L'œil : capteur de lumière

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1 THEME OBLIGATOIRE : REPRESENTATION VISUELLE DU MONDE L'œil : capteur de lumière Observation d'une coupe d'œil en inclusion. Présentation des structures sur une maquette, Coupe d'œil au microscope Le globe oculaire est constitué de plusieurs couches concentriques : - la sclérotique, rigide assure la protection de l'œil. - La choroïde, richement vascularisée, nourrit les cellules, - La rétine tapisse le fond de l'œil. Sa fonction est de recevoir la lumière, tel un écran et de transmettre les informations au cerveau. Afin que la lumière émise par les objets nous environnant parvienne jusqu'à la rétine. Certaines structures de l'œil doivent être transparentes : La cornée, l'humeur aqueuse, le cristallin et l'humeur vitrée. ❼ La cataracte correspond à une opacification du cristallin. Le cristallin assure le rôle de lentille afin que l'image de l'objet observé soit projetée sur la rétine. L'iris permet de modifier la taille de la pupille, contrôlant ainsi la quantité de lumière entrant dans l'œil. La fovéa, également appelée macula ou tache jaune, est la zone de la rétine située dans l'axe optique de l'œil.

2 Comme un appareil photo, l'œil est composé d'un système optique : - l'ensemble cornée cristallin, assure la fonction de lentille, Le cristallin est une lentille convergente. - la rétine, celle de récepteur (ou de pellicule). Afin que l'image d'un objet soit nette, elle doit se former sur le plan focal image de la lentille. Pour l'œil cela signifie qu'elle doit se former sur la rétine. (voir schéma ci-dessous). Comment faire la mise au point sur les objets nous environnants (qu'ils soient proches ou lointains) si la distance cristallin-rétine est fixe? (=distance focale) Le cristallin est une lentille particulière. Des muscles permettent de modifier sa forme. Sa vergence peut alors variée. La vergence est la capacité d'une lentille à faire converger les rayons lumineux. Elle se mesure en dioptries. Plus la vergence est forte, plus la distance focale est petite. (V=1/f) La capacité du cristallin à changer de forme pour faire la mise au point sur des objets (proches ou lointains) s'appelle l'accomodation. La plus petite distance à laquelle nous pouvons accomoder s'appele le punctum proximum. La plus éloignée s'appelle le punctum remotum.

3 Une œil permettant une vision normale (de 20 cm environ à l'infini) est appelé œil emmétrope. A. LA MYOPIE. Les individus myopes ne peuvent pas voir de loin. Le punctum remotum est raccourci. L'œil myope est trop convergent. L'image de l'objet se forme en avant de la rétine. On peut aussi dire que le cet œil est trop profond. La myopie se corrige par des verres divergents (à bords épais). B. L'HYPERMETROPIE. Les individus hypermétropes ne peuvent pas voir de près. L'œil hypermétrope n'est pas assez convergent. L'image de l'objet se forme en arrière de la rétine. On peut aussi dire que le cet œil est trop court. L'hypermétropie se corrige par des verres divergents (à bords mince).

4 A. ROLE DE LA RETINE. Elle reçoit la lumière des objets observés et transforme ce message lumineux en un message nerveux, de nature électrique. B. LA STRUCTURE DE LA RETINE. Observation de coupe de rétine au microscope. Schéma d'interprétation : bâtonnet cône photorécepteurs Neurone bipolaire Neurone ganglionnaire (=multipolaire) Fibre nerveuse vers le nerf optique LUMIERE La rétine est constituée de plusieurs types de cellules : des photorécepteurs assurant la perception de la lumière et sa transformation en message nerveux. Des neurones effectuant une première analyse et relayant le message nerveux vers le cerveau.

5 1. Communication entre photorécepteurs et neurones. Les photorécepteurs et les neurones communiquent par des zones de contact spécialisées : les synapses. Elles permettent le transfert du message nerveux d'une cellule libérant des molécules (les neurotransmetteurs) dans une fente à une autre cellule équipée de récepteurs spécifiques de ces neurotransmetteurs. Schéma d'une synapse et représentation 3D en image de synthèse. 2. Propriétés des photorécepteurs. On distingue deux types de photorécepteurs : les cônes, les bâtonnets. A B Photorécepteurs en microscopie électronique à balayage. Fausses couleurs

6 a) Répartition des photorécepteurs sur la rétine. L'ensemble des fibres nerveuse des cellules ganglionnaires convergent pour former le nerf optique. Au départ du nerf optique, la rétine ne possède donc pas de photorécepteurs. Cette zone de la rétine est insensible à la lumière. C'est le point aveugle. Il peut être mis en évidence par l'expérience de Mariotte. Placez-vous à environ 30 centimètres de l écran. Fermez l'œil gauche et regardez fixement, et uniquement, le rectangle. Vous pouvez avancer ou reculer un peu et vous finirez par ne plus voir le rond noir. La même expérience peut aussi être réalisée en fermant l'œil droit et en fixant le rond pour faire disparaître le rectangle. Les cônes sont concentrés au niveau de la fovéa (partie de la rétine dans l'axe optique de l'œil). Les bâtonn ets en revanch e, sont plus présent s sur la rétine périphé rique. Densité de photorécepteurs en fonction de la position sur la rétine (fovéa ou périphérie),

7 b) Fonction des cônes. Les cônes sont les photorécepteurs spécialisées dans la vision diurne (=de jour). Ils sont efficaces quand la luminosité est élevée. Ils permettent une bonne acuité visuelle, c'est à dire une bonne distinction des détails. Les cônes permettent la vision des couleurs. Il existe pour cela 3 types de cônes, chacun étant sensible à une couleur (à une longueur d'onde) : le bleu (420nm), le vert (530nm), le rouge (560nm). Graphique représentant la réponse des cônes (en%) en fonction de la longueur d'onde Le daltonisme est dû à un défaut de fonctionnement d'un type de cônes. c) Fonction des bâtonnets. Les bâtonnets ne permettent ni la vision des couleurs et ni une bonne acuité visuelle mais ils sont capables de fonctionner avec peu de lumière. Ils sont donc spécialisés dans la vision crépusculaire, voire nocturne. d) Persistance rétinienne. Lors d'une stimulation, les photorécepteurs «travaillent» pendant environ 1/10ème de seconde. Pendant cette durée, ils ne peuvent enregistrer un nouveau stimulus visuel, la première image persiste. C'est le phénomène de persistance rétinienne. Si des images se succèdent à une vitesse supérieure à 10 images par secondes, L'oeil ne pourra distinguer chaque image mais elles seront perçues comme un phénomène continu. C'est le principe du cinéma dans lequel les images défilent à 24 images par secondes.