu’au cerveau.
9. Par quelle(s) partie(s) (droite ou gauche) du cortex est traitée l’information perçue par l’œil droit ?
10. Par quelle(s) partie(s) (droite ou gauche) du cortex est traitée l’information perçue par les deux
yeux en regardant vers la gauche (champ visuel gauche) ?
11. En vous aidant du livre, expliquez comment se fait la transmission synaptique.
D
Avant Arrière
Avant Arrière
VOIR
DES MOTS
ENTENDRE
DES MOTS

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III. LES PERTURBATIONS DE LA VISION – LIVRE PP 47 ET DE 78 A 81.
Document 3 : un trouble de la perception visuelle par intoxication au monoxyde de carbone.
On demande à un autre patient de cocher, dans chacune des séries, l'objet qui figure au début de la ligne. Ce patient
a été intoxiqué au monoxyde de carbone. Les neurones de l'aire corticale V3 sont particulièrement sensibles au mo-
noxyde de carbone. L’aire V1 a pour rôle d’accueillir les messages nerveux de la rétine et de les distribuer aux autres
aires visuelles. L’aire V2 intervient dans la perception des contours. L’aire V3 permet de percevoir les formes. L’aire
V4 joue un rôle dans la vision des couleurs et l’aire V5 permet de percevoir les mouvements.
Document 4 : la plasticité cérébrale.
L’image ci-contre montre deux autoportraits peints par l'artiste
Anton Räderscheidt après un accident vasculaire cérébral.
Le portrait de gauche a été réalisé quelques semaines après l'acci-
dent.
Le portrait de droite a été réalisé 9 mois plus tard.
12. À l’aide du document 3, indiquez la conséquence d’une intoxication au monoxyde de carbone ou
d’une lésion de l’aire visuelle V3.
13. À l’aide du document 4, montrez que le cerveau peut compenser certaines lésions. Que s’est-il
passé d’après vous en 9 mois dans le cerveau de l’artiste atteint par cette lésion cérébrale ?
Document 5 : l’ecstasy.
L’ecstasy ou MDMA (3,4methylenedioxymetamphétamine) est psychostimulante et désinhibitrice (comme les am-
phétamines). Elle fait partie de la classe des psychoanaleptiques. Elle a été synthétisée pour la première fois en 1912
par les laboratoires Merck dans un but militaire : il s’agissait de trouver une drogue plus puissante que les amphéta-
mines pour certains de ses effets. La MDMA n’a jamais obtenu d’autorisation de mise sur le marché. Comme toutes
les drogues illicites, elle est fabriquée clandestinement. Contrairement à la morphine, la cocaïne ou le cannabis, la
MDMA n’est pas issue d’une substance naturelle, c’est un produit de synthèse. L’ecstasy se présente habituellement
sous forme de comprimés qui contiennent souvent d’autres produits comme le LSD, la caféine, la kétamine,
l’éphédrine …
La MDMA a pour cibles les neurones dopaminergiques (à dopamine) et sérotoninergiques (à sérotonine). La MDMA
agirait en bloquant les transporteurs de la dopamine et de la sérotonine, responsables de la recapture de ces neuro-
transmetteurs. Ceci a pour conséquence une augmentation immédiate, importante et transitoire de dopamine et de

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sérotonine dans les fentes synaptiques et donc une hyperactivation des récepteurs de la dopamine et de la séroto-
nine des systèmes nerveux central et périphérique.
14. À l’aide du document 5 et de votre livre (pp 76 à 79), indiquez sur le schéma suivant le mécanisme
bloqué par la présence d’ecstasy au niveau des neurones sérotoninergiques.
 Lancez le logiciel Rastop puis ouvrez successivement les molécules lsd-1.pdb et serotonine.pdb. Affichez les
molécules en boules et bâtonnets en cliquant sur l’icône suivante :
15. Comparez les deux molécules. Qu’en déduisez-vous ?
16. Complétez le schéma de la synapse en présence de LSD.
Influx nerveux
Influx nerveux
Recapture de la sérotonine
Fixation de la sérotonine sur ses récepteurs
Élément pré-
synaptique
Élément post-
synaptique
Synapse
(Fente synaptique)
Vésicules de sécrétion remplies de
neurotransmetteur (sérotonine)