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Dans le phénomène ‘couleur’ il y a 3 partenaires la lumière, l’objet et l’oeil Source lumineuse cerveau oeil lumière objet L’œil, organe de la perception lumineuse La lumière forme une image sur la rétine et stimule le système nerveux optique lumière œil cerveau La rétine épithélium pigmentaire membrane qui tapisse le fond de l’œil ≈ 250 mm reçoit la lumière et transmet l’information au cerveau photorécepteurs couche granuleuse 3 couches épithélium pigmentaire couche granuleuse cellules ganglionnaires cellules ganglionnaires corps vitré lumière Les cellules photoréceptrices ne recoivent qu’une lumière indirecte, rétrodiffusée par l’épithélium pigmentaire Épithélium pigmentaire photo-réceptrices (cônes et bâtonnets) signal Couche granuleuse cellules bipolaires Cellules ganglionnaires le prolongement forme le nerf optique lumière Cellules réceptrices : cônes et bâtonnets Cônes et bâtonnets Bâtonnets sensibles aux basses luminances bâtonnets mauvais pouvoir séparateur (≈3/10ièmes) cônes vision nocturne Cônes sensibles aux fortes luminances (≈100 fois moins sensible que les bâtonnets) bon pouvoir séparateur (10/10ièmes) vision diurne - couleur Macula (tâche jaune) centre de la vision bâtonnets bâtonnets cônes fovéa tâche jaune Bâtonnets répartis sur l’ensemble de la rétine Extrémité synaptique (120 millions) cônes tâche jaune Segment interne Cônes localisés autour de la ‘ fovéa ’ (≈ 6 millions) pigments photosensibles dans le segment externe segment externe fovéa Cil connecteur Segment externe bâtonnets bâtonnets CONE cône segment interne BATONNET bâtonnet Vision trichromatique 3 types de cônes sensibles à 3 couleurs différentes 426 530 560 nm S 1 L 40 M 20 Sensibilité de l’œil maximum ≈ 560 nm 1 cône bleu - 20 cônes verts - 40 cônes rouges vision normale déficience cônes M - vert déficience cônes L - rouge déficience cônes S - bleu homme 3 Les cônes animaux 2 oiseaux 5 hibou singe homme Cellules photoréceptrices segment interne synthèse des molécules mises en jeu dans la vision segment externe ≈ 2000 disques dans la membrane desquels se trouve la rhodopsine cône bâtonnet membrane pigments pigments membrane Les cellules photo-réceptrices sont situés dans le segment externe formés de disques empilés contenant la rhodopsine rétinal membrane Rhodopsine = protéine (opsine) + chromophore (rétinal) Récepteurs photoniques opsine rétinal Rhodopsine opsine + chromophore 11-cis-rétinal La rhodopsine protéine qui transforme l’énergie lumineuse en signal électrique hn Vertébrés = vision stimulation de la protéine G ‘transducine’ Bactéries = production d’énergie hn bactériorhodopsine gradient de H+ synthèse de l’ATP Rhodopsine : récepteur visuel des bâtonnets Opsine chaîne de 348 acides aminés formant 7 hélices a trans- membranaires a extrémité extra cellulaire a Protéine trans-membranaire extrémité intra-cellulaire Récepteurs photoniques Bâtonnets = rhodopsine opsine rétinal Rhodopsine opsine + chromophore 11-cis-rétinal Le chromophore est le rétinal Aldéhyde de la vitamine A opsine rétinal lié par une base de Schiff à un groupement lysine de l’opsine H+ RCHO + H2N-(CH2)4cis-rétinal opsine RCH=NH-(CH2)4rhodopsine L’activation de la rhodopsine est due à la photo isomérisation du rétinal forme repliée rotation de 180° entre les carbones C11 et C12 temps de commutation ≈ picoseconde (10-12 s) La vision Comment le signal optique se transmet au cerveau ? La photoisomérisation entraîne un écartement des 7 chaînes a Transmission du signal (≈ 10-9 s) l’absorption d’un photon par le rétinal active la rhodopsine (Rh - Rh*) qui active une protéine G, la transducine (T) qui se coupe en deux et active une enzyme, la phosphodiestérase (PDE) abaisse la concentration du nucléotide GMPc dans le segment externe GMPc = ouverture des canaux ioniques Na+ fermeture des canaux ioniques ouverts dans l’obscurité le courant de dépolarisation diminue et induit une hyperpolarisation du potentiel de membrane signal électrique d’hyperpolarisation = potentiel récepteur (-40 mV -80 mV) Le signal optique reçu par le récepteur (Rh) est transmis aux protéines G intracellulaires (T) qui activent les effecteurs GMPc Rh Rh* rhodopsine PDE = phosphodiestérase GTP = guanosine triphosphate T transducine PDE canal ionique GMPc = guanosine monophosphate cyclique GDP = guanosine diphosphate Réactions de phosphorylation - déphosphorylation GTP = guanosine monophosphate GTP = guanosine triphosphate GMPc = guanosine monophosphate cyclique Signal photonique Photo-isomérisation Modification de la concentration en GMPc dans le segment externe Fermeture des canaux ioniques Signal électrique Transformation du signal photonique en signal électrique à l’obscurité à la lumière GMPc rhodopsine inactive canaux ioniques ouverts (GMPc) -40 mV photo-isomérisation du rétinal hydrolyse du GMPc fermeture des canaux ioniques -80 mV blocage des cations passage des cations = dépolarisation hyperpolarisation fermeture des canaux ioniques Na+ potentiel récepteur Transmission du signal au nerf optique photorécepteurs synapse cellules horizontales cellules bipolaires cellules amacrines cellules ganglionaires nerf optique Transmission du signal à travers les synapses 1. Stockage du glutamate 2. Potentiel récepteur 3. Fusion des vésicules 4. Libération du glutamate 5. Fixation du glutamate sur les récepteurs 6. Nouveau potentiel récepteur 7. Inactivation enzymatique du glutamate 8. Recapture du glutamate Glutamate neurotransmetteur couplé aux canaux Na+ Les mécanismes de la vision 1. Photoréception photo isomérisation du rétinal Transformation du signal optique électrique 2. Transduction signal chimique - signal électrique 3. Message nerveux via les synapses (glutamate) 1 photon active 1 molécule de rétinal Amplification du signal plusieurs centaines de molécules de transducine 1 molécule de GMPc ferme 106 canaux Na+ Dans le phénomène ‘couleur’ il y a 3 partenaires la lumière, l’objet et l’oeil Source lumineuse cerveau oeil lumière objet Couleur = lumière + matière pour qu’un objet soit coloré, il faut qu’il soit éclairé mais là où il n’y a pas de matière, il n’y a pas de couleur En lumière blanche, la tomate paraît rouge car sa peau absorbe toutes les autres couleurs et ne réfléchit que le rouge éclairage magenta (rouge + bleu) tomate rouge queue noire Éclairage vert tomate noire queue verte éclairage jaune (rouge + vert) tomate rouge queue verte Éclairage bleu tomate noire queue noire Métamérisme Deux objets qui ont la même couleur à la lumière naturelle peuvent avoir de couleurs différentes en lumière artificielle La composition des lumières incidente est différente La lumière, onde ou corpuscule ? La longue histoire de la lumière E = hn n = c/l Nature de la lumière Isaac Newton - 1666 Introduit la notion de corpuscules de lumière ‘ la lumière est composée de petites particules ’ photons Christian Huygens - 1678 Onde remplissant l’éther Les lois de l’optique géométrique peuvent être démontrée en considérant que le verre ralentit la progression de l’onde Huygens Nature de la lumière Thomas Young (1773 - 1829) Met en évidence la nature ondulatoire de la lumière via les phénomènes d’interférence ‘franges d’Young ’ James Maxwell (1831 - 1879) rayonnement électromagnétique Max Planck Albert Einstein Rayonnement du corps noir Effet photoélectrique E = hn Dualité ‘onde-corpuscule’ Lumière = rayonnement électromagnétique champ électrique longueur d’onde l champ magnétique Onde fréquence n deux mesures longueur d’onde l (longueur) fréquence n (énergie) Corpuscule = photon E = hn n = c/l Le spectre électromagnétique l m EeV 10-7 cm-mm m 0,8-0,4m 102Å Å 10-2Å 10-3 0,1 1 10 103 104 La lumière visible L’œil humain n’est sensible qu’à un tout petit domaine allant de 0,4 à 0,8 m violet UV rouge IR Production de lumière Source chaude Filament métallique chaud Spectre Continu corps noir ampoule halogène Rayonnement du corps noir température de couleur 6.500 K Production de lumière Source froide Atomes Molécules Spectre de raies Lampes à décharge dans un gaz lampe à vapeurs de mercure (UV) Production de lumière Spectre combiné Sources mixtes Tubes au néon décharge + fluorescence tube fluorescent type ‘warm white’ Importance de l’illuminant dans la définition de la couleur Lumière blanche Sodium basse pression Sodium haute pression Mercure haute pression Interaction rayonnement - matière Source lumineuse cerveau oeil lumière matière chocs élastiques DE = 0 chocs inélastiques DE ≠ 0 Chocs élastiques : DE = 0 Modification de la vitesse : v < c indice optique optique géométrique dispersion de la lumière Modification de la direction opalescence diffusion incohérente diffusion cohérente iridescence Chocs inélastiques DE ≠ 0 1. Absorption hn DE Règle de Bohr hn = DE pigments peinture réflexion vitrail transmission Chocs inélastiques DE ≠ 0 2. émission spontanée luminescence DE hn Règle de Bohr hn = DE Chocs inélastiques DE ≠ 0 3. émission stimulée laser Règle de Bohr hn = DE Les chocs élastiques DE = 0 iridescence Optique géométrique dispersion Couleurs physiques
![B] Mécanismes de réception de la lumière par l`œil](http://s1.studylibfr.com/store/data/004008122_1-c8e3db34fa5cf688fb3a4102ae80c9b0-300x300.png)
