Activité 1 Des Anomalies de la perception visuelle liées à l`œil

Thème 1 1ère ES et L Représentation visuelle
Thème 1
Notions à construire
La vision du monde dépend des
propriétés des photorécepteurs de la
rétine. La perception visuelle est liée à
la qualité de l'image formée sur la
rétine (avec la possibilité de la corriger
par des lentilles artificielles) et à la
nature des récepteurs.
Activité 1 : Des anomalies de la perception visuelle liées à l’œil
Capacités
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
Relier certaines caractéristiques de la vision à certaines propriétés et à la répartition
des photorécepteurs de la rétine.
Recenser, extraire, organiser des informations, modéliser
Suivre un protocole de dissection
Utiliser un microscope
Attitudes
Faire preuve d’autonomie
Manifester sens de
l’observation et curiosité
On connait de nombreuses anomalies de la perception visuelle comme le daltonisme, les rétinites pigmentaires, la
Dégénérescence Maculaire Liée à l’Âge (DMLA), la cataracte.
A partir des documents proposés et vos connaissances, relier ces anomalies à des déficiences de l’organisation anatomique ou
cellulaire de l’œil.
Production attendue : - Schéma légendé du document 2
- Tableau récapitulatif des anomalies visuelles étudiées (noms et symptômes) et de leurs causes anatomiques
Document 1 : Des déficits de la perception visuelle
Le daltonisme est une anomalie de la perception des couleurs. Le chimiste britannique John Dalton publie sa première étude
scientifique sur ce sujet en 1798 intitulé « Faits extraordinaires à propos de la vision des couleurs », après avoir découvert son
propre trouble des couleurs. Suite aux études faites par Dalton, l’anomalie est désormais nommée daltonisme, bien que ce terme ne
soit actuellement utilisé pour nommer qu'un symptôme nommé deutéranopie. En effet, il existe différents types de daltonisme en
fonction de l’anomalie des couleurs :
- Un daltonien pronatope ne voit pas les rouges
- Un daltonien deutéranope ne voit pas les verts
- Un daltonien trinatope ne voit pas les bleus
Les rétinites pigmentaires sont un ensemble de maladies génétiques de l'œil. Le nom de « retinitis pigmentosa » aurait été proposé
en 1855 par le Néerlandais Franz Donders. Elles se manifestent d'abord par une perte de la vision nocturne suivie d'un
rétrécissement du champ visuel. Elle est provoquée par une mutation génétique dans certaines cellules de la rétine .
DMLA signifie Dégénérescence Maculaire Liée à l’Âge, c’est-à-dire un vieillissement trop rapide de la macula.
La DMLA peut ainsi conduire à une perte de la vision centrale, tout en laissant habituellement intacte la vision périphérique.
La macula occupe la partie centrale de la rétine sur une petite surface (diamètre de 2 mm environ), directement dans l’axe
optique. Elle transmet 90% de l’information visuelle traitée par le cerveau.
Elle est très riche en cellules visuelles responsables de l’acuité visuelle (perception des détails fins) et de la vision des couleurs.
La cataracte est la première cause de cécité dans les pays en voie de développement : elle explique près de 40 % des 37 millions
d'aveugles de par le monde. Il s'agit donc d'un problème de santé publique majeur dans ces pays, d'autant que le traitement est
connu et son application n'est limitée que par le problème de coût. La cataracte se caractérise par une opacification qui est
responsable d'une baisse progressive de la vue, au début accompagnée de gêne à la lumière (photophobie).
Cette maladie est connue depuis l’Antiquité. Elle a été décrite sous diverses formes et l'on utilise souvent la peinture de Claude
Monet pour illustrer comment elle peut influencer la perception des images et des couleurs (Monet a peint des séries d'un même
sujet comme le pont japonais sur des années alors que sa maladie déformait progressivement sa vue). Un des premiers connus pour
opérer cette maladie était le médecin grec Galien qui se servait d’une aiguille insérée dans l'œil derrière le cristallin.
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Thème 1 1ère ES et L Représentation visuelle
Document 2 : Dissection de l’œil (http://back.ac-rennes.fr/pedagogie/svt/applic/oeil/oeil.htm)
L’organisation extérieure
Dans la région postérieure, la paroi est formée d'une membrane blanche, fibreuse et résistante (la sclérotique) qui constitue le
squelette de l'œil. Elle sert à l'insertion des muscles qui assurent la mobilité du globe oculaire ; elle s'interrompt seulement pour
livrer passage au nerf optique.
Vers l'avant sur 1/6 de la surface totale de l'œil, la sclérotique fait place à la cornée, membrane transparente, épaisse et dure.
Derrière la cornée est située l'iris, diaphragme coloré percé d'un trou noir : la pupille. L'iris divise l'œil en deux chambres :
 La chambre antérieure, très petite, est une chambre claire.
 La chambre postérieure, beaucoup plus vaste, est une chambre noire.
1. Observer les parties externes antérieure et postérieur d’un œil et repérer la sclérotique, le nerf optique, la cornée, l’iris et
la pupille.
L’organisation intérieure
2. Comprimer légèrement le globe oculaire et, à l'aide d'un scalpel, pratiquer
une petite incision dans le plan équatorial perpendiculaire à l’axe optique
antéropostérieur de l’œil. Poursuivre cette incision aux ciseaux de façon à
obtenir deux hémisphères équivalents. La séparation des deux hémisphères
libère les milieux transparents qui occupaient les cavités internes de l'œil.
3. Observer l’hémisphère postérieur et repérer la sclérotique, la choroïde et la
rétine.



4.
L'observation de cet hémisphère permet de reconnaître les trois membranes du globe oculaire :
La sclérotique blanche épaisse et résistante.
La choroïde, noire bleutée, fine, facile à détacher de la précédente.
La rétine, translucide, teintée de rose pâle, très fragile. En raclant doucement la surface interne de l'hémisphère postérieur,
on constate que la rétine n'adhère pas à la choroïde. Au niveau du point aveugle, les fibres issues de la rétine s'engagent
dans le nerf optique
Observer l’hémisphère antérieur et repérer l’iris et la cornée
Etude des milieux transparents
Ces milieux comprennent l’humeur vitrée, l’humeur aqueuse, la cornée et le cristallin. L'humeur aqueuse, liquide clair emplissant la
chambre antérieure de l'œil est trop peu abondante pour être étudiée. L’humeur vitrée est une masse gélatineuse, transparente et
incolore.
Le cristallin est constitué d’un ensemble de protéines. L’incapacité du renouvellement des protéines est la cause de l’opacification
du cristallin avec l’âge. Celui-ci normalement transparent devient jaune opaque.
Les facteurs favorisants en sont la dénutrition, la déshydratation, l'exposition aux rayonnements UV du soleil, le tabagisme.
5.
Détacher le cristallin afin d'étudier sa forme, le placer au-dessus d'un texte sur une feuille. Noter vos observations.
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Thème 1 1ère ES et L Représentation visuelle
Document 3 : Structure de la rétine
Tapissant le fond de l'œil, la rétine est le lieu de transduction du message lumineux venant de l'extérieur en signaux nerveux
envoyés au cerveau. Il s'agit d'une membrane de 0,1 à 0,5 mm d'épaisseur, organisée pour simplifier en trois couches : la couche des
cellules photosensibles comprenant les photorécepteurs, la couche granuleuse interne et la couche des neurones ganglionnaires ou
multipolaires. Ces trois couches contiennent des cellules reliées entre elles et ayant chacune une fonction précise.
La plus profonde, par rapport à l'arrivée de la lumière est, paradoxalement, la couche des cellules photosensibles, aussi appelées
photorécepteurs ou cellules sensorielles. La rétine est en effet "inversée", car la lumière doit traverser toute la rétine avant de
pouvoir atteindre les photorécepteurs, sensibles à la lumière. Cette couche comporte environ 130 millions de cellules
photosensibles différentes, portant des noms reflétant leur forme:
- Les bâtonnets, qui constituent environ 95% de ces cellules sont responsables de la vision nocturne, et ne sont sensibles qu'à la
différence entre obscurité et lumière. Par contre, ils ont la plus grande sensibilité, et sont par cela adaptés à de faibles quantités de
lumière.
- D'autre part, les cônes, cellules sensorielles plus grandes, forment les 5% restants des photorécepteurs. Les cônes sont
responsables de la vision diurne (de jour), de l’acuité visuelle et font la différence entre les couleurs.
La seconde couche, dénommée couche granuleuse interne, comporte une variété de neurones, dont les cellules bipolaires, tenant
leur nom du fait qu'elles soient articulées entre les photorécepteurs et les neurones multipolaires de la 3 e couche, constituent la
voie "directe" de transmission du message nerveux.
La dernière couche de la rétine la couche des ganglionnaires, "l'étage de sortie" vers le cerveau, est composée d'environ 1 million de
neurones multipolaires. Ces cellules sont reliées d'une part aux cellules bipolaires, et ont d'autre part des prolongements
cytoplasmiques, ou axones, qui se rejoignent pour former le nerf optique, relié au cerveau
Schéma d’une coupe de rétine
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Thème 1 1ère ES et L Représentation visuelle
Document 4 : Densité des photorécepteurs et acuité visuelle en fonction de l’éloignement de la fovéa
Document 5 : Expérience de Mariotte
Fermer l'œil gauche. Placer votre visage à une quarantaine de cm la croix noire face à l'œil droit. Fixer la croix avec l'œil droit et
rapprocher le plus lentement possible la feuille de l'œil droit tout en continuant à fixer la croix.
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