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.