I. L`œil, système optique de la formation des images

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PREMIER COURS : SAMEDI 9 SEPTEMBRE
LA REPRESENTATION VISUELLE DU MONDE
Les organes des sens détectent les variations de différents facteurs de l’environnement (lu-
mière, température, vibrations sonores etc.) et transmettent les informations collectées au
cerveau. Pour l’espèce humaine, la vision est le sens le plus développé et 40 % des informa-
tions perçues par les organes des sens le sont par l’œil.
Une question se pose : est-ce l’œil qui voit ou le cerveau ?
Distribuer stéréogrammes… Vision en 3D… Si on ferme un œil, le lapin disparaît ; les
deux yeux ne voient que deux images sans aucun intérêt. Le cerveau quant à lui, analyse
les données perçues par l’œil et dans le cas des stéréogrammes, reconstitue une image en 3
dimensions.
→ L’œil n’est qu’un instrument d’optique.
La question est : comment l’œil qui est un système optique peut former des images précises
d’objets situés à des distances diverses ?
I. L’œil, système optique de la formation des images
A. Spectre visible de la lumière
Nous ne voyons pas l’ensemble du spectre lumineux. En effet, la lumière se propage comme
une onde et possède une certaine fréquence ; en biologie, on parle plutôt en terme de lon-
gueur d’onde.
Les longueurs d’ondes correspondant au domaine visible de la lumière sont comprises entre
380 nm (380.10-9 m) (c’est à dire le violet) et 760 nm (rouge). Les valeurs situées de part et
d’autre ne sont pas visibles par l’œil humain : ce sont les infrarouges et les ultraviolets.
B. Anatomie de l’œil
Distribuer feuille non légendée : structure de l’œil de Vertébré. A remplir.
Chez les Vertébrés, l’œil se compose d’une couche externe blanche et résistante, la scléro-
tique. Celle-ci devient transparente sur le devant de l’œil et devient la cornée. Elle permet le
passage de la lumière à l’intérieur de l’œil.
Plus interne, sous la sclérotique, se trouve la choroïde qui est une fine couche pigmentaire. La
partie antérieure de la choroïde constitue l’iris ; c’est l’iris qui donne sa couleur à l’œil. Au
centre de l’iris, se trouve une ouverture : c’est la pupille. Elle est maintenue par des ligaments
suspenseurs. L’iris, en s’ouvrant et en se fermant, non seulement règle la quantité de lumière
entrant dans l’œil (vous pouvez tous faire cette expérience devant une glace) mais aussi foca-
lise le trajet des rayons lumineux.
La rétine est la couche la plus interne de l’œil, elle tapisse entièrement la cavité oculaire et
elle est richement vascularisée.

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Le cristallin et le corps ciliaire divisent l’œil en deux chambres. La cavité antérieure est rem-
plie par un liquide transparent produit par le corps ciliaire : c’est ce qu’on appelle l’humeur
aqueuse. Dans l’autre cavité, l’œil est rempli d’une substance gélatineuse : l’humeur vitrée.
La rétine se prolonge à l’arrière de l’œil par le nerf optique.
Deux zones particulières sont à noter : la tache jaune (ou fovéa) et la tache aveugle. Ces deux
zones seront détaillées ultérieurement.
→ Transparent : Dessin de l’œil
→ Faire un schéma de l’œil, légendé + titre + échelle ; à ramasser
DEUXIEME COURS : SAMEDI 23 SEPTEMBRE
→ Dissection de l’œil de bœuf
→ Observation rapide de la rétine
→ Expérience de Mariotte (rapide coup d’œil)
TROISIEME COURS : SAMEDI 7 OCTOBRE
Devoir de45 minutes (fichier évaluation 1)
Suite cours :
C. Œil normal et pathologique
- Œil normal (œil emmétrope)
objet rapproché
→ accommodation
- Œil myope (œil trop profond)

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- Œil hypermétrope (œil trop court)
II. La rétine : photorécepteurs et messages sensoriels
A. Organisation de la rétine
À partir de la coupe de rétine, dégager les structures suivantes :
La rétine au sens strict est composée de différentes couches cellulaires (voir contrôle) :
- L’épithélium pigmentaire, qui est une couche unique de cellules d’apparence noire (méla-
nine). Il constitue la couche la plus externe de la rétine.
- Les extrémités des photorécepteurs formant soit des cônes, soit des bâtonnets.
- La couche des noyaux des photorécepteurs.
- Les neurones
- Les fibres nerveuses du nerf optique
→ La rétine est un tissu nerveux dont le revêtement est constitué de photorécepteurs.
→ Expliquer expérience de Mariotte (voir contrôle).
B. Sensibilité et champs visuels
→ Détermination des champs visuels en lumière blanche et en lumière colorée.
Expliquer principe (on ne le fait pas : perte de temps, peu fiable… Protocole Didier Pol).
Le champ visuel binoculaire correspond à l’espace perceptible par les deux yeux sans que le
sujet ne bouge la tête. Chez l’Homme, il a une étendue légèrement inférieure à 180° selon
l’axe horizontal et 120° selon l’axe vertical
Hémichamp Hémichamp
Visuel Visuel
Nasal Temporal
L’expérience précédente nous montre qu’il existe des récepteurs spécifiques de diverses cou-
leurs, que leur distribution n’est pas uniforme et que l’étendue du champ visuel dépend de
cette distribution.

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→ Mise en évidence de l’adaptation aux faibles éclairements
Expérience diapos opaques perforées de trous fins. Éteindre brusquement la lumière → il
faut un certain temps avant de voir les points lumineux.
Lors du passage d’une zone éclairée à une zone sombre, il faut un certain temps d’adaptation
avant de pouvoir voir à nouveau correctement.
Même expérience pour mettre en évidence la différence entre les cônes et les bâtonnets…
Utilisation de filtres colorés… (ne marche pas terrible)
Les photorécepteurs possèdent des molécules de pigment photosensible responsable de la
détection des radiations lumineuses. Ces récepteurs sont de deux types :cônes et bâtonnets.
Leur répartition est variable suivant les endroits de la rétine.
→ Acuité visuelle (transparent graphe p112 Neurophysiologie Richard Orsal) + répartition…
→ Expérience de persistance des images rétiniennes (Non faite)
→ Transparent différents types de cônes
Les bâtonnets sont les cellules photoréceptrices fonctionnelles en faible éclairement. La rétine
humaine comprend trois types de cônes, chacun présente un maximum de sensibilité pour une
longueur d’onde donnée. Il s participent à la vision des couleurs mais sont beaucoup moins
sensibles à la lumière que les bâtonnets.
→ Fatigue récepteurs rétiniens. Transparent 30 s puis enlever → couleurs complémentaires :
La lumière colorée a provoqué par excitation soutenue, la fatigue des éléments rétiniens sen-
sibles à ces radiations. Lorsqu’on revient en lumière blanche, ces récepteurs ne réagissent
pas instantanément et ce sont ceux sensibles à l’autre partie du spectre lumineux qui fonc-
tionnent normalement et donne l’impression d’une image aux couleurs complémentaires.
→ Expérience lettres pour myopes et hypermétropes (rayonnement rouge moins réfracté)
QUATRIEME COURS : SAMEDI 21 OCTOBRE
→ Correction contrôle
→ Bilan rétine : diapos + transparent Rétine et PET et photocopie rétine + tache aveugle.
C. La naissance du message sensoriel
On peut mesurer de part et d’autre de la
membrane plasmique de toutes les cellules
une différence de potentiel c’est-à-dire une
tension électrique provoquée par une inégale
répartition des charges positives et négatives
entre les milieux intra- et extra-cellulaire. Du
côté extra-cellulaire se trouve une majorité
de charges positives et du côté intra-
cellulaire, une majorité de charges négatives.
En l’absence de stimulation, cette ddp trans-membranaire, variable suivant les cellules, est de
l’ordre de –60 à –70 mV pour les neurones et d’environ –35 mV pour les cellules photo-
réceptrices.

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→ Enregistrement de la propagation de signaux électriques dans le nerf
La différence de potentiel trans-
membranaire d'un bâtonnet est enregistrée à
l'aide d'une micro-électrode intra-cellulaire.
Un flash lumineux (flèche) provoque une
hyperpolarisation transitoire de la mem-
brane. L'amplitude de l'hyperpolarisation est
proportionnelle à l'intensité du flash.
Au niveau de la synapse (zone au niveau de
laquelle le message nerveux se transmet
d'une cellule à une autre), l'information re-
çue par les cellules photoréceptrices est
transmise à différents types de neurones ; ce qui aboutit à leur dépolarisation et à la naissance
d'un message nerveux qui est communiqué au cerveau.
mV hyperpolarisation
-35
temps
dépolarisation puis P.A.
mV
0
-60
temps
→ Distribuer photocopie synapse
Fente synaptique
L'élément pré-synaptique libère au niveau
de la synapse à l'extérieur de la cellule
une grande quantité d'une molécule appe-
lée neurotransmetteur. Elle déclenche des
réactions de modification de la ddp trans-
membranaire de l'élément post-synaptique
qui possède sur sa membrane plasmique
des récepteurs au neurotransmetteur.
La transmission synaptique est unidirec-
tionnelle et polarisée : elle ne se fait que
depuis l'élément pré-synaptique vers
l'élément post-synaptique.
Naissance d'un potentiel
d'action : il s'agit d'un
phénomène électrique
qui se propage le long
des neurones.