"chez les" organes -animaux

C3
De l’œil au cerveau
Introduction :
Les organes des sens détectent les variations de différents facteurs de l’environnement (lumière, vibrations
sonores, température …) et transmettent les informations collectées au cerveau.
Pour l’espèce humaine, la vision est l’un des sens les plus développé.
I.
Organisation de l’œil et formation de l’image
1. Structure du globe oculaire
Chez les vertébrés, l’œil est constitué de 3 enveloppes concentriques emboîtées entourant des milieux
transparents :
- La sclérotique, enveloppe la plus externe, elle est blanche, vers l’avant, elle devient transparente
pour constituer la cornée.
- La choroïde, en position médiane, elle est noire, sauf vers l’avant au niveau de l’iris coloré où elle est
percée d’une fente : la pupille, dont le diamètre peut varier.
- La rétine, est la plus interne, c’est un tissu nerveux sensible aux stimuli lumineux, dont les fibres se
rassemblent au niveau du nerf optique.
La lumière traverse différents milieux : la cornée, l’humeur aqueuse (liquide incolore), le cristallin en forme de
lentille biconvexe, l’humeur vitrée (liquide gélatineux transparent), la lumière vient ensuite stimuler la rétine.
2. La formation des images
Les milieux transparents de l’œil agissent comme une lentille convergente qui induit la formation d’une
image nette sur la rétine, l’image est plus petite que l’objet réel et elle est inversée.
Certaines parties de l’œil s’adaptent aux conditions d’observations :
- l’iris peut se modifier pour faire varier le diamètre de la pupille et ainsi laisser rentrer plus ou
moins de lumière.
- Le cristallin élastique se bombe plus ou moins sous l’action des muscles ciliaires pour former une
image toujours nette : c’est le phénomène d’accommodation.
II.
La rétine : un tissu nerveux organisé en couche
1. Structure de la rétine
La rétine est un tissu nerveux constitué de plusieurs couches de cellules (neurones). De la choroïde vers
l’humeur vitrée se superposent :
- Des cellules pigmentaires.
- Des cellules photoréceptrices : cellules à cônes et à bâtonnets. Leur nom est en rapport avec leur
forme. Elles renferment des pigments sensibles à la lumière.
- Des neurones bipolaires qui sont en contact grâce à des synapses d’un côté avec le photorécepteur et de
l’autre avec les neurones ganglionnaires.
- Des neurones ganglionnaires, leurs axones longent la surface interne de la rétine pour se rejoindre et
former le nerf optique.
2. Deux zones particulières de la rétine
a. La papille ou point aveugle
Le point de départ du nerf optique constitué des fibres nerveuses des cellules ganglionnaires est une zone
dépourvue de photorécepteurs.
b. La fovéa
Elle correspond à la zone où l’acuité visuelle et la vision des couleurs est maximale.
Les cellules à cônes sont les seuls photorécepteurs présents. Chaque cône est relié à un neurone bipolaire puis
à un seul neurone ganglionnaire. Le message nerveux est transmis et traité directement sans convergence.
III.
Diversité des photorécepteurs
1. Répartition des photorécepteurs
Au niveau de la rétine centrale, les cellules à cônes sont les seuls photorécepteurs présents, dans la rétine
périphérique, les cellules à cônes disparaissent rapidement au profit des bâtonnets quasiment seul représentés.
Au niveau du point aveugle, il n’y a aucun photorécepteur.
Rôles des photorécepteurs
a. Vision nocturne et nuance de gris
Les bâtonnets localisés principalement dans la rétine périphérique contiennent un même pigment (la
rhodopsine) photosensible leur permettant de « réagir » aux faibles éclairements, ils sont extrêmement
sensible à la lumière.
Un objet faiblement éclairée est perçu par la rétine périphérique grâce aux bâtonnets.
2.
b. Vision des couleurs
Les cônes localisés dans la rétine centrale (les seuls présents au niveau de la fovéa) sont de 3 types, chacun
possédant un pigment particulier (opsine L, M ou S) sensible à une radiation (bleue, verte ou rouge).
Les cônes sont stimulés par des intensités lumineuses bien plus élevées que celle nécessaire pour les
cellules à bâtonnets.
c. L’acuité visuelle
C’est la capacité à distinguer les détails d’un objet.
L’acuité visuelle est maximale au niveau de la rétine centrale (fovéa), elle diminue au niveau de la rétine
périphérique et elle est nulle dans la zone du point aveugle.
L’acuité visuelle est maximale dans la fovéa car il n’y a pas de convergence des messages.
En périphérie, l’acuité visuelle se réduit car les nombreux bâtonnets sont reliés à un neurone ganglionnaire par
l’intermédiaire de quelques neurones bipolaires, il y a convergence des réseaux neuronaux.
d. Pigments rétiniens chez les primates et évolution
Chez l’Homme, le chimpanzé, le gorille … la vision des couleurs est trichromatique, 3 gènes codent pour les
opsines contenue dans les cônes. Certaines espèces de primates sont dichromates, elles ne possèdent que
2 types d’opsines.
La comparaison des séquences nucléotidiques des gènes permet d’estimer le degré de parenté des espèces et de
placer l’Homme parmi les primates.
e. Déficiences visuelles
La déficience des photorécepteurs peut avoir diverses origines :
- Génétique, comme le daltonisme qui entraîne la défaillance dans la sensibilité à des longueurs
d’ondes particulières et des perturbations de la vision des couleurs.
- Liée à l’âge, comme la dégénérescence maculaire dû à une défaillance des cônes et qui entraîne une
perte de la vision centrale.
IV.
La perception visuelle
1. Les voies visuelles
La lumière émise par les objets est convertie en message nerveux par les photorécepteurs : ce message transite
ensuite par les neurones bipolaires et les neurones ganglionnaires. C’est donc un message nerveux de nature
électrique qui est acheminé par les nerfs optiques jusqu’au cortex cérébrale.
Les fibres nerveuses issues des rétines nasales se projettent sur le cortex de l’hémisphère cérébral opposé.
Les fibres nerveuses croisent au niveau du chiasma optique.
Les fibres nerveuses issues des rétines temporales ne se croisent pas et se projettent sur l’hémisphère
cérébral du même côté.
2. Aires corticales et élaboration d’une perception visuelle
a. Des aires corticales spécialisées
Le cortex cérébral visuel est le cortex spécialisé dans le traitement des messages nerveux visuels, il se situe au
niveau du lobe occipital.
Le cortex visuel primaire (aires V1 et V2) reçoit et prétraite les messages nerveux avant le traitement
spécifique par des aires spécialisés dans la reconnaissance des couleurs, des formes et des mouvements.
b. Aires coopérantes et plasticité cérébrale
L’exploitation de l’information visuelle nécessite une collaboration entre les fonctions visuelles et la mémoire.
La perception visuelle apparait alors comme une représentation mentale des stimuli de lumière. Ainsi la
reconnaissance d’un mot écrit nécessite une collaboration entre les aires visuelles, la mémoire et des structures
liées au langage.
Les connexions entre les neurones du cerveau sont susceptibles de se modifier, ce qui entraîne une
modification des réseaux neuronaux tout au long de la vie de l’individu.
Cette plasticité cérébrale permet notamment les apprentissages (ou la compensation d’une lésion) par la
sollicitation répétée des mêmes circuits neuroniques.