Les amétropies oculaires: description et correction

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1 Les amétropies oculaires: description et correction Dr K CHATTI, 2010 Pré requis Notions de dioptriques géométriques anatomie-histologie de l'œil Population Cible Étudiants du premier cycle des études médicales. Internes et Résidents en Ophtalmologie 1

2 Introduction La vision d'un objet par l œil est obtenue grâce aux ondes lumineuses qu'il émet, soit directement (source lumineuse) soit par réflexion des ondes provenant d'une source lumineuse extérieure. L œil est constitué sur le plan fonctionnel, d un système optique assurant la transmission optique de la lumière et d un système photosensible de transduction transformant le rayonnement lumineux en un message neurologique. L optique médicale décrit le fonctionnement de l œil en tant qu instrument d optique dont la fonction est de former une image sur la rétine qui assure une partie du codage du message visuel. Dans ce cours, nous nous intéressons à la vision d un œil normal emmétrope et aux défauts optiques de l œil qu on appelle amétropies. Ces amétropies comprennent les amétropies sphériques (myopie et hyperopie) et l astigmatisme et l emmétropie constitue en fait une exception. Pour des sujets jeunes, on a approximativement : - Emmétropes : 13% - myope : 22% - Hypermétrope : 15% - Astigmate : 50% Objectifs éducationnels Au terme de cet enseignement, l étudiant doit être capable : 1. D expliquer la formation de l image d un objet dans l œil d un sujet emmétrope 2. D expliquer la formation de l image en cas de myopie et le principe de correction 3. D expliquer la formation de l image en cas d hyperopie et le principe de correction 4. D expliquer la formation de l image en cas d astigmatisme et le principe de correction 5. D analyser l effet de l accommodation chez l emmetrope, le myope, l hyperope et l astigmate. 2

3 VISION NORMALE I. L'œil réduit L œil (fig 11-11, p211, livre 2) peut être comparé à une sphère dont la paroi est constituée par trois tunique : une externe fibreuse, la sclérotique qui, en avant prend une forme bombée et devient transparente formant la cornée, un tunique moyenne vasculaire, la choroïde, un interne nerveuse, la rétine. Le cristallin, structure déformable qui permet la mise au point est relié au muscle ciliaire. Le cristallin partage le contenu de l œil en deux chambres : antérieure contenant l humeur aqueuse et postérieure contenant l humeur vitrée. L iris située entre la chambre antérieure et le cristallin joue le rôle de diaphragme dont l orifice central, ou pupille a un diamètre variable (2 à 8 mm) modifiée par voie reflexe lors de l accommodation ou des variations de l éclairement. Les milieux transparents de l œil sont traversés par la lumière avec successivement la cornée, l humeur aqueuse, le cristallin l humeur vitrée. Leur indice de réfraction (tableau 11-6? P211, LIVRE 2) différent de celui de l air, est responsable de la convergence qui assure la formation de l image sur la rétine. La lumière pénétrant dans l'œil rencontre successivement une série de dioptres qui ne sont qu'imparfaitement sphériques: - le dioptre cornéen antérieur, de loin le plus puissant (48 dioptries); - le dioptre cornéens postérieur, de faible puissance, car il sépare des milieux d'indice de réfraction très voisins; - les dioptres cristalliniens antérieur et postérieur ( 12 à 14 ). L'ensemble des dioptres sphériques de l'œil peut être approximativement assimilés à un dioptre sphérique unique, appelé œil réduit de Listing (fig.11-17, p216, livre 2). L œil est représenté par un dioptre sphérique unique (la cornée) défini par: - indices extrêmes 1 (air) et n=1,337 (intérieur), - rayon r = 5,6mm, - sommet (s) à 2mm en arrière de la face antérieure de la cornée, - centre optique (c) à 17mm en avant de la rétine, - la puissance D 0 = (n-1)/r, donc approximativement 60d. Convention: - l espace objet est situé en avant du dioptre cornéen. L espace image est situé en arrière du dioptre. L axe optique est orienté dans le sens de propagation de la lumière, de gauche à droite. les distances sont notées algébriquement, II. Formation des Images dans l œil emmétrope On dit qu un œil est emmétrope lorsque l image d un point source issu de l infini est un point qui se forme dans le plan de la rétine. La superposition entre le plan image de l infini et celui de la rétine permet d obtenir une image nette. On remarque que cette définition ne tient pas compte de la puissance du dioptre oculaire mais de l adéquation de cette puissance et la distance de la rétine. Ainsi un œil de longueur axiale supérieure à la normale, mais dont la puissance est un peu inférieure à la normale peut être emmétrope. 3

4 L emmétropie est assurée par les valeurs harmonieuses de la puissance dioptrique basale et de son diamètre antéro-postérieur et on a: - Un objet ponctuel doit donner une image ponctuelle sur la rétine. Ce stigmatisme est assuré par la symétrie de révolution des dioptres oculaires, en particulier du dioptre cornéen antérieur. - Le conjugué de la rétine qu on appelle, Ponctum Remotum doit se trouver à l infini, Pr =, la rétine et l infini sont le conjugué l un de l autre. Lorsque ces conditions ne sont pas réalisées on parle d amétropie III. Accommodation L œil a la faculté de modifier sa vergence en déformant le cristallin sous l'action de ses muscles : on dit alors qu'il accommode. Cette accommodation est liée à la contraction du muscle ciliaire. L'œil normal ou emmétrope est tel que la rétine est située dans le plan focal image du dioptre sphérique équivalent à l'œil, c est à dire que la rétine est le conjugué d'un plan à l'infini de l espace objet. Dans ce cas la puissance de l'œil est : D 0 = 60. Lorsque l objet se rapproche de l œil, d'après la formule de conjugaison des dioptres sphériques, ;; son image se formerait en arrière de la rétine si la puissance de l'œil n'augmente pas. L'objet sera vu "flou". Grâce à l accommodation, l œil augmente sa vergence, donc sa puissance, qui devient D. Le degré d accommodation A correspond à cette augmentation de puissance : A = D D 0 (fig 11-17, p420, livre 3) Lorsque l'œil accommode au maximum il est capable de voir nettement un point rapproché situé à une distance de l'œil appelé punctum proximum PP. La distance PP est appelée distance minimum de vision distincte ou vision nette rapprochée. Le (PP) est ainsi le point conjugué de la rétine au maximum de puissance de l œil : D max. Lorsque l'œil n accommode pas du tout, il est au repos et il vise un point situé au loin et appelé punctum remotum (PR). La distance PR est appelée distance maximale de vision éloignée nette. Pour un œil normal : la distance PP est égale à 25cm, la distance PR est égale à. On appelle parcours d'accommodation P la distance entre punctum remotum et punctum proximum. P = PR PP. L'amplitude dioptrique d'accommodation (A m ) ou pouvoir d accommodation est la valeur maximale d accommodation et est donnée par la formule : A m = D max D 0 = - Exemple livre 1, p589): le pp est égal de 16,6 cm en avant de l œil. Quelle est l amplitude d accommodation? pour un emmétrope : R ou PR = 0 A = R - P =0-1/(-16,6) = 6 dioptries 4

5 Variation de l accommodation avec l âge et notion de presbytie : (fig11-18 p216 livre 2) L'amplitude d'accommodation diminue avec l âge. Elle baisse de la valeur 14 dioptries dans l'enfance à une valeur presque nulle vers la soixantaine. Cette diminution est la conséquence d un défaut progressif de la plasticité du cristallin. Elle se traduit par un éloignement progressif du punctum proximum (le punctum remotum n'est pas affecté par le vieillissement). On dit qu'il y a presbytie lorsque l'amplitude d accommodation devient inférieure à 4 dioptries valeur moyenne de A m vers 50 ans. Les presbytes ont des difficultés à voire de près. AINSI L œil normal ou emmétrope est un système optique qui présente une symétrie de révolution autour de son axe. La rétine étant alors située au niveau du plan focal image du dioptre sphérique équivalent quand l'œil n'accommode pas. Si la coïncidence rétine-plan focal image n'est pas respectée, mais que la symétrie de révolution est conservée, on dit que l'œil présente une amétropie sphérique on distingue deux catégories d'amétropie sphériques : la myopie et l'hypéropie suivant que le plan focal image est en avant ou en arrière de la rétine. Quand la symétrie de révolution n'est pas réalisée il en résulte un défaut optique qu on appelle amétropie non sphérique appelé astigmatisme. I. Les amétropies sphériques L amétropie caractérise une mauvaise coïncidence entre le plan image d un objet situé à l infini et le plan rétinien. Elles se définissent par un défaut (hyperopie) ou un excès (myopie) de la puissance de l œil au repos. Ainsi le PR n est pas à l infini. Dans le cas des amétropies sphériques, le système oculaire garde une symétrie de révolution autour de l axe optique et l œil reste doué de stigmatisme. A. La myopie : (Fig11-19, p 423 livre 3) La puissance basale de l œil est trop forte, Soit trop puissant pour sa longueur, Soit trop long pour sa puissance. Le foyer image Fi est sur l axe optique, en avant de la rétine. L image d'un point situé à l'infini se forme en avant de la rétine. Le punctum remotum de l'oeil myope est réel, à une distance finie en avant de la cornée. Sa proximité R (négative) mesure le degré de myope, c est à dire l'augmentation de la puissance optique de l'oeil par rapport à la normale. Vision de loin floue au-delà du remotum. Degré de myopie = proximité du remotum ; désigne l excès de puissance de l œil par rapport à l œil normal Il existe une relation approximative entre les dioptries et l'acuité visuelle au loin du myope en dixièmes sans correction : Accommodation (Fig11-20, p 423 livre 3) En général dans les amétropies, le cristallin n'est pas affecté. L'amplitude d'accommodation des amétropes est par suite du même ordre de grandeur que celle des emmétropes. Toutefois Pour une amplitude d accommodation donnée la distance du punctum proximum à la cornée est conditionnée par le degré d'amétropie. 5

6 * on a : P R A m 1 1 P R A m En cas de myopie, R est négatif, le punctum proximum de l'œil myope est plus rapproché de la cornée que celui de l'oeil emmétrope. La presbytie sera mieux supportée chez le myope que chez l emmétrope. En particuliers si la myopie est de 4 dioptries. La presbytie ne se manifestera jamais. Exp ;(livre 1, p 589) Correction (Fig11-23, p 423 livre 3) Le résultat escompté est de permettre au sujet amétrope de voir nettement à l'infini sans accommoder. On peut obtenir ce résultat en plaçant devant l'œil une lentille sphérique telle que son foyer image soit confondu avec le punctum remotum de l'œil. Dans ces conditions, des rayons parallèles arrivant sur la lentille semblent provenir, pour l'œil, de son punctum remotum. On peut corriger les myopes avec des lentilles sphériques divergentes Correction avec des lentilles divergentes: le foyer image virtuel de la lentille coïncide avec le PR de l œil: celui-ci est rejeté à l infini et le foyer image de l œil est ramené sur la rétine. La puissance de la lentille divergente est liée au degré de myopie: Exp. Degré de myopie -3 d lentilles divergentes de 3 d B. L'hyperopie : (Fig11-22, p 424 livre 3) La puissance basale de l œil est trop faible : Soit insuffisamment puissant pour sa longueur, Soit trop court pour sa puissance. Le foyer image (le définir sinon c est pas la peine) Fi est sur l axe optique, en arrière de la rétine, L image rétinienne de l infini est une tache de diffusion. Le punctum remotum de l'œil hypérope est virtuel à une distance finie en arrière de la cornée. Sa proximité R (positive) mesure le degré d hyperopie, c est à dire la diminution de la puissance optique de l'oeil par rapport à la normale. Accommodation *on a: P R A m 1 1 P R A m En cas d hypéropie R est positif, le punctum proximum de l'œil hypérope est plus éloigné que celui de l œil emmétrope. La presbytie se manifestera d'autant plus précocement chez l'hypérope que le degré de son hypéropie est important. Par ailleurs, les hypéropes peuvent avoir une vision nette à l'infini moyennant l'accommodation, Cependant, pour les sujets surtout jeunes fortement hyperopes non corrigés, l'effort d'accommodation qu'ils fournissent peut conduire à un spasme d accommodation avec contracture permanente des muscles ciliaires. 6

7 Exp livre 1, p Correction (Fig11-23, p 425 livre 3) Correction avec des lentilles convergentes : le foyer image réel de la lentille coïncide avec le PR de l œil; celui-ci est rejeté à l infini et le foyer image de l œil est ramené sur la rétine. La puissance de la lentille convergente est liée au degré de myopie : Ex. Degré d hypermétropie de + 2 d lentilles convergentes de 2 d 7

8 II. L'Astigmatisme 1. Définition L'astigmatisme est le défaut optique de l'œil du à la perte de la symétrie de révolution des dioptres oculaires. Le dioptre cornéen étant presque toujours seul en cause. Il s'agit d'une forme d'amétropie dans laquelle à un point objet il correspond une image non ponctuelle. 2. Classification a. Astigmatisme irrégulier C'est la conséquence d'une atteinte pathologique de la cornée soit d'origine traumatique (cicatrices de blessure, d'intervention ou de brûlures) soit d'une dystrophie d'origine inconnue tel le kératocône où la cornée a une forme grossièrement conique. Dans ces cas la réfraction des rayons lumineux se fait de manière anarchique sans qu'on puisse décrire la marche des rayons lumineux qui conduisent à la formation des images. Ce type d'astigmatisme, ne se prête pas à une analyse par la dioptrique géométrique ne sera pas étudié dans ce cours. b. Astigmatisme régulier Le dioptre cornéen dans ce cas, n'a pas le même rayon de courbure selon ses différents méridiens, mais pour un méridien donné la courbure est constante, donc La puissance de l œil n est pas la même dans tous les méridiens (plans passant par l axe optique). La courbure du dioptre passe par un maximum et par un minimum, ceci pour 2 méridiens dits principaux. Ces deux méridiens sont toujours perpendiculaires et leurs directions sont souvent voisines de l'horizontale et la verticale. Le rayon du dioptre varie entre deux valeurs : rmin et rmax à ces deux valeurs correspondent une puissance maximale Dmax (=(n-1/rmax) et une puissance miniimale Dmin ( = (n-1) / r max) Degré d astigmatisme: différence de puissance dioptrique entre les deux méridiens principaux D = Dmax D min D = ((n-1)/rmin) - ((n-1)/rmax) L astigmatisme régulier est dit conforme à la règle quand la puissance selon le méridien vertical est supérieure à celle selon le méridien horizontale. Cornée aplatie verticalement : cas le plus fréquent assimilé à un œil chinois ou à une cuillère manche horizontal, Plus rarement la puissance selon le méridien vertical est inférieure à celle selon la méridien horizontal, dans ce cas l'astigmatisme régulier est dit non conforme à la règle ou inverse. 3. Vision d'un astigmate régulier Pour comprendre comment un tel astigmate voit un objet ponctuel placé à l infini, il suffit de construire la marche des rayons lumineux incidents parallèles à travers le système optique de l'oeil. Les surfaces limitant les différents milieux de l œil ne sont pas de révolution autour de son axe optique tout en possédant cependant deux plans de symétrie à 90 passant par cet axe. Méridien vertical et méridien horizontal 8

9 Tab et fig11-26 p225, livre 2 Fig p 431 livre 2 Un œil astigmate fournit d un point objet axial non pas une image ponctuelle, mais deux focales rectangulaires contenues dans des plans de symétrie. Les différents types d astigmatisme selon la position de la focale horizontale et la focale verticale. On distingue : - l astigmatisme myopique composé (conforme ou non-conforme à la règle). - l astigmatisme myopique simple (conforme ou non-conforme à la règle). - l astigmatisme mixte (conforme ou non-conforme à la règle). - l astigmatisme hyperopique simple (conforme ou non-conforme à la règle). - l astigmatisme hyperopique composé. 4. Correction d un astigmatisme régulier Fig11-29 p 226 livre 2La correction d un astigmatisme régulier consiste à amener les deux focales l une sur l autre et à ramener cette focale unique sur la rétine. Ceci peut être réalisé par des verres astigmates, c est à dire des verres ne présentant pas la même puissance dans tous les méridiens. Il existe différents types de verres astigmates des verres plan-cylindriques et verres sphéro-cylindriques ou toriques le plus généralement utilisés. Restituer une réfraction égale selon les différents méridiens de la cornée. Fusionner les deux focales en un point situé sur la rétine. Il existe un astigmatisme physiologique de 0,5 d à respecter. Lentille sphéro-cylindrique : une face sphérique de rayon R et une face cylindrique de rayon R. La lentille sphéro-cylindrique transforme un pinceau axial issu de M en un pinceau dont les rayons s appuient sur deux focales rectangulaires situées dans les plans de symétrie. - La lentille a donc deux convergences principales et donc deux foyers objets principaux et deux foyers images principaux. EXEMPLE : Un œil astigmate conforme à la règle myopique composé : myopique de 4 dioptries selon le méridien vertical et myopique de 2 dioptries selon le méridien horizontal. On le corrige par un verre astigmate divergent qui, placé très près de l œil doit avoir : une puissance de -4 dioptries selon la méridien vertical et de 2 dioptries selon le méridien horizontal. Pour réaliser cette correction on peut choisir : - soit deux lentilles plan-cylindriques divergentes associées : la 1 ère de puissance -4 dioptries de génératrices horizontales et la 2 ème de puissance -2 dioptries de génératrices verticales. - soit l association d une lentille plan-cylindrique divergente de puissance 2 dioptries de génératrices horizontales et d une lentille sphérique divergente de 2 dioptries. 9

10 - soit enfin un verre torique de puissance -4 dioptries selon le méridien vertical et -2 dioptries selon le méridien horizontal. 10

11 Conclusion Nous avons ainsi présentés les amétropies sphériques et les astigmatismes après avoir exposé le principe optique de la vision normale. Nous résumons ces données dans le tableau suivant... Ces amétropies sont explorées par des méthodes subjectives (optotypes de Monoyer, cadran horaire, boite de verres) et objective par skiascopie avant de choisir la lentille correctrice. Cependant, la complexité du message visuel (luminance, couleur, mouvement, relief) rend compte de celle du codage dont nous n avons qu une vue très imparfaite. 11