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La vision
Optique visuelle
Voir TD
Anatomie macro et microscopique des centres nerveux
C’est la 1ere sensibilité de l’homme
Centre périphérique : la rétine
Pour étudier cette fonction, on injecte de la proline radioactive dans l’œil. Cet acide aminé
est incorporé dans la rétine est passe dans tout le système, nous permettant de voir
l’intégralité des structures mises en jeu. L’information passe par le nerf optique, tractus
optique, corps genouillé latéral, et va jusqu’au lobe occipital.
Les neurones photorécepteurs, et les neurones de soutien sont nécessaires à la vision. Ces
neurones représentent une organisation laminaire en 8 couches.
La rétine est une couche mince assez transparente qui tapisse le fond de l’œil. Cette fine
couche et composé de 8 couches qui sont en 3 parties : couche de cellule ganglionnaire,
couche de cellule interne et couche de cellule externe.
En partant du centre de l’œil à la périphérie il y a des couches de fibre optiques (terminaison
axonale), ces axones viennent des neurones placés sur la couche des cellules
ganglionnaires, puis il y a la couche des cellules bipolaires. Entre ces cellules
ganglionnaires, et les cellules bipolaires, il y a une couche plexiforme, ce sont des régions de
contacts synaptiques. Dans cette couche on va trouver des cellules de petite taille n’ayant
pas vraiment de terminaison : cellule amacrine. On trouve aussi au niveau de la couche
plexiforme externe des cellules dites horizontales.
Il y a la couche des cellules photoréceptrices, car on trouve les corps des photorécepteurs,
du point de vue anatomique, il y en a deux types :
• Les cônes
• Les bâtonnets
Cônes et bâtonnets
Dans la rétine se trouvent des cellules nerveuses réceptrices spécialisées : les cônes et les
bâtonnets, qui contiennent des substances photosensibles. Ces cellules nerveuses sont nommées
ainsi en raison de leur forme.
Les bâtonnets mesurent environ 0,06 millimètres de longs et 0,25 millimètres d'épaisseur. Les cônes
sont plus courts et plus larges. Il y a environ 120 millions de bâtonnets dans un œil. Ils fonctionnent
lorsque la lumière est faible et perçoivent le noir et le blanc.
Il y a environ 7 millions de cônes dans chaque œil. Ceux-ci fonctionnent en pleine lumière. Ils
permettent de voir les couleurs. Les cônes contiennent un pigment appelé rhodopsine, qui est
décomposé et décoloré à la lumière. Ce procédé de décomposition crée un potentiel électrique qui
transforme l'énergie lumineuse en impulsion nerveuse, cette impulsion est transmise au cerveau par
l'intermédiaire du nerf optique. Ces impulsions sont interprétées par le cortex visuel pour nous
permettre de voir.
L'achromatopsie est due à des défauts des cônes. Différentes catégories de cônes sont sensibles à
différentes couleurs : les daltoniens peuvent percevoir certaines couleurs et pas d'autres. Le
daltonisme est héréditaire et est rare chez les femmes. Une alimentation correcte est essentielle pour
garder une bonne vue.
Les cônes et les bâtonnets emploient un dérivé de la vitamine A pour convertir l'énergie lumineuse en
impulsions nerveuses. La vitamine se combine à une protéine pour synthétiser un pigment
photosensible dans les bâtonnets et à la rhodopsine dans les cônes. Les personnes qui ont une
alimentation trop pauvre en vitamine A ont une mauvaise vision nocturne.
Ce lieu est appelé couche des segments externes des photorécepteurs, puis au-delà, il y a
une zone très noire appelée épithélium pigmentaire.
Les axones des cellules ganglionnaires se projettent au niveau du cerveau antérieur. Les
cellules horizontales et les cellules amacrine traitent l’information, les 3 autres types servent
à conduire l’information.
Différence régionale de la rétine : Fovéa Périphérie
Nous allons séparer 2 régions que l’on appelle Fovéa, et l’autre que l’on appelle périphérie.
La Fovéa est la partie de la rétine qui se trouve à la verticale de l’autre côté ou entre la
lumière dans l’œil. Toute la lumière qui entre dans l’œil tombe sur cette partie. Autour de
cette partie, on trouve une périphérie à 360°. La Fovéa présente 2 caractéristiques. La rétine
à cet endroit est en invagination (plus fine). La population en photorécepteur est
exclusivement formée de photorécepteurs à cône. Cela va définir la qualité de notre vision.
La lumière doit parcourir toutes les cellules avant d’arriver sur les récepteurs (cônes et
bâtonnet).
Sur la Fovéa, il n’y a que des cônes.
Nous avons environ 125 millions de photorécepteurs, nous avons un rapport bâtonnet/cône
de 20/1.
Il y a une partie de la rétine qui est dépourvue de récepteur, cette zone est située de 15°
cotés externes, on l’appelle : tache aveugle. C’est l’endroit où entrent et sortent des
vaisseaux sanguins ainsi que le nerf optique.
Les circuits rétiniens :
Nous avons 125 millions de photorécepteurs, et 1 million de cellules ganglionnaires (gros
déficit). Cela va apporter de la richesse au système, car, au niveau de la fovéa nous avons
une relation simple 1 cellule photo réceptrice pour 1 cellule bipolaire pour 1 cellule
ganglionnaire, ce rapport de 1/1/1 n’est présent que dans la fovéa. Mais vers la périphérie,
nous avons un rapport de 1000/100/1 et à l’extrémité de la périphérie nous avons un rapport
de 10000/10/1. Il y a aussi des cellules horizontales et amacrine qui sont censées être des
cellules régulatrices de l’information sensorielle.
Nerfs, Chiasma et tractus optiques :
Le nerf optique : ce sont toutes des structures axonales qui quittent l’œil pour aller se
projeter sur des structures plus profondes. Ces réseaux d’axones vont se réunir au niveau
du chiasma optique qui a une forme en H. une partie de l’information va passer dû même
coté et autre partie va passer de l’autre coté via une décussation.
Les centres intermédiaires :
Ces centres se divisent en 4 :
Noyau supra chiasmatique : voie retino-hypothalamique, cette voie informe l’hypothalamus
de la quantité de lumière présente, cela régule nos rythmes de vie.
Pretectum : voies rétino-prétectale, le prectum est situé avant le tectum, nous avons des
noyaux qui forment d’autres circuits pour réguler l’ouverture de la pupille et l’accommodation
du cristallin
Colliculus supérieur : voie rétino-tectale, la voie du colliculus, donne les informations les plus
importantes : ce sont les informations pour le mouvement des yeux et de la tête pour pouvoir
suivre un objet en mouvement. Ce sont les voies les plus connues. On a un certain nombre
de fibres qui permettent la simultanéité : synchronisme des yeux
Corps genouillés latéraux (CGP) : voie rétino-thalamique, plus de 80 % des fibres qui sortent
de l’œil. Les informations vont vers les centres supérieurs.
La représentation rétinotopique du champ visuel :
Champ de la vision binoculaire
La vision n’est pas circulaire, car la vision peut être bloquer par les pommettes, le nez,
l’arcade sourcilière… le champ visuel n’est pas quelques choses d’homogènes. On a un
champ plus étendu du côté temporal, que du côté nasal. Si on regarde avec 1 seul œil, la
partie qui est proche du nez va être regardée par la partie périphérique du côté temporal
externe.
Déficit du champ visuel
3 - Neuropathie optique ischémique antérieure :
Lier à une atteinte des petits vaisseaux nourrissant la tête du nerf optique, donnant typiquement une
hémianopsie altitudinale brutale de l’œil malade, parfois une cécité complète. Une grande
étiologie à éliminer : la maladie de Horton (plus fréquente encore que l’OACR), sinon le plus souvent
complication de l’artériosclérose.
4 - Névrites optiques
Qu’elle soit antérieure (dite papillitte, car œdème papillaire au FO) ou postérieure (dite rétro bulbaire,
car FO normal), aiguë ou chronique, uni ou bilatérale, elle donne un scotome central de l’oeil
malade (parfois les deux), et donc une baisse d’acuité Voir cours pathologie papillaire…
A titre d’exemple, la NORB unilatérale de la SEP, la NO chronique bilatérale toxique éthylotabagique (cause la plus fréquente en France) ou aiguë au méthanol, la NO iatrogène à
l’éthambutol, vincristine, disulfirame…:
5- Atrophie optique compressive
Par compression orbitaire ou plus rarement par compression endocrânienne. Se souvenir (tombe en
QCM) du syndrome de Foster Kennedy qui traduit une lésion endocrânienne qui comprime le nerf
optique et entraîne une hypertension intracrânienne : on observe donc une atrophie optique du côté
de la tumeur, et un oedème papillaire par HTIC de l’autre.
2 - d Atteinte chiasmatique : demander IRM ! (Belle QR) :
1- L’étiologie en est le plus souvent compressive
Le syndrome chiasmatique, par compression de la partie médiane du chiasma, où décussent les
fibres de la rétine nasale, se traduit typiquement par une hémianopsie bitemporale
Mais initialement, on observe souvent un simple scotome bitemporal, puis une quadranopsie
bitemporale (supérieure en cas de compression inférieure). A un stade plus avancé, la compression
préférentielle d’un côté du chiasma est responsable d’une hémianopsie dépassée (cécité d’un oeil
et hémianopsie temporale de l’autre)
La compression peut être par un processus expansif soit infrachiasmatique (adénome
hypophysaire+++), soit suprachiasmatique (méningiome, anévrisme…), soit intrachiasmatiques
(gliome du chiasma).
2- Rareté : la compression bilatérale du chiasma se traduit par la rare hémianopsie binasale.
2 - e Atteintes des bandelettes et des radiations optiques :
En arrière du chiasma, cheminent ensemble les fibres qui voient l’hémichamp visuel controlatéral,
regroupées dans les bandelettes optiques, puis séparées ensuite en radiations optiques supérieures
(pour le champ inférieur) et inférieures (pour le champ supérieur). Les atteintes rétrochiasmatiques
sont révélées habituellement par une hémi ou quadrananopsie latérale homonyme.
1- Une atteinte de la bandelette optique droite est responsable d’une hémianopsie latérale
homonyme gauche (avec atteinte région maculaire) et vice versa
2 - Une atteinte des radiations optiques se traduit par une quadranopsie latérale homonyme
(sans atteinte de la région maculaire)… attention inversée de bas vers le haut…
- Une atteinte des radiations optiques inférieures droites se traduit par une quadranopsie latérale
homonyme supérieure gauche.
- Une atteinte des radiations optiques supérieures droites se traduit par une quadranopsie latérale
homonyme inférieure gauche.
2 - f Atteinte occipitale : la cécité corticale
Elle traduit une atteinte des deux aires visuelles occipitales, le plus souvent d’origine vasculaire au
niveau vertébro-basilaire.
On observe une cécité bilatérale brutale et complète associée à des réflexes photomoteurs directs
et consensuels conservés+++ (car la lésion se fait en arrière des corps genouillés latéraux), à un
fond d’oeil normal, à une anosognosie visuelle (le sujet … ne ressent pas vraiment qu’il est aveugle),
et parfois à des hallucinations visuelles.
L’expression imagée qui marque la mémoire : l’aveugle aux réflexes photo-moteurs normaux,
c’est la cécité corticale.
Les centres corticaux
Cortex striée ou aires visuelle primaire (17 ou V1). Ce cortex se trouve en position occipitale,
les voies qui se dirige vers ce cortex striée sont appelé voie thalamo-corticale.
Radiation latérale :
La partie de la vision inférieure et dans la partie de l’information inférieure du lobe occipital.
Ces 2 parties correspondent à une division du lobe occipitale, du a une scissure appelé
scissure gargarine. Certaines informations vont dans les centres 18-19 (centre secondaire
tertiaire). On appelle cortex extra strié : aire 18-19 V2, V3, V4, V5.
La fonction de la rétine :
La phototransduction :
C’est la capacité des photorécepteurs de transformer la lumière en énergie électrique. Cela
se passe au niveau des récepteurs.
Potentiel d’obscurité.
On s’est aperçu que lorsque les récepteurs étaient dans le noir, ils ont un potentiel de -40mv.
Si on émet un flash de lumière, cela produit un processus de polarisation voir
d’hyperpolarisation. Plus le stimulus est fort est plus l’hyperpolarisation est importante.
Le -40mv correspond donc au potentiel d’obscurité. Pour qu’elle raison ?
Il y a absorption des photons de lumières par un complexe rétinal-opsine. Dans le segment
externe, il y a un empilement de disques.
Le récepteur des photons est constitué par l'association d'une protéine, l'opsine, et d'un
chromophore, le 11-cis rétinal. Chez l'homme, il existe quatre pigments différents définis par
quatre protéines différentes associées au même chromophore. Ainsi, c'est la protéine qui
détermine les caractéristiques physiques de la lumière perçue. La rhodopsine est
spécifiquement portée par les bâtonnets. Les cônes possèdent des pigments sensibles à des
longueurs d'onde différentes et permettent ainsi la vision des couleurs. Chaque cône
n'exprime qu'un seul des trois pigments. On connaît un pigment sensible au bleu, au rouge
et au vert.
Quand un photon arrive au niveau des photorécepteurs, il interagit avec le pigment,
entraînant un changement de conformation du 11-cis rétinal transformé en tout-trans rétinal.
Ce dernier ne peut plus dans cette conformation être lié à la protéine. Il s'ensuit une série de
transformations chimiques conduisant à une activation de la protéine et à sa séparation du
tout-trans rétinal. Nous avons un complexe qui contient à l’intérieur une molécule appelée le
rétinène. Cette molécule est logée à l’intérieur de cette protéine. Cette molécule forme un
angle, lorsque la lumière arrive, l’énergie lumineuse est capable de modifier cette molécule.
À la lumière cette molécule prend une forme allongé (il n’y a plus d’angle).
L’opsine n’est qu’un support pour le rétinène.
La phototransduction au niveau des bâtonnets et des cônes :
L’opsine activée entraîne une activation d'une autre protéine, la transducine, apparentée à la
famille des protéines G. la transducine à son tour active une phosphodiestérase qui entraîne
une chute du taux intracellulaire de GMP cyclique. Le GMP cyclique assure l'ouverture de
canaux sodiques membranaires ; ainsi, la chute de son taux cellulaire conduit à la fermeture
de ces canaux et par suite à une hyperpolarisation cellulaire. Le résultat de cette
hyperpolarisation est une diminution de la transmission synaptique avec les cellules
bipolaires. Le photon entraîne donc une inhibition de la transmission synaptique, c'est-à-dire
un message négatif. La transduction du signal fait intervenir de nombreux messagers
successifs permettant l'amplification du signal. En effet, la réception d'un seul photon conduit
à la fermeture de plusieurs centaines de canaux sodiques.
Le GMPc permet dans l’obscurité l’ouverture du canal sodique. Cette entrée permanente de
sodium permet à la cellule de garder un potentiel d’obscurité a -40mv. Au début de la
dépolarisation, lorsque l’opsine et le rétinène sont activés par la lumière, cela agit sur la
protéine G qui active une phosphodiestérase. Lorsqu’il n’y a pas de GMPc, le canal se
ferme, l’entrée de sodium est stoppée. Comment se fait-il que la cellule passe d’une demipolarisation à une hyperpolarisation ?
Il y a des pompes qui sont entrain de remettre le sodium à l’extérieur. Cette différence de
charge tend vert une hyperpolarisation. Il peut y avoir des variations minimes à une variation
maximum. Nous sommes dans un système qui régule les flux ioniques.
Quelle est la différence entre les bâtonnets et les cônes ?
La différence vient de la qualité de la protéine qui contient l’opsine. Les bâtonnets ont tous la
même opsine (homogène). Les cônes qui représentent un nombre beaucoup moins grand
que les bâtonnets regroupent 3 opsines différentes. Elles sont sélectives au passage de
certaines longueurs d’onde (couleur).
Spécialisation des cônes et des bâtonnets :
Il y a différents types de vision :
• La vision scotopique : vision nocturne
• La vision photopique : vision diurne
• La vision mésopique : intermédiaire
Dans la vision scotopique ce sont presque que les bâtonnets qui sont activés. Dans la vision
diurne, seuls les cônes sont utilisés (bâtonnet sont saturé par la luminosité, donc inhibée).
Dans la vision mésopique nous utilisons les deux systèmes : bâtonnet et cône, mais avec
une prédominance de cônes.
Bâtonnet
Cône
Grande
Faible
Sensibilité à la lumière
Élevé
Moyen bas
Contenu en photopigment
Grande
Faible
Amplification
Faible
Grande
Résolution temporale
Faible
Grande
Résolution spatiale
(acuité)
Absent (1 pigment)
Présent (3 pigments)
Sensibilité chromatique
Adaptation à l’obscurité et à la lumière :
Si on passe d’une lumière forte à l’obscurité, il faut quelques minutes pour se réadapter.
Pour l’inverse : obscurité à la lumière forte, le processus est bien plus rapide. C’est pour cela
que l’on dit que les cônes, ont une résolution temporale beaucoup plus rapide.
Traitement de la vision dans la rétine :
Les champs récepteurs des cellules bipolaires. Du point de vue anatomique il y a 2 types de
cellules bipolaires : bipolaire centre On, et bipolaire centre OFF. Une cellule qui est
dépolarisée va libérer plus de neurotransmetteur (glutamate). Lorsqu’il y a de la lumière, il y
a une hyperpolarisation.
Les cellules ganglionnaires, sont, des cellules qui vont récupérer une information et la
renvoie vers les centres supérieurs. La communication entre la cellule bipolaire et la cellule
ganglionnaire, se fait via le système glutamatergique qui a un effet régulateur dans certains
cas.
On place un chat sur un support, et on lui envoie des informations visuelles, on regarde
l’activité nerveuse de son nerf optique. D’après les informations récupérer par les
chercheurs, on définit un centre On et un Centre OFF.
Après toutes les recherches, on s’aperçoit que le stimulus le plus efficace est un disque
Centre
Périphérie
Les chercheurs se sont rendu compte que la structure était faite en centre ON, et en
périphérie OFF. Selon ou il mettent leur électrode cela donne des résultats inversés centre
OFF, et périphérie ON. Ce système ON, OFF, permet de visualiser des contrastes, on sait
qu’il y a des cellules a gros calibre que l’on appel M et des cellules à petit calibre que l’ont
appelle P. Les cellules les plus petites récupèrent les informations centrales. Il y a presque
une organisation de taille adaptée, cette organisation anatomique répond différemment. Les
cellules de type M, donne des répondes de types phasiques, leur fréquence monte
rapidement, mais quand le stimulus reste, l’information baisse. Les petites cellules donnent
une réponse tonique : tant que dure le stimulus, l’information est maintenue.
Cellule ganglionnaire à opposition de couleur :
Ce sont toutes des cellules P. ces cellules à opposition rouge vert ou bleu jaune.
Type de stimulus
Sensibilité Cellule M
Sensibilité Cellule P
Contraste couleur
Non
Oui
Luminance contraste
Élevée
Faible
Fréquence spatiale
Basse
Élevé
Fréquence temporelle
Élevé
Faible
Le système P est plus complexe, car il marche par paire de couleurs.
La projection Rétinofuge et l’hémi champ visuel
Cellule de type M (Magnus)
Cellule de type P (parvus)
Cellule de type W coniocellulaire
Cellule ganglionnaire
10%
80-89%
1-10%
Les différents types d’information parviennent aux cellules M, P et W, mais chaque type de
d’information est séparé.
Le traitement thalamique :
Il y a 6 couches. (cf. polycope p32)
Il y a une innervation ipsolateral des couches 2-3-5, et une innervation controlatérale pour
les couches 1-4-6. Entre chaque couche se trouvent les couches coniocellulaire. Les cellules
M viennent innerver les couches 1-2, les cellules P viennent innerver les couches de 3 à 6.
Dans le thalamus, il n’y a pas de mélange d’information, toutes les voies conduisent
l’information, comme elle est reçue. Les corps genouillés envoient 20 % des informations
visuelles. Les 80 % restant sont envoyés par les aires corticales.
Le traitement cortical :
L’organisation laminaire du cortex strié :
Les couches : vont de la partie la plus profonde à la plus périphérique. Il y a 6 couches. La
couche 4 est sous divisé en 3 sous couches : 4A, 4B et 4C. Pour des besoins de précisions
on a encore divisé ces sous couches, en 2 sous sous-couche : 4Cα et 4Cβ.
Les neurones : Il y en a 2 types : neurones pyramidaux et neurones épineux. Chaque fois
que l’on parle de cellule pyramidale, on parle de cellule dendritique avec un long axone, et
qui se projette ailleurs. Ce sont des cellules a projection conductrice de l’information.
Les neurones épineux : ce sont des cellules a projection très limité qui servent de relais.
Les projections thalamo-corticale : Au niveau de la couche 4C, tout le système cortical est
organisé en colonne de dominance (de petite dimension). On la découvert, car selon ou l’on
place les électrodes (plus ou moins en profondeur), on a des réponses différente : on obtient
une réponse en ligne. Quel que soit la couche, ces cellules sont donc alignées.
Au niveau du cortex, le cortex est organisé en voies de communications, qui se projettent
vers les niveaux supérieurs (cf. Schéma). On c’est aperçu que tout ne répondais pas de la
même manière, alors les chercheurs se sont servit de marqueur : cyctochrome oxydase. Le
résultat de ce marquage nous a fait comprendre que dans certaine condition, le marquage
était réparti alternativement dans la couche 3 et 2. Ceci a été appelé : tache. Ces taches
prouvent une activité particulière différente du reste (Cf. schéma). On nous propose une
organisation du système cortical, on nous dit : les projections proviennent du thalamus sur le
cortex ce passage se fait par des voies parallèles.
On a dans le système 4B un système qui réunit les voies binoculaires et les voies
monoculaires.
Organisation des voies P :
Ce sont les cellules aboutissant au niveau de cellule 4Cβ. De là il va y avoir projection dans
l’espace formé par la couche 2 et 3. Entre ces 2 colonnes, (espace de tache) se produit une
connections vers une cellule qui reçoit les informations de l’œil droit et l’œil gauche.
Cf.polycope.
Le réseau ni P ni M, sont des cellules qui se projettent directement dans la couche 2-3,
l’information contrairement a celle précédemment n’est pas modifier, l’information gauchedroite est séparé.
Le traitement spécialisé :
Canal M (Magno Cellulaire)
Il faut passer par les cellules ON-OFF. Chaque spot circulaire On ou Off ne fonctionne plus
ici ! . Mais les chercheurs découvre que le spot adéquat ici, et une barre lumineuse
rectangulaire. Nous allons grâce a cette barre avoir des zones On et des zones Off. Il y a
une superposition de cellule. Ce dispositif est particulièrement fiable au niveau du 1er
système.
Si on modifie l’angle de la barre, il n’y a plus de réponse. On s’est aperçu que ces cellules
étaient spécialisées dans l’orientation. Elles répondent uniquement à un certain angle de la
barre. Il y a des directions efficaces, et d’autre non.
Le Canal M : est spécialisé dans l’analyse des mouvements des objets. Il est capable
d’apprécier une direction de mouvement d’un objet. Cela veut dire qu’on a d’autre cellule qui
répondent a d’autre direction, structure.
Sur un espace de 2mm il y a une représentation de 180° d’angle.
Canal P-IB : (inter tache) : Les canaux inter taches sont situés dans les couches 2-3.
Quand on analyse ces cellules binoculaires, cela nous montres une très grande précision
dans la direction. Encore plus précis que les cellules du canal M. Ce canal est capable
d’apprécier de manière encore plus fine les différentes inclinaisons des objets. C’est un
système spécialisé dans la direction. Ces cellules sont responsables de l’orientation, mais
aussi de la couleur (Cellule P). Les cellules intermédiaires ne répondent qu’à la direction et
pas à la couleur.
Le canal tache : analyse les couleurs
Le canal inter tache : analyse les formes des objets (canal P).
Module cortical :
On trouve tout les colonnes d’orientation autant pour les canaux M que P, en même temps
on a les informations taches et inter taches, pour les couleurs et les formes. On peut aussi
voir l’orientation, la couleur et la forme des objets. Les Canaux W (non M ni P) sont en
nombre limité, ces informations informe sur l’intensité lumineuse.
L’organisation fonctionnelle des aires extra striées :
Le centre V1 communique avec le centre V2, idem avec V4 (globe temporal) dans sa partie
périphérique externe. Nous allons avoir de multiples modules corticaux. Nous avons
plusieurs modules corticaux qui seront intégré dans le centre V4.
V5 ou MT : les informations vont vers le lobe pariétal. C’est la voie spatiale qui a 2
paramètres : le mouvement (direction) et la profondeur (canaux M et P).