Cours Thème 1 Séances 1 à 4

Séances 1 & 2 : DU STIMULUS AU CORTEX VISUEL & LA PERCEPTION DES COULEURS
Tapissant le fond de l’oeil qui est l’organe pair de la vision, la rétine est un organe / tissu nerveux formé de 3 couches de
cellules, dont les photorécepteurs, cellules sensibles à la lumière, occupent la couche la plus profonde. Ils sont de 2 types :
cônes et bâtonnets, dont la répartition varie en fonction des zones de rétine considérées.
A/ échelle du tissu « rétine »
On a 2 zones principales :
- la rétine centrale (= la fovéa), où il y a
essentiellement des
cônes qui interviennent lors des fortes intensités
lumineuses et qui permettent une bonne acuité
visuelle (vision des détails et des couleurs optimale)
- la rétine périphérique (près du nez ou
de la tempe), où il y a essentiellement des bâtonnets
(sensibilité supérieure aux cônes), intervenant aux
faibles intensités lumineuses, qui assurent une moins
bonne perception des détails.
L’importance de la rétine et de ses photorécepteurs
est soulignée par l’existence de pathologies comme :
-a/ le décollement de rétine ( images sombres,
impression de « voir des mouches », éclairs colorés
et détériorations de la vision)
- b/ le daltonisme, du à un dysfonctionnement
des cônes altérant la vision des couleurs
- c/ la DMLA, Dégénérescence Maculaire Liée à
l’Age, où les individus ont une perturbation de
la vision centrale (tache noire centrale dans le
champ de vision qui s’agrandit
progressivement), perte de vision des détails,
impression de manquer de lumière pour lire ..
-d/ la rétinite pigmentaire altérant la vision
quand l’intensité de la lumière est faible (donc
les bâtonnets), avec perte de champ visuel.
1ère ES / L Partie Cours Thème 1: Séances 1 à 4 Janvier 2015
REPRESENTATION VISUELLE
1

- La vision des couleurs se fait aux fortes intensités lumineuses grâce à la présence de 3 types de cônes respectivement
sensibles au bleu, au vert et au rouge, qui contiennent chacun un pigment de nature protéique sensible à certaines
longueurs d’onde. Les gènes dirigeant la synthèse de ces pigments appartiennent à une famille multigénique, car ils
présentent des similitudes dans leur séquence et dérivent d’un même gène ancestral qui a donné naissance à 3
pigments spécifiques, suite à des duplications et mutations. La comparaison de la séquence de ces gènes chez
différentes espèces permet de situer l’Homme parmi les Primates.
2

B/ échelle cellulaire de la couche la plus profonde de la rétine : les photorécepteurs
C/ échelle moléculaire au sein des cônes : les opsines
Les 3 types de cônes sont définis par la possession d’un pigment parmi 3 différents. Ces pigments sont des protéines
appelées opsines.
- a/ les
bâtonnets
- (95% des cellules de la couche, 120 millions), sont responsables de la vision nocturne, et ne sont
sensibles qu'à la différence entre obscurité et lumière, absorbant tous la même gamme de longueurs
d’ondes. En revanche, ils ont une plus grande sensibilité que les cônes, et sont donc plus adaptés à
de faibles quantités de lumière
- b/ les cônes
- cellules plus grandes, formant 5% des photorécepteurs, sont responsables de la vision de jour et
font la distinction entre les couleurs, en majorité au niveau de la "fovéa", où la lumière pénètre plus
facilement. La vision est à ce niveau plus précise, plus détaillée et plus sensible aux mouvements
que sur le reste de la rétine. C'est d'ici que provient la plupart de l'information visuelle arrivant au
cerveau. Il y en a 3 types respectivement sensibles au violet/ bleu (cônes bleus), au vert (cônes
verts) et au jaune/orangé/rouge (cônes rouges)
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Leur étude comparée chez différentes espèces permet d’affirmer que l’Homme est un Primate (p 35).
En effet, les séquences nucléotidiques des gènes R, V & B, codant respectivement les opsines rouges (R), vertes (V) ou
bleues (B), révèle de fortes similitudes (nombre de bases azotées communes des nucléotides de leur ADN très supérieure à
20 %) : on parle de gènes homologues.
On considère que les gènes actuels résultent de la duplication de gènes ancestraux dont les séquences ont divergé au
cours du temps par suite de mutations (changements au sein des bases azotées des nucléotides de leur ADN) successives.
Ainsi, plus le % d’homologie des bases augmente, plus la duplication à l’origine de 2 gènes est récente et inversement. Pour
les gènes codant les opsines humaines :
- les 96% de similitudes des gènes R & V permet de dire qu’ils sont homologues issu de la duplication récente d’un gène
ancestral (apparu avant, plus ancien). Tous les humains ayant ces 2 gènes, cette duplication est antérieure à l’apparition
d’Homo Sapiens.
-les 43 % de similitudes entre les gènes B & R, et 44% entre B & V indique que B est aussi apparenté à R qu’à V.
➱ ces 3 gènes homologues résultent de 2 duplications successives, suivies de mutations ayant permis à leurs séquences
respectives de diverger par la suite.
L’Homme forme un groupe avec d’autres espèces proches de Singes (groupe des Primates) car il partage avec eux le
caractère « possession des 3 gènes R, V et B ».
1 Ma = 10^6 ans = 1 million d’années
- Un objet est visible si et seulement s’il émet ou diffuse de la lumière sous forme de rayons captés par l’oeil d’un individu.
La vision du monde dépend des propriétés des photorécepteurs de la rétine, 3è couche traversée par la lumière (photons)
après 5 grandes couches transparentes (conjonctive, cornée, humeur aqueuse, cristallin et corps vitré) puis la couche de
cellules ganglionnaires ou multipolaires puis bipolaires.
- La rétine d’un oeil, tissu complexe à 3 couches cellulaires, contient des cellules sensibles à la lumière, les
photorécepteurs (cônes et bâtonnets), absents en un unique lieu appelé tache aveugle, convertissant des messages
lumineux ( intensité des photons et longueurs d’ondes) après capture par leurs nombreux pigments identiques
(rhodopsine pour les bâtonnets, opine bleue, verte ou rouge pour les cônes) en des milliers de messages de nature
électrique transmis des photorécepteurs aux cellules bipolaires puis ganglionnaires dont les prolongements neuronaux
amènent ces messages complexes à un instant t dans le nerf optique de cet oeil.
- L'étude comparée des pigments rétiniens (opsines) permet de placer l’Homme parmi les Primates.
Séance 3 : VOIES ET AIRES VISUELLES
A/ Les voies visuelles : de l’oeil au cerveau
L'imagerie fonctionnelle du cerveau permet d'identifier et d'observer des aires spécialisées dans la reconnaissance des
couleurs, ou des formes, ou du mouvement.
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B/ Aires visuelles cérébrales et plasticité
Le cortex visuel contient plusieurs aires répondant spécifiquement aux différentes composantes du message du stimulus
visuel.
D’autres aires corticales ( = du cortex) participent à l’intégration des signaux et à l’élaboration de la perception visuelle :
principalement le cortex temporal et pariétal.
L’imagerie fonctionnelle du cerveau permet d’identifier et d’observer des aires spécialisées interagissant entre elles : V1,
aire visuelle primaire ; V2, et intervenant dans la reconnaissance des couleurs (V4), ou des formes (V3, V4) ou des
mouvements (V5).
Chez l’adulte, cette neuroplasticité se réduit fortement, mais demeure possible.
➱ Ainsi, l’apprentissage et les expériences individuelles modifient continuellement l’organisation corticale.
A l’échelle cellulaire, cette neuroplasticité correspond à un remodelage des connexions (et non à une augmentation ou
diminution du nombre de neurones), transformant les réseaux de neurones, donnant une orientation nouvelle à la
circulation de l’information.
Le système nerveux et notamment les connexions entre les neurones varient au cours de la vie. On n’établit jamais plus de
connexions dans sa vie que lors de l’apprentissage de la parole, de l’équilibre de la marche lorsqu’on est dans la petite
enfance. On dit que le cerveau est doué d’une capacité à se réorganiser et à évoluer en permanence : on parle de plasticité
cérébrale.
1/ Mise en évidence de cette plasticité
Les récepteurs sensoriels en périphérie du corps captent des informations provenant de l’environnement. Ils arrivent au
niveau du cortex après avoir franchi les relais intermédiaires. L’ organisation du cortex est déterminée par le génome
caractéristique de l’espèce. Mais des variations individuelles au sein de l’espèce (voir les cerveaux des vrais jumeaux qui ne
sont pas identiques) suggèrent que la structure du cerveau est aussi modulée par de facteurs environnementaux.
➱ C’est la plasticité cérébrale, propriété fondamentale du système nerveux (SN).
2/ Les facteurs pouvant modifier l’organisation neuronale
Lire est une activité complexe nécessitant un décodage des signaux visuels et une association de ces signes à un sens.
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