La rétine RETINE PIGMENTAIRE

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1 La rétine L image se forme sur la rétine, la couche photosensible de l œil. La rétine forme un disque d environ 42 mm de diamètre au fond de l œil. Le cerveau n est pas capable d interpréter directement les images. C est la rétine qui traduit les informations lumineuses en messages électriques, l influx nerveux. A3.a Organisation de la rétine i. Coupe de rétine FIBRE NERVEUSE NEURONES GANGLIONNAIRES NEURONES BIPOLAIRES RETINE NERVEUSE PHOTORECEPTEURS CELLULES PIGMENTAIRES CHOROIDE RETINE PIGMENTAIRE La rétine est un tissu nerveux composé de différents types de neurones organisés en réseau. Elle se divise en deux couches : la rétine nerveuse et la rétine pigmentaire. La rétine pigmentaire se trouve contre la choroïde. Elle est composée de cellules épithéliales pigmentées (contenant de la mélanine), appelées les cellules pigmentaires, absorbant l excédant de lumière entrant dans l œil. La rétine nerveuse est composée d un réseau de neurones superposés les uns sur les autres. Contre les cellules pigmentaires se trouvent les photorécepteurs. Il en existe deux types : les cônes et les bâtonnets juxtaposés à la manière d une mosaïque (environ 125 millions de bâtonnets et 5 millions de cônes). La lumière doit donc traverser tous les circuits nerveux c est- à- dire toute l épaisseur de la rétine avant d atteindre les photorécepteurs. Les photorécepteurs transmettent des messages nerveux aux neurones bipolaires qui les relaient à leur tour aux neurones ganglionnaires. Les fibres nerveuses (axones) des neurones ganglionnaires constituent le nerf optique par lequel les messages nerveux transitent au cerveau.! En vous basant sur le texte, légendez le schéma ci- dessus. Ajoutez deux flèches indiquant le sens de propagation de la lumière et celui des messages nerveux. 8

2 ii. Détermination de la qualité de l image La qualité de l image dépend de trois facteurs : la proportion de cônes vs de bâtonnets, la densité en photorécepteurs et le degré de convergence de l information. 1. La proportion de cônes vs bâtonnets La sensibilité des cônes et des bâtonnets diffère. Par ailleurs, seuls les cônes permettent une vision en couleur. Les bâtonnets ne sont pas capables de différencier les couleurs, ils permettent toutefois la vision crépusculaire/trichromatique. peu de pixels grande taille beaucoup de pixels petite taille 2. La densité de photorécepteurs La rétine fonctionne comme un capteur d image sur un appareil photo. Chaque photorécepteur représente un pixel qui renseigne sur la lumière en un point précis du champ visuel. Si un grand nombre de photorécepteurs sont stimulés, le point nous semblera très lumineux. Ces informations sont ensuite interprétées par le cerveau. Plus la densité de photorécepteurs est importante et plus la qualité de l image est grande/réduite. 3. La convergence de l information Chaque neurone bipolaire reçoit l information d un ou de plusieurs photorécepteurs. De la même manière, chaque neurone ganglionnaire reçoit l information d un ou de plusieurs neurones bipolaires. Ce phénomène s appelle la convergence de l information. Plus la convergence est importante (un grand nombre de photorécepteurs connectés à un neurone bipolaire), plus la portion de l image sera nette/floue. iii. Champ visuel Le champ visuel correspond à la partie de l espace couverte par la rétine d un seul œil immobile lorsque le regard est fixé vers un point éloigné. Grossièrement elliptique le champ visuel de chaque œil est plus étendu du côté nasal/temporal que du côté nasal/temporal. Lorsque les deux yeux sont ouverts, les champs visuels se recouvrent ce qui permet dans cette zone la vision monoculaire/binoculaire (les objets sont vus deux fois). Ce champ visuel s étend sur 120 de large, il est entouré de part et d autre par un croissant de vision monoculaire/binoculaire d environ 30 de large. Cependant, la mobilité des yeux augmente considérablement les champs visuels. L ensemble de tous les points de l espace visibles, compte tenu de la mobilité des yeux est Ie champ du regard. Les objets situés à droite du champ seront projetés sur la partie gauche/droite de chaque œil. Les objets situés à gauche du champ seront projetés sur la partie gauche/droite de chaque œil.! En vous aidant de vos connaissances et de votre livre, complétez et barrez ce qui ne convient pas. 9

3 iv. Zones du champ visuel Dans la plus grande partie de la rétine, cônes et bâtonnets sont côte à côte. Toutefois, leur répartition est hétérogène. Plusieurs zones particulières doivent être mise en évidence : Le centre de l acuité visuelle (vision des détails) est concentré en un point particulier de la rétine, la FOVEA ou tâche jaune. Cette acuité maximale visuelle est due à trois facteurs différents : une grande concentration de CONES (il n y a pas de BATONNETS dans cette zone), pas de CONVERGENCE DE L INFORMATION (chaque photorécepteur étant relié à un seul neurone bipolaire) et un contact direct de la lumière avec les photorécepteurs (pas besoin de traverser les autres couches de neurones). Il n y a pas de photorécepteurs au niveau du départ du NERF OPTIQUE. Cette zone n enregistre donc aucune information visuelle, c est ce qu on appelle la TACHE AVEUGLE. En temps normal, cette anomalie ne nous dérange pas en raison de la vision BINOCULAIRE et du mouvement permanent de l œil. Plus l on s éloigne de la fovéa et plus le nombre de BATONNETS augmente. Les régions PERIPHERIQUES ne différencient donc pas les COULEURS. Par ailleurs, la convergence de l information y est bien plus forte ce qui diminue L ACUITE VISUELLE/NETTETE DE L IMAGE. Zone Convergence Type de photorécepteurs Acuité visuelle Autour de la fovéa faible cônes et bâtonnets bonne FOVEA AUCUNE CONES EXCELLENTE TACHE AVEUGLE - PAS DE RECEPTEURS AVEUGLE RETINE PERIPHERIQUE FORTE BATONNETS MAUVAISE! En vous aidant de vos connaissances et de votre livre, ajoutez les termes manquant dans le texte ci- dessus. Puis complétez le tableau en suivant avec les trois zones vues ci- dessus. 10

4 A3.b Photorécepteurs et pigments rétiniens i. Propriétés des photorécepteurs Lorsqu il recoit la lumière appropriée (intensité et longueur d onde), le photorécepteur produit un message, l influx nerveux, qui se déplace jusqu au cerveau. Il existe deux sortes de photorécepteurs : les cônes et les bâtonnets. Les cônes sont encore répartis en trois sous- catégories : cônes 1 (ou S), cônes 2 (ou M) et cônes 3 (ou L). Graphique 1 : Absorption des radiations lumineuses par les bâtonnets et les cônes pour les différentes longueurs d onde du spectre visible S = short (longueur d onde courte) ; M = médium (longueur d onde moyenne) ; L = long (longueur d onde longue). Graphique 2 : Variation du seuil de réponse des photorécepteurs en fonction l intensité lumineuse Le seuil de réponse est la quantité minimale de lumière (intensité) dont a besoin un photorécepteur pour produire un influx nerveux.! En observant les graphiques ci- dessus, complétez le tableau suivant : Photorécepteurs Intensité Couleur Vision Très sensible à la BATONNETS lumière. Un seul photon - est capable de produire CREPUSCULAIRE une réponse nerveuse. CONE 1 PEU SENSIBLE Bleu TRICHROMATIQUE Cône 2 PEU SENSIBLE VERT TRICHROMATIQUE CONE 3 PEU SENSIBLE ROUGE Vision trichromatique 11

5 ii. Anatomie des photorécepteurs Les capacités photosensitives des photorécepteurs sont liées à leur anatomie particulière et à la présence, dans une partie du récepteur appelé segment externe, de pigments rétiniens. TERMINAISON SYNAPTIQUE MEMBRANE PLASMIQUE NOYAU SEGMENT INTERNE CYTOPLASME DISQUES MEMBRANAIRES SEGMENT EXTERNE Les photorécepteurs sont des neurones avec une forme très particulière. Au centre, le corps cellulaire contient le noyau. Une seconde partie élargie de la cellule contient le cytoplasme (liquide à l intérieur de la cellule). A l intérieur de ce cytoplasme, flottent différents organites essentiels comme les mitochondries (production d ATP). L extérieur de la cellule est délimitée par la membrane plasmique. A une extrémité, le prolongement de la cellule se ramifie et finit par une terminaison synaptique accolée à un neurone bipolaire. Ces premiers éléments forment ce que l on appelle le segment interne. Le segment externe est composé d un empilement de disques membranaires. Les bâtonnets ont un long segment externe cylindrique avec de nombreux disques alors que les cônes ont un segment externe plus court et effilé avec relativement peu de disques.! En vous basant sur le texte, légendez le schéma ci- dessus. Indiquez d une flèche le sens de l information. iii. Les pigments rétiniens Les pigments rétiniens sont piégés dans les membranes des disques du segment externe. Chaque photorécepteur en contient un grand nombre (jusqu à 100 millions de molécules dans un bâtonnet par exemple). Il existe 4 différents types de pigments responsables des propriétés des cônes et des bâtonnets. Dans les bâtonnets, il s agit de la rhodopsine. Dans les cônes, il s agit de iodopsines. Les pigments se composent de deux parties : un type particulier d opsine (protéine) couplée à une molécule non protéique, le rétinal, un dérivé de la vitamine A. L étude comparée de ces pigments permet de placer l homme parmi les primates. Pour tout ce groupe, les gènes codant pour la synthèse de ces protéines sont localisés sur le chromosome 7 pour l opsine bleue et sur le chromosome X pour l opsine rouge et verte. Le daltonisme (vision dichromique) est généralement associé la mutation d un des gènes situés sur le chromosome X. 12