SVT - 1ère S - TP25 - Les cellules photoréceptrices

LSVT1S25
Partie du programme : De l’œil au cerveau : quelques aspects de la vision
Niveau : Première S
Titre de la séance : Les cellules photoréceptrices
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EXTRAIT DU PROGRAMME
La rétine est une structure complexe qui comprend les récepteurs sensoriels de la vision appelés photorécepteurs. Celle de
l’Homme contient les cônes permettant la vision des couleurs et les bâtonnets sensibles à l’intensité lumineuse.
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CONNAISSANCES CONSTRUITES
La rétine comprend les récepteurs sensoriels de la vision : des cellules sensibles à la lumière ou photorécepteurs :
- Les cônes, surtout concentrés dans la partie centrale de la rétine, sont sensibles à la couleur et interviennent dans la vision
précise.
- Les bâtonnets, surtout présents en périphérie, sont sensibles à l’intensité lumineuse et interviennent dans la vision en
conditions de faible éclairement.
Il existe trois types de cônes différents, sensibles au bleu, au vert et au rouge, du fait de la présence d’un pigment rétinien
différent.
CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE
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o
o
o
o
o
Utiliser le microscope
Représenter une observation par un schéma
Traiter des données chiffrées à l’aide d’un tableur
Exploiter des données chiffrées
Appliquer une démarche explicative
CONDITIONS MATÉRIELLES
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Les élèves travaillent en binôme, au cours de la première activité ils étudient l’organisation de la rétine humaine grâce à
une observation microscopique, un fichier de données sur la répartition des photorécepteurs et un logiciel.
Dans une deuxième activité, ils recherchent le rôle des photorécepteurs.
COIN LABORATOIRE
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Matériels
• Microscope photonique
Réf. 06357
• Dispositif d’acquisition d’image
Réf. 05898
• Préparation microscopique de rétine
Réf. 14073
• Ordinateurs connectés à internet
• Un tableur
• Logiciel « L’œil et la vision » de P.Perez (http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/perez/oeil/oeilindex.htm)
• Planche : L’œil
Réf. 09046
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DESCRIPTIFS
Après avoir resitué la rétine (sur la planche L’œil par exemple), le professeur pourra faire réaliser l’expérience de la tache
de Mariotte pour susciter le questionnement sur son explication.
Dans une première activité, on observera une préparation microscopique de rétine afin de comprendre son organisation.
Activité : Étude de l’organisation des photorécepteurs rétiniens
Objectif : montrer l’organisation des photorécepteurs dans la rétine.
Support : on utilisera - une préparation microscopique de rétine (éventuellement le site SVT de l’académie de Rennes
(http://www.ac-rennes.fr/pedagogie/svt/applic/oeil/oeil.htm pour une étude comparée),
- un tableur permettant de traiter les données sur la distribution des photorécepteurs (fichier à
télécharger sur http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/sommaire.php3)
- le logiciel L’œil et la vision.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Observer au microscope la coupe de rétine et acquérir une image avec le dispositif d’acquisition.
A l’aide du module 3/5 du logiciel et en utilisant les fonctionnalités du logiciel de traitement d’image, légender l’image
avec les différentes couches de cellules observées.
Représenter votre observation de la rétine par un schéma légendé et titré : son organisation et plus précisément les
cellules photoréceptrices (forme, localisation, relation avec les autres cellules), et le trajet de la lumière.
A partir du fichier distribution des photorécepteurs, construire avec un tableur le graphique de la disposition des
photorécepteurs en fonction de la distance à la fovéa.
Analyser ce graphique et expliquer l’expérience de Mariotte.
A l’aide du module 3/5 du logiciel, préciser où se situe la tache de Mariotte.
Critères d’évaluation
1. Utiliser le microscope :
- Réalisation des réglages
- Utilisation des objectifs
- Recherche puis centrage sur une région favorable de l’objet
2. Utiliser un logiciel d’acquisition et de traitement d’images :
Acquisition de l’image
Traitement de l’image : légendes complètes, correctes et bien disposées
3.
4.
Représenter une observation par un schéma :
- Identification des photorécepteurs et organisation cellulaire
- Trajet de la lumière
- Légendes scientifiquement correctes
- Titre adapté
Utiliser un logiciel de traitement de données : choix des axes, légendes, titre
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Activité complémentaire : Étude du rôle des photorécepteurs rétiniens
Objectif : montrer le rôle respectif des différents photorécepteurs
1.
A l’aide de l’analyse du document Seuil de réponse des photorécepteurs (à télécharger sur http://svt.acdijon.fr/schemassvt/sommaire.php3), et de vos réponses précédentes, proposer des explications à ces constatations :
- En conditions d’éclairement suffisantes, nous distinguons mieux les couleurs et les détails en fixant l’objet
observé qu’en le regardant de côté.
- En conditions de faible éclairement, par exemple la nuit nous détectons mieux une étoile peu lumineuse en
ne la fixant pas directement.
2.
En déduire le rôle respectif des différents photorécepteurs rétiniens.
Intensité lumineuse (lux)
105
Cônes3
Cônes1
Cônes2
104
103
102
Bâtonnets
10
1
λ (nm)
0,1
400
450
500
550
600
650
Seuil de réponse des photorécepteurs
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TP – Les cellules photoréceptrices
Activité : Étude de l’organisation des photorécepteurs rétiniens
1.
2.
3.
Schéma de l’organisation de la rétine
Humeur vitrée
Nerf optique
Neurones ganglionnaires
Neurones bipolaires
Lumière
Photorécepteurs
Cône
Bâtonnet
Epithélium pigmentaire
Choroïde
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4.
Graphique de la disposition des photorécepteurs en fonction de la distance à la fovéa
180
densité
160
densité cônes
densité bâtonnets
140
120
100
80
60
40
20
côté nasal
côté temporal
0
-100
-80
-60
-40
-20
0
fovéa
20
40
60
80
position en ° / fovéa
5.
Le graphique montre une répartition hétérogène des photorécepteurs avec des cônes concentrés sur la fovéa, des
bâtonnets plutôt présents en périphérie, et une zone dépourvue de photorécepteurs, ce qui peut expliquer l’absence de
perception lors de l’expérience de Mariotte.
6.
La tache de Mariotte ou tache aveugle se situe au niveau de la zone d’émergence du nerf optique.
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