Physiologie de la vision

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Physiologie de la vision
A.
INTRODUCTION
1.
Généralités
La couche profonde de la rétine comporte des photorécepteurs : cellules sensibles spécialisées qui
captent puis codent l’information visuelle. Elles permettent la transduction de l’information visuelle
en influx nerveux.
C’est le départ d’une voie à trois neurones qui mène à la partie postérieure du cortex (lobe occipital), siège de la lecture et la compréhension de l’information visuelle.
2.
Phylogenèse
a)
Chez les oiseaux
Les yeux sont situés de part et d’autre de la tête.
Chaque oeil a un champ homolatéral : pas de superposition.
L’information croise vers le cortex occipital controlatéral.
b)
Chez les rapaces
Apparition d’une frontalisation partielle et d’une zone spéciale, la macula, permettant une vision
très fine d’un point devant l’animal.
c)
Mammifères
Les yeux se frontalisent  2 modifications.
i
Superposition des hémichamps
 vision binoculaire. Chaque oeil a un champ visuel ; une partie du champ visuel est vue par les
deux yeux.
L’image est vue, inversée, par chaque hémi-rétine. L’image est transmise au même cortex.
Seul le champ périphérique vu par le coté nasal de la rétine est vu par un seul œil (rappelle la
vue des oiseaux).
La décussation devient partielle :
 les fibres nerveuses de chaque hémirétine temporale restent du côté homolatéral de l’encéphale :
elles ne croisent pas.
 les fibres issues des hémirétines nasales croisent et rejoignent l’hémisphère occipital controlatéral.
Le croisement se fait au niveau du chiasma.
La vision binoculaire permet de mieux apprécier relief et distances : vision en 3 dimensions ou stéréoscopique.
ii Spécialisation de la vision maculaire
Elle permet d’analyser des objets très précis sur un champ visuel très étroit, juste en face de l’objet.
 les mammifères ont deux types de vision qui s’opposent
1. vision maculaire : elle est très précise, épicritique (sensibilité très fine), très discriminative.
L’acuité est très bonne dans cette zone  bonne perception des formes. La perception colorée est
maximale. Elle nécessite une grande intensité lumineuse.
2. vision périphérique : le reste de la rétine (nasale et temporale) est vaste, couvre un champ de
150°. Elle résiste à la baisse de l’intensité lumineuse. Sa précision est médiocre.
 on voit dans la pénombre des objets plus ou moins flous, distingués selon des nuances de gris.
 2 types de rétine :
 maculaire
 périphérique
Les deux visions diffèrent :
 par l’histologie de la rétine :
 dans la macula : les photorécepteurs sont surtout des cônes.
 Ailleurs : bâtonnets
 par les neurones qui conduisent l’information au cortex : trajet nerveux spécifique.
 par la projection corticale : la zone de vision maculaire occupe 1/3 de la surface visuelle occipitale
 par les mouvements : la vision maculaire utilise des mouvements de poursuite avec possibilité de
fixation. La vision périphérique utilise des mouvements par saccades. La musculature extrinsèque est la plus rapide et la plus précise de l’organisme.
Importance chez l’homme des deux types de vision : les deux types de rétine sont utiles.
 lésion maculaire  perte de l’acuité visuelle et de la vision colorée
 dégénérescence pigmentaire de la rétine : perte de la vision périphérique  vision très étroite.
L’acuité visuelle et la perception colorée sont bonnes mais quand le sujet se déplace, il cogne
tous les objets.
Les deux types de vision sont complémentaires. La vision périphérique permet de détecter une
information, qui, si elle est intéressante, entraîne un déplacement de l’oeil pour analyse plus précise.
B.
PRINCIPES PHYSIQUES DE L’OPTIQUE
1.
Lumière
Ce sont des radiations électromagnétiques se propageant en petits paquets d’énergie (quanta = photons).
La quantité d’énergie dépend de la longueur d’onde.
ont
X,
10-14
UV
spectre visible
10-8
violet
bleu
400 nm vert
IR
radar
10-6
10-2
jaune jaune
vert
500 nm
orange
600 nm
FM
TV
102
MA
108
rouge
700 nm
MA : modulation d’amplitude. au delà : courant alternatif.
La couleur est due à la réflection : toutes les ondes sont absorbées sauf celle de la couleur perçue.
Une lampe de 100 W délivre 3 W de lumière : 8.1018 photons/sec et 97 W de chaleur.
2.
La réfraction
Les rayons lumineux se propagent de façon rectiligne dans un milieu donné. Dans l’air : 300 000
km.s-1.
A l’interface de 2 milieux, la vitesse change ainsi que l’orientation.
Si les rayons sont perpendiculaires à l’interface : pas de déviation. (ils peuvent changer de longueur
d’onde et de vitesse mais tous les rayons parallèles vont le faire de la même façon).
Si les rayons arrivent obliquement à l’interface ils sont déviés.
vitesse des photons dans l'air
Indice de réfraction =
vitesse des photons dans le milieu
 2 types de lentilles :
convexes : convergentes.
2 déviations (entrée et sortie)
concaves : divergentes
Distance focale : distance en m entre le centre de la lentille et le point où les faisceaux convergent.
Pour les lentilles concaves, le foyer est virtuel et négatif. La distance focale permet d’estimer la
puissance de la lentille.
Puissance de la lentille : en dioptries. C’est l’inverse de la distance focale. Unité : dioptrie.
Une lentille inverse l’image.
3.
De l’appareil photo à l’œil
Un appareil photo est composé d’un objectif (diaphragme et lentilles permettant la mise au point :
font varier la puissance) – chambre noire – pellicule sensible.
a)
Objectif
C’est la puissance de l’œil : la puissance dépend de la nature du milieu, de l’indice de réfraction.
Les milieux traversés ont des indices de réfraction différents :
 air : 1
 cornée : 1,38
 humeur aqueuse : 1,33
 cristallin : 1,4
 humeur vitrée (vitré) : 1,34.
Au total, la puissance de réfraction est de 59 dioptries.
 L’interface le plus important est air - cornée : responsable de la plus grande convergence.

l’entrée et à la sortie)
On assimile le cristallin à une lentille de puissance variable : plus ou moins convexe, ce qui permet
l’accommodation (la mise au point sur la rétine : elle est à 17 mm en arrière du point central – en
puissance – de l’oeil). C’est l’objectif de l’appareil.
L’accommodation varie avec l’âge :
 maximale chez l’enfant
 diminue chez l’adulte à partir de 40 ans
d’adaptation. (presbytie).
b)
Diaphragme : l’iris
Dans la chambre antérieure de l’oeil. C’est le diaphragme qui est responsable de la couleur de l’oeil.
Il détermine un orifice central : la pupille dont le diamètre varie (de 1,5 à 8 mm). Il contrôle la
quantité de lumière qui passe dans un rapport de 1 à 30 (variation surfacique). Il permet également
de modifier la profondeur de champ : participe à la mise au point. (le myope « plisse les yeux »
pour faire entrer moins de lumière). Quand la profondeur de champ diminue, seul l’objet sur lequel
se fait la mise au point est net (portrait).
iris trop ouvert : trop gros faisceau  image
floue.
iris fermé : petit faisceau sur la rétine  image
nette
c)
Chambre noire
L’intérieur de l’oeil est tapissé d’une membrane sombre, en raison de la présence de mélanine : la
choroïde, qui empêche la diffusion de la lumière en dehors de sa zone de projection. (les albinos en
sont dépourvus – ils supportent mal la lumière).
d)
Pellicule
Ce sont les photorécepteurs de la rétine
bâtonnets : très sensibles à la lumière et cônes, qui nécessitent beaucoup de lumière.
C.
SUPPORT ANATOMIQUE
1.
L’oeil
est une sphère de 23 à 25 mm de diamètre, entourée par un coussin graisseux dans une orbite osseuse. C’est le seul organe qui contient des tissus transparents (avec risque d’opacification)
Il est composé de 3 tuniques :
a)
tunique externe : la sclérotique
est une membrane dure, blanche et épaisse (blanc de l’oeil). C’est une couche fibreuse sur laquelle
arrivent les muscles oculomoteurs.
 En arrière, elle se réunit à la dure mère.
 En avant, elle se poursuit par la cornée, transparente et très peu vascularisée  elle est facile à
greffer.
Chacune des faces cornéennes est un épithélium. L’externe, ou antérieur (pavimenteux stratifié non
kératinisé) est très innervé. L’interne, ou postérieur (simple) est très riche en pompe à Na+ responsable de l’expulsion de l’eau vers l’humeur aqueuse : c’est un organe très déshydraté.
b)
La choroïde est la membrane médiane
 très vascularisée  nourrissant les photorécepteurs sous-jacents.
 se prolonge en avant par les corps ciliaires et au-delà, par l’iris (limite de la chambre antérieure).
Sur les corps ciliaires sont insérés les ligaments suspenseurs du cristallin.
Les corps ciliaires sont composés de muscles et des procès ciliaires qui sécrètent l’humeur
aqueuse.
c)
La rétine est la couche profonde.
Elle recouvre la chambre postérieure. Elle contient les photorécepteurs sauf en avant où elle se termine selon une ligne dentelée : l’ora serrata.
2.
Les milieux de l’oeil : 3 milieux transparents
a)
le corps vitré : postérieur
En arrière du cristallin. Substance gélatineuse qui se forme chez l’embryon et dure toute la vie
 soutient la face postérieure du cristallin
 presse la couche rétinienne contre la choroïde : participe à la pression oculaire qui s’oppose à
l’écrasement de l’oeil.
b)
cristallin :
En situation médiane.
Forme de lentille biconvexe de 10 mm de diamètre, et d’épaisseur variable, proche de 5 mm. Il peut
changer son rayon de courbure permettant l’accommodation ( avec l’âge). Il est entouré par une
capsule mince, élastique de collagène. Il est suspendu dans l’oeil par un ligament suspenseur annulaire : la zonula.
 au repos : le ligament est tendu, le cristallin aplati, la vision de loin est nette (muscles ciliaires relâchés)
 accommodation : la contraction des muscles ciliaires permet le relâchement du ligament.
Le cristallin prend sa courbure de repos : la vision de près est nette.
Pathologie :
 Cataracte : perte de transparence du cristallin.
 Presbytie : perte de la souplesse du cristallin à partir d’un certain âge.
c)
humeur aqueuse : antérieure
De composition comparable au plasma, entre cornée et cristallin, dans la chambre antérieure. Elle
est sécrétée par les corps ciliaires, renouvelée en permanence et réabsorbée (par le canal de
Schlemm). Elle fournit des nutriments et l’O2 à la cornée. Les troubles de la circulation et de la réabsorption de l’humeur aqueuse sont à l’origine d’une augmentation de pression et de pathologie
grave : le glaucome.(pression normale : 20 mm Hg)  vision floue et céphalée (diagnostic par prise
de pression en appuyant sur la cornée après anesthésie locale – par tonomètre).
3.
L’iris
C’est un diaphragme coloré en fonction de la quantité de pigment mélaniquesen brun ou en bleu. Il
est percé en son centre par la pupille, de diamètre variable grâce à 2 systèmes de muscles lisses :
 sphincter périphérique annulaire  calibre  : innervation SN parasympathique
 muscles dilatateurs radiés du centre vers la périphérie : innervation sympathique.
des anticholinergiques dilatent la pupille : permet l’examen des structures internes de l’œil.
4.
Muscle ciliaire
Muscle lisse à 2 faisceaux :
 faisceau antérieur : fibres longitudinales
 faisceau postérieur : fibres circulaires.
quand les fibres longitudinales se contractent, elles font avancer le cristallin qui va se trouver dans
une partie plus rétrécie de l’oeil : le rayon de courbure augmente  accomodation.
quand les fibres postérieures circulaires se contractent : ressere le cristallin sur lui-même : il bombe.
 détend le ligament suspenseur dans les 2 cas et le cristallin bombe car le ligament suspenseur est
relâché.


parasympathique  contraction (atropiniques empêchent la contraction : vision floue).
sympathique  relâchement.
5.
Rétine
Partie sensorielle. Elle n’existe pas tout à fait en avant de l’œil : elle s’arrête avant le cristallin. (ora
serrata)
Transparente, incolore, 10 couches.
Les cellules sensorielles sont les plus profondes, au contact de la chambre noire : la lumière doit
traverser l'ensemble des 9 autres couches avant d’atteindre les photorécepteurs.
2 régions particulières :
 la papille = tache aveugle. Partie dépourvue de récepteurs, à la partie postérieure de l’oeil. C’est
l’origine du nerf optique, avec un trou dans la sclérotique où passent également l’artère centrale
de la rétine et la veine centrale de la rétine. Elle est blanchâtre à l’examen du fond d’œil.
 la macula : 4 mm en dehors de la papille : zone rougeâtre ovalaire (2,5 mm long x 1,5 mm haut).
Elle contient beaucoup de cellules sensorielle. La fovea (jaune) est une dépression centrale où il
n’y a que des cônes.
6.
Muscles oculomoteurs
6 muscles oculomoteurs extrinsèques de type strié (squelettiques) s’insèrent sur la sclérotique et se
fixent en arrière sur un anneau cartilagineux et fibreux du fond de l’orbite.
 Droit supérieur
 Droit inférieur
 Droit interne
 Droit externe
 Grand oblique
 Petit oblique.
Ils sont innervés essentiellement par la 3° paire : nerf moteur oculaire commun. La 6e paire (MOE)
innerve le droit latéral et la 4e paire (pathétique) le grand oblique.
Pathologie :
 strabisme = défaut de fonctionnement coordonné des muscles
 diplopie : 2 images.
7.
Vascularisation
Par l’artère centrale de la rétine – exclusivement - qui se distribue en 2 plans dans la rétine :
 superficiel : entre humeur vitrée et rétine
 moyen : un peu plus profond : vascularise la couche des cellules bipolaires.
Les cellules sensorielles, profondes, ne sont pas vascularisées, mais nourries par imbibition à partir
du réseau choroïdien.
La macula est pratiquement avasculaire
Il n’y a pratiquement pas d’anastomoses : artères terminales  perte fonctionnelle irrémédiable en
cas d’ischémie.
La vascularisation est visible au fond d’oeil : examen à l’ophtalmoscope.
D.
HISTOLOGIE
1.
Les 10 couches rétiniennes
La lumière doit traverser toutes les couches pour atteindre les photorécepteurs.
1. membrane limitante interne du côté du corps vitré.
2. couche des fibres du nerf optique : axones qui convergent vers la papille pour former le II.
3. couche des cellules ganglionnaires : noyau de ces neurones (2eme neurone)
4.
5.
6.
7.
8.
9.
couche plexiforme interne : synaptique entre cellules ganglionnaires et cellules bipolaires
couche granuleuse interne : noyaux des cellules bipolaires (1er neurone)
couche plexiforme externe : synaptique entre cellules bipolaires et photorécepteurs
couche granuleuse externe : noyaux des photorécepteurs
membrane limitante externe : sépare les photorécepteurs en 2 parties
couche des cônes et des bâtonnets : couche photosensible transformant l’énergie des photons en
énergie électrique.
10.épithélium pigmentaire. C’est une couche très importante
 adhère à la choroïde1, permet le transfert des éléments nutritifs à partir des vaisseaux choroïdiens, participe au renouvellement de la vitamine A et des disques de rhodopsine des
cellules sensorielles.
 la couleur noire est due aux pigments de mélanine  anti-réflexion des stimuli lumineux.
2.
Les cellules sensorielles
a)
Les bâtonnets : f orme cylindrique.
 L’article externe contient une pile de disques dont la membrane est une bicouche contenant des
grands fragments protéiques qui supportent les pigments visuels : la rhodopsine.
 le cil connectif : zone jonctionnelle avec
 l’article interne : beaucoup de mitochondries
 le corps cellulaire (noyau)
 l’expansion interne
b)
Les cônes
Les disques sont remplacés par des replis de la membrane cellulaire  aspect dentelé.
type d' iodopsine qui participe à la vision colorée.
Absorption des différentes structures :
 bâtonnets : 497 nm
 cônes bleus : 455 nm
 cônes verts : 530 nm
 cônes rouges : 625 nm.
Chaque cellule, cône et bâtonnet, comprend 2 parties :
 externe (article externe) : disques ou replis membranaires
 interne (article interne) : très riche en mitochondries – proches du noyau cellulaire.
la séparation se fait par une portion rétrécie contenant un cil.
(Il existe aussi d’autres cellules, horizontales et amacrines, dans les zones de jonction synaptiques,
qui participent à des phénomènes d’inhibition ou d’activation des signaux lumineux à l’intérieur de
la rétine).
E.
ANATOMIE FONCTIONNELLE
1.
Répartition des cônes et des bâtonnets
130 Millions de bâtonnets
6,5 Millions de cônes
 à la périphérie :
 surtout des bâtonnets
 fonctionnent essentiellement en lumière faible
 leur densité  vers la macula
 macula
 uniquement des cônes  absorption de la couleur, vision précise et fine.
 leur densité  en s’éloignant de la macula.
2.
Fonctionnement des cellules sensorielles
a)
Luminosité
 Les bâtonnets ne nécessitent qu’une intensité lumineuse faible : 1 photon  1 signal détectable
: vision crépusculaire (nocturne). Ils ne fonctionnent plus en lumière intense - ils donnent des informations sur les déplacements lents.
 cônes : signal 100 fois plus fort  fonctionnels uniquement en lumière forte.
1
 Les décollements de rétine se font entre l’épithélium pigmentaire et la couche des photorécepteurs Intervention rapide sinon  cécité.
b)
Vitesse de réponse
Les cônes sont 4 fois plus rapides que les bâtonnets : ils signalent des variations rapides d’intensité
élevée et des déplacements rapides d’objets.
c)
Sensibilité à la couleur de la lumière

-vert ( couleurs grisâtres la nuit).

 420 nm (bleu)
 535(vert)
 565 (rouge)
 vision trichromatique – seuls les cônes sont sensibles à la couleur.
L’absence ou la faible quantité d’un pigment  dyschromatopsie (daltonisme : surtout chez garçons car transmis par l’X).
3.
La macula
région la plus mince de la rétine
Dépression en son centre = fovea, tache jaune au fond d’oeil.
Densité importante des cônes  ils s’allongent, ce qui augmente leur pouvoir de discrimination, se
couchent les un sur les autres. Ils perdent leur forme conique.
A ce niveau, les cellules ganglionnaires et bipolaires sont déportées en dehors (ce qui crée la dépression). Les photons frappent directement chaque cône :  la probabilité qu’un photon touche un
cône.
 vision épicritique (fine).
4.
Cellules bipolaires et ganglionnaires
A la périphérie :
 plusieurs photorécepteurs sont en contact avec une cellule bipolaire
 plusieurs cellules bipolaires sont en relation avec une cellule ganglionnaire.
Rétine centrale : un photorécepteur est en relation avec une cellule bipolaire, en relation avec une
cellule ganglionnaire.
En vision périphérique :
un grand champ est perçu par un petit nombre de cellules
  de la précision spatiale  du seuil de détection pour la luminosité.
rétine centrale :
champ étroit - une forte intensité est nécessaire pour impressionner la rétine.
 les cellule bipolaires et cellules ganglionnaires sont le 1er lieu de traitement de l’information visuelle.
F.
LES PIGMENTS VISUELS
1.
Vitamine A
N’existe que dans les tissus animaux. (les végétaux possèdent un précurseur : le carotène)
Stockée au niveau du foie qui la libère en fonction des besoins
Existe sous 2 formes A1 et A2 (rétinol 1 et 2) qui diffèrent par une double liaison.
C’est un cycle et une chaîne latérale – terminée par une fonction alcool :
CH2OH
11
A1
La vit A est oxydée en rétinal 1 et 2 qui existe sous 2 formes selon que la liaison 11 est en cis ou en
trans.
H
C
11
O
Rétinal
Le rétinal 11 cis se combine à une lipoprotéine enchâssée dans les replis membranaires, l’opsine
pour former la rhodopsine (les phénomènes sont comparables dans les cônes).
La forme trans est détachée de l’opsine.
L’absorption lumineuse transforme la forme cis en forme trans  dissociation rétinal - opsine.
 = photo-isomérisation
 phénomène rapide (6 picosecondes)
 phénomène aléatoire, dépendant du nombre de photons.
Le pigment est dit blanchi sous forme trans : il ne peut plus absorber : les bâtonnets ne sont plus
fonctionnels dans la lumière.
L’opsine (intracytosolique) active la protéine G, ce qui aboutit à 1 ddp.
La forme trans est reconvertie en forme cis par des enzymes (isomérases) au niveau des cellules de
l’épithélium pigmentaire :
 en plusieurs minutes
 nécessite de l’ATP.
2.
Fonctionnement électrique
a)
dans les bâtonnets
Au repos, un phénomène actif fait sortir Na+ du
segment interne  ddp transmembranaire de –
Ca 2+
30 mV.
Ce Na+ est réabsorbé au niveau du segment externe. Le cil est une zone relativement imperméable
 boucle de courant ionique = boucle de courant
sombre.
 ddp de -30 mV de part et d’autre de la membrane, qui permet de maintenir l’ouverture des
cil
canaux calciques dans le segment externe.
(laisse
passer
Arrivée d’un photon  photo isomérisation et
synthèse
ATP)
de disques
dissociation opsine-rétinol
 activation des protéines G membranaires :
transducine :  de l’activité phospho diestérase :
Na +
coupe le GMPc et  GMPc  5’ GMP inactif :
 fermeture des canaux qui permettent
d’absorber le Na : il reste excrété, mais n’entre
plus dans le segment externe  hyperpolarisation de la cellule (du segment externe)  ddp 
de – 30 jusqu’à - 90 mV : ce seuil permet la propagation de l’influx nerveux.
(c’est la seule cellule de l’organisme qui répond
à une stimulation par une hyper-polarisation.
Cette hyperpolarisation est transmise aux cellules bipolaires qui vont répondre par une dépolarisation habituelle.
Le segment externe est au contact des cellules pigmentaires : ++ car la partie profonde de la rétine
n’est pas vascularisée. Les pigments (vit A) sont renouvelés au contact des cellules pigmentaires.
De nouveaux disques sont formés en permanence en s’ajoutant au niveau proximal. Les vieux
disques, externes, sont phagocytés, le vit A est recyclée, la rhodopsine régénérée
 turn over des disques à partir de l’extrémité proximale.
b)
Dans les cônes
Le fonctionnement est voisin. Le pigment est différent. Selon les cônes : 3 types d’opsine.
bleu : 420 nm
vert : 535 nm
rouge : 565 nm.
G.
LES VOIES OPTIQUES
Elles sont de 2 types : à fonction visuelle et d’autres non visuelles.
1.
Organisation
 Cônes et bâtonnets sont les photorécepteurs. Ils sont considérés par certains comme des neurones, pas pour les autres. Ils s’articulent avec
 1er neurones : cellules bipolaires  synapses avec :
 cellules ganglionnaires : 2e neurones. Leurs axones sont au contact du vitré. Ils convergent vers
la papille, où ils émergent pour former le nerf optique. Il est accompagné de l’artère et de la
veine rétinienne : c’est la seule voie de passage entre l’œil et son environnement. C’est une zone
très fragile car il y a un équilibre entre la pression artérielle et la pression dans le globe oculaire :
une augmentation de pression (glaucome) risque de  vascularisation  cécité. Le nerf véhicule
les informations de la totalité de l’oeil. Les neurones du nerf optique sont pourvus d’une gaine
de myéline : le nerf optique est une émanation du cerveau. Il est entouré de dure mère (elle fusionne avec la sclérotique), pie mère et arachnoïde. Les nerfs optiques convergent et forment
 le chiasma : à ce niveau, les nerfs échangent des fibres 
 les bandelettes optiques se terminent dans les corps genouillés externes du thalamus où se fait
une synapse 2e - 3e neurone  le trajet devient intracérébral :
 radiations optiques : 2 faisceaux qui se terminent dans le cortex des lobes occipitaux :
 aire visuelle primaire (zone 17) : elle permet l’analyse du signal nerveux.
 les aires 18 et 19 : associatives de Brodman. Elles entourent l’aire 17 et permettent l’analyse de
l’information visuelle.
2.
Systématisation : Rétinotopie2
Il faut bien distinguer rétine (nasale et temporale) et champ visuel (temporal et nasal).
La rétine nasal perçoit le champ temporal, ses fibres croisent au niveau du chiasma.
la rétine temporale perçoit le champ nasal – ses fibres ne croisent pas.
Les fibres nerveuses entre rétine et lobe occipital sont disposées d’une façon précise : la connaissance de cette organisation permet de connaître l’origine d’une lésion en cas d’atteinte visuelle.
a)
Nerf optique
On individualise 10 faisceaux qui véhiculent les informations de l’oeil unique.
 Faisceaux de la vision binoculaire :
 faisceau central maculaire divisé en 4 zones :
 nasales : supérieure et inférieure : perception du champ visuel temporal inférieur
et supérieur.
 temporales : supérieure et inférieure
 rétine périphérique :
 nasale : supérieure et inférieure
 temporale : supérieure et inférieure
 Une portion périphérique de fibres transportent les informations du champ visuel monoculaire
(les autres sont impliqués dans la vision binoculaire) : hémichamp visuel temporal supérieur et
inférieur.
b)
Chiasma
Les fibres provenant de la partie nasale de la rétine croisent : décussation des fibres nerveuses.
Les fibres provenant de la partie temporale de la rétine se projettent sur le lobe temporal du même
côté.
 la décussation est partielle.
c)
Bandelettes optiques
chaque bandelette transporte les informations provenant de l’hémirétine temporale homolatérale et
de l’hémirétine nasale controlatérale. Elles se rendent au thalamus : noyaux gris de la profondeur du
cerveau, recevant toutes les informations sensorielles et sensitves ( au niveau des corps genouillés
externes)
 le cortex gauche perçoit l’hémichamp visuel droit.
d)
Après les corps genouillés
Les radiations optiques (les supérieures véhiculent les informations de l’hémichamp visuel supérieur et inversement) véhiculent les informations visuelles vers le lobe occipital, dans la substance
blanche : aire 17 de Brodman.
Le cortex occipital est le lieu de projection de toutes les voies optiques proprement dites, disposées
en 6 couches (couleur – mouvements – formes..). La vision maculaire est beaucoup plus représentée
que la vision périphérique (cf homonculus de Penfield).
3.
Localisation des lésions
La connaissance de l’anatomie des voies optique et de leur systématisation parmet de comprendre
les anomalies visuelles rencontrées en pathologie.
chaque aire visuelle occipitale reçoit les informations issues de l’hémichamp visuel controlatéral (perçues par la rétine nasale d’un
oeil et la rétine temporale de l’autre)  le cerveau droit voit ce qui se passe à gauche. (Décision Neuro p 84)
2
Champ visuel normal
Section du nerf optique  cécité
monoculaire
 perte de l’hémichamp temporal homonyme et
de la vision stéréoscopique
  de l’acuité visuelle
 difficulté d’appréciation des distances.
i
Exemple : lésion du nerf optique gauche :
ii
Lésion au niveau du chiasma
 perte de la vision des champs temporaux :
atteinte des fibres issues des 2 ½ rétines nasales.
hémianopsie bitemporale.
iii lésion de la bandelette optique :
 perte de la totalité d’un hémichamp : atteinte
des fibres issues de la ½ rétine nasale d’un côté
et de la ½ rétine temporale opposée
hémianopsie latérale homonyme
iv Lésion des fibres maculaires :
 scotome central : zone centrale aveugle (ce
n’est pas une zone noire, mais une absence de
perception visuelle).
4.
Divergence des informations
Plus on s’approche du cortex, plus le nombre de cellules augmente (en particulier au niveau des
corps genouillés).
La surface de la rétine est de 944 mm²
le cortex visuel fait 65 cm²
 surface de projection >> surface rétinienne : agrandissement par 7.
La macula (0,3 % de la rétine) occupe le 1/3 de la surface visuelle occipitale.
 les voies optiques participent au traitement de l’image
5.
Voies optiques secondaires
20 à 30 % des fibres ganglionnaires quittent la bandelette optique.
 une partie vont aux tubercules quadrijumeaux antérieurs
 orientation spatiale
 réflexes oculomoteurs pour la musculature extrinsèque  permet les mouvements conjugués des yeux.
 ou vont aux centres pupillomoteurs : certaines fibres partant du tubercule quadrijumeau
 vont au centre végétatif constricteur (parasympathique)
 d’autres vont dans la moelle au centre dilatateur (sympathique).
 à la base des réflexes photomoteurs.
 une partie va au noyau supra-chiasmatique : rôle dans l’alternance jour nuit : régulation des variations nycthémérales (sécrétion de mélatonine, de cortisol...) : rôle dans l’hibernation de certaines espèces animales.
 une partie va à la formation réticulée et au cervelet : participe à la vision inconsciente  vision
sous corticale.
H.
CONCLUSION
La rétine est une expansion du cerveau
70 % des récepteurs sensoriels appartiennent à la rétine.
Il existe 2 rétines qui différent :
1. par la répartition des cônes et des bâtonnets
2. par la nature des récepteurs : les cônes permettant une vision fine et rapide.
3. par le type de pigment
 la perception de la couleur provient essentiellement de la vision maculaire
 la périphérie ne permet la perception colorée que par les cônes qui s’y trouvent
4. par les cellules ganglionnaires et bipolaires traitant l’information :
 en périphérie : une cellule bipolaire reçoit l’information de plusieurs bâtonnets  champ
étendu et peu précis mais de grande sensibilité.
 macula : 1 cône  1 cellule bipolaire  1 cellule ganglionnaire  champ étroit avec une
très bonne discrimination.
5. par les trajets neuronaux
6. par les projections corticales
7. par les mouvements :
 intérêt d’avoir 2 rétines : voir quelque chose dans le champ périphérique, de façon globale (ne
pas se cogner en se déplaçant). Si un élément intéressant est perçu dans le champ périphérique : les
yeux se déplacent et l’analyse se fait avec la vision maculaire.
I.
TRAITEMENT DE L’IMAGE
1.
Convergence de la lumière sur la rétine
 réfraction
 inversion
 accommodation
a)
Vision lointaine
L’oeil humain est mieux adapté à la vision de loin : le ligament suspenseur du cristallin est tendu ;
le cristallin est aplati, les muscles au repos.
Le point à partir duquel on n’a plus besoin d’accommoder est le punctum remotum : à 6 m de l’oeil.
b)
La vision de près
nécessite 3 adaptations :
 accommodation par les muscles ciliaires qui se contractent  relâche le ligament suspenseur et
le cristallin bombe (parasympathique)
 contraction de la pupille : l’iris se ferme (parasympathique)   profondeur de champ (varie
en fonction de la quantité de lumière).
 convergence des yeux (muscles droits internes innervés par IIIe paire crânienne).
Ces adaptations sont des réflexes simultanés : à partir d’une image floue, ils permettent l’obtention
d’une image nette.
On peut voir à 20 - 25 cm : punctum proximum (fonction de l’âge : altération  presbytie). Entraîne de la fatigue.
c)
Pathologie
Normalement, l’image se forme sur la rétine.
 Myopie : l’image nette se forme en avant de la rétine car le cristallin a une puissance excessive,
ou l’oeil est trop grand.
  bonne vision de près, moins bonne vision de loin.
 Correction : lentilles concaves.
 Hypermétropie : l’image nette se forme en arrière de la rétine par incapacité du cristallin à
changer de forme ou globe oculaire pas assez profond.
  bonne vision de loin, mauvaise vision de près.
 Correction : lentilles convexes.
 Astigmatisme : inégalités des rayons de courbure des différentes parties, en particulier de la cornée (qui a le pouvoir de réfraction le plus important)
  une partie de l’image se forme devant la cornée et l’autre en arrière
 traitement : verres cylindriques ou lentilles qui rétablissent la sphéricité de la surface.
2.
Adaptation à la lumière ou à l’obscurité.
Dans la lumière intense, la rhodopsine est blanchie , le pigment est complètement dissocié  les
bâtonnets n’ont presque plus de pigment efficace, il n’y a plus que les cônes qui agissent.
 On dit que la rétine s’adapte automatiquement à la lumière.
a)
Le passage de la pénombre à la lumière intense
 éblouissement : aveuglement momentané.
 dans le sombre : la rétine est réglée en mode pénombre, les bâtonnets fonctionnent
 un grand nombre de signaux arrive en même temps : « déluge de signaux »  dégradation des
pigments : on ne voit plus rien.
 Puis mécanisme de compensation :
 de sensibilité rétinienne (nombre de pigments disponibles )
 interviennent des neurones rétiniens inhibiteur des bâtonnets et activateurs des cônes (cellules amacrines et horizontales).
 réflexe pupillaire : la fermeture de la pupille  lumière incidente.
durée du processus : 1 min. - efficacité max. : 5 à 10 min.
b)
Le passage de la lumière intense à l’obscurité
 d’abord : on ne voit rien (les pigments sont décolorés et les neurones inhibiteurs ont déprimé les
bâtonnets) : il faut que la rhodopsine s’accumule :  de la sensibilité rétinienne. C’est une adaptation lente, en 20 à 30 min., maximale en 1 h.
 réflexe pupillaire : dilatation de la pupille  lumière incidente.
c)
Cécité nocturne
Une carence en vitamine A (défaut d’apport)   fonctionnement du rétinal  dysfonctionnement
des bâtonnets
 au départ : réversible
 dégénérescence définitive des bâtonnets si correction trop tardive.
3.
Vision stéréoscopique, binoculaire
La vision stéréoscopique permet d’appréhender le relief, l’espace.
Chaque oeil a un champ visuel.
Une partie du champ visuel est vue par les deux yeux. Seul le champ périphérique perçu par le côté
nasal de la rétine est vu par un seul oeil.
2 images différentes sont perçues par les yeux : disparité binoculaire. Du fait du croisement au
niveau des voies optiques, la formation de l’image se fait sur le même cerveau qui perçoit la différence entre les 2 images. La confrontation au niveau cortical de ces 2 images, leur fusion permet
l’appréciation des distances, la vision en relief. En cas de strabisme, la vision trop différente des 2
yeux fait que le cerveau annule une image.
Il y a des individus stéréo aveugles.
en cas de perte d’un œil : perte de la vue stéréoscopique : difficulté d’appréciation des distances
mais interviennent aussi des éléments cognitifs.
Il y a des images vues par les 2 yeux qui sont identiques : c’est le plan de fixation.
Des cellules corticales (6 couches distinctes) voient et comparent ce qui se passe en avant du plan,
d’autres en arrière : ce sera flou devant et derrière.
La vision stéréoscopique nécessite une bonne convergence des 2 yeux. Elle varie selon les sujets.
La perte d’un oeil  perte de la vision stéréoscopique. Persistent des informations cognitives, des
signaux repères.
4.
Adaptation à la vision des couleurs
3 types de cônes : vert, bleu, rouge, avec iodopsines différentes.
En fait 3 éléments sont à considérer :
 Brillance : du blanc au noir. C’est ce qui fait qu’une même couleur est obscure ou claire;
 Saturation : distance entre le gris et la couleur
 tonalité chromatique
a)
Rappel sur la couleur :
 technique soustractive : cf. peintre
1 ou plusieurs pigments qui retiennent les longueurs d’onde (beaucoup de pigment  noir :
tout est absorbé). Les fondamentales sont bleu, rouge et jaune (secondaires : vert, violet,
orange). Idem avec des filtres.
 technique additive : cf. télévision.
couleurs à spectre étroit, une couleur s’ajoute aux autres pouvant aboutir au blanc. Fondamentales : bleu rouge et vert  mélange : magenta, jaune, cyan.
Si on veut mélanger des couleurs :
 disques tournants : si le disque tourne vite  blanc - gris.
 technique des pointillistes (Seurat) : si on se recule on voit la couleur du mélange - si on se rapproche : petites taches de couleurs.
b)
Dans l’oeil
il existe une division des couleurs.
La fusion des couleurs ne se fait pas dans la rétine (les cônes analysent les couleurs).
Les cellules ganglionnaires sont de deux types :
 magnocelulaires : grandes cellules qui additionnent les informations, pas sensibles aux
couleurs
 parvocellulaires : petites cellules qui recueillent l’information colorée des cônes (les 3
types d’information).
Dans l’aire V du cortex, il existe 6 couches et des sous couches. Les informations sont analysées à
des niveaux différents
 couches sensibles à la couleur et à la luminosité (pas sensible à la forme) reçoivent les fibres
parvocellulaires;
 couches sensibles à la forme mais pas aux couleurs ni au mouvement : fibres parvo et magnocellulaires.
 couches sensibles au mouvement : fibres magnocellulaires.
Au total, Marcel Seurat avait compris que le cerveau voit différemment formes et couleurs.
 on se rapproche : on voit les couleurs.
 on s’éloigne : on voit la forme et une couleur.
Le système des couleurs est moins performant que celui des formes : couleurs, forme, mouvement
se traitent dans des aires occipitales différentes.
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