Physiologie de la vision

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 occipi-
tal), 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 controlaté-
ral.
Le croisement se fait au niveau du chiasma.
La vision binoculaire permet de mieux apprécier relief et distances : vision en 3 dimensions ou sté-
réoscopique.
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 occipi-
tale
 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 extrin-
sèque 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 = pho-
tons).
La quantité d’énergie dépend de la longueur d’onde. ont
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.
 2 types de lentilles :
10-14 10-8 10-6 10-2 102108
X,UV IR radar FM TV MAspectre visible
violet
400 nm bleu vert jaune vert
500 nm
jaune orange
600 nm rouge 700 nm
Indice de réfraction = vitesse des photons dans l'air
vitesse des photons dans le milieu

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 os-
seuse. 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+ respon-
sable 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 ter-
mine 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 annu-
laire : la zonula.
 au repos : le ligament est tendu, le cristallin aplati, la vision de loin est nette (muscles ci-
liaires 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 ré-
absorption 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)