Anomalies de la vision des couleurs

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1 La couleur : un luxe biologique Anomalies de la vision des couleurs Josseline Bertrand-Barat Julie Brossaud Brigitte Brouillaud Véronique Conrad-Lapostolle Michelle Dabadie Tableau de laine Huichol Tableau de Van Gogh 2 Wavelength (m) La couleur n est ni une matière, ni une fraction de lumière, c est une sensation. Elle représente un des éléments de l interprétation par le cerveau du rayonnement électromagnétique reçu par l œil. Comme la lumière est incolore, la couleur n est perçue que par l intermédiaire de la matière LW radio 10 2 VHF radio 10 0 Radar 10-2 Microwaves 10-4 Visible light X rays Le spectre lumineux visible s étend de 400 nm à 800 nm. Les radiations constitutives d un faisceau de lumière blanche peuvent être séparées par un prisme et constituent le spectre de lumière solaire où la sensation chromatique varie de façon continue. 3 Gamma rays Trois variables psycho-physiologiques définissent la sensation colorée Teinte, tonalité, couleur Trois paramètres physiques définissent une «lumière» La longueur d onde λ Longueur d onde dominante du spectre Brillance, luminosité Sensation de couleur claire ou foncée La Luminance L Nombre de photons émis par unité de surface. Saturation, clarté Densité de la couleur. Couleur vive ou pastel. 5 Le facteur de pureté P L(λ) P = L(λ) + L(w) 6 1

2 Il existe deux types de sources lumineuses : sources primaires : celles qui produisent de la lumière (comme le soleil, la flamme d'une bougie ou un écran) sources secondaires : celles qui réfléchissent ou renvoient les rayons qu'ils reçoivent d'une source lumineuse (comme la lune ou l'objet que vous avez sous les yeux). 7 Synthèse additive Rouge, vert et bleu : primaires Cyan, magenta et jaune : complémentaires Addition d une primaire et de la complémentaire correspondante donnent une sensation de blanc. 8 Synthèse additive Synthèse soustractive Chaque pigment possède une structure électronique donnée qui entre en résonance avec certaines λ qui sont absorbées. On notera que la confusion entre synthèse additive et soustractive des couleurs a subsisté jusqu'à Helmholtz et Maxwell, c'est-à-dire jusqu'à la moitié du XIX e siècle L origine de la couleur Quand on éclaire un objet avec de la lumière solaire S il absorbe totalement toutes les radiations, il apparaît NOIR S il n absorbe aucune radiation, il apparaît BLANC R + V + B R + V + B réfléchis L origine de la couleur Quand on éclaire un objet avec de la lumière solaire S il absorbe inégalement les radiations, il apparaît COLORE réfléchi réfléchis R + V + B R + V + B absorbés 11 absorbés absorbé 12 2

3 Chaque pigment possède une structure électronique donnée qui entre en résonance avec certaines λ qui sont absorbées. 2. De la composition spectrale de la lumière qui l éclaire Un objet blanc à la lumière du jour apparaîtra rouge en lumière rouge R réfléchi 13 Chaque pigment possède une structure électronique donnée qui entre en résonance avec certaines λ qui sont absorbées. 2. De la composition spectrale de la lumière qui l éclaire Un objet blanc à la lumière du jour apparaîtra rouge en lumière rouge 3. Du sujet qui observe La couleur n est pas perçue de la même façon par les sujets ayant une plus ou moins bonne vision des couleurs 14 Théorie de YOUNG-HELMHOTZ (1801) Lumière Il existe 3 couleurs primaires, Rouge Vert Bleu 3 types de cônes, 3 types de pigments, Rouge (érythrolabe), Vert (chlorolabe), Bleu(cyanolabe) 15 Les cellules rétiniennes 16 Théorie de Young-Helmholtz (1801) Cônes S Cônes M Cônes L 420 nm 530nm 565 nm Probabilité d absorption des photons en fonction de leurs longueurs d onde Probabilité d absorption Vision chromatique = combinaison des récepteurs Longueur d onde 17 (Diapositive du cours de M. Burbaud) 18 3

4 Théorie de YOUNG-HELMHOLTZ et modèle de Hering (1878) Oppositions des couleurs et mesure du contraste par les cellules horizontales : luminance / chrominance Les 3 signaux de luminosité issus des photorécepteurs sont codés dans les cellules ganglionnaires en 3 couples antagonistes Rouge / Vert Bleu / Jaune / Noir les signaux des cônes M s'opposent à ceux des cônes L: vert / rouge les signaux des cônes S à la somme des signaux issus des cônes M et L (correspondant au jaune): jaune / bleu enfin, quand les cellules horizontales mélangent les signaux des différentes catégories de cônes, l'opposition est achromatique et porte seulement sur la différence entre le clair et le sombre. Confirmé par la physiologie moderne : Hubel-Wiesel, prix Nobel de Médecine en 1981 pour «leurs découvertes concernant l'analyse des informations dans le système visuel» : signal post-rétine organisé en «champs antagonistes» Schéma de Peter Walraven (1973) Au niveau récepteur La sensation colorée résulte de l excitation des 3 pigments photosensibles dont la densité est variable. Au niveau post-récepteur L information colorée doit subir un codage différent en couples antagonistes «rouge - vert, jaune - bleu, noir-blanc». Au niveau cortical Des zones spécialisées du cerveau permettent de visualiser la couleur et de reconstruire les images Ce que nous appelons couleur est donc en réalité le résultat de l'action conjuguée de plusieurs paramètres : Anomalies de la vision des couleurs : Les dyschromatopsies Elles peuvent être classées selon 3 critères : 1. la source lumineuse utilisée 2. la géométrie d'observation (angles d'éclairement et d'observation) 3. la scène et ses caractéristiques physiques 4. l'oeil de l'observateur, avec les qualités et les défauts propres à chaque individu 5. le cerveau de l'observateur, dont la capacité de discernement des couleurs évolue en fonction de l'âge et de l'expérience acquise. 23 Un critère étiologique (congénitale ou acquise) Un critère de gravité selon le nombre de récepteurs fonctionnels Un critère de tonalité selon le type de récepteur déficient 24 4

5 Ce sont les anomalies primitives de la vision des couleurs. Elles peuvent être classées selon 3 types : Les achromatopsies totales ou partielles Les dichromatismes Les trichromatismes Les achromatopsies totales ou partielles Complète typique (type Huddart), maladie héréditaire autosomale liée à une anomalie congénitale des cônes (cônes non fonctionnels) Partielle Le sujet voit en blanc, noir et gris Bande neutre et confusion des couleurs Les dichromatismes Absence de perception d une des 3 couleurs fondamentales, liée à l absence d un des 3 types de cônes Les dichromates possèdent dans leur spectre une région où ils voient incolore ou grisâtre, appelée bande neutre. On distingue 3 types : La Protanopie ou anomalie de type Dalton La Deutéranopie ou anomalie de type Nagel La Tritanopie 27 sujet normal deutéranope Bande neutre: 498 nm Confusion entre le vert et l orangé 28 Les dichromatismes La Protanopie ou anomalie de type Dalton : «Daltonisme». Le sujet est dit protan ou daltonien 10% des dyschromatopsies congénitales Décrite en 1794 par le chimiste anglais DALTON Absence de cônes récepteurs au rouge Bande neutre vers 490 nm Ils confondent : Rouge et vert bouteille et bleu-vert Marron foncé et rouge vermillon John Dalton ( ) Gris et rouge foncé, Gris et bleu-vert, Marron et vert Les dichromatismes La Deutéranopie ou anomalie de type Nagel» Le sujet est deutéranope 14% des dyschromatopsies congénitales Absence de cônes récepteurs au vert Bande neutre vers 495 nm Ils confondent : Pourpre et vert Gris et vert feuille Gris et pourpre

6 Les dichromatismes La Tritanopie Inférieur à 1% des dyschromatopsies congénitales Absence de cônes récepteurs au bleu Bande neutre vers 570 nm Ils confondent : Jaune, violet et gris 31 Les trichromatismes 70% des anomalies congénitales Les sujets possèdent les 3 types de cônes mais l un des 3 pigments est déficient Pas de bande neutre et ils voient toutes les couleurs Sensibilité différentielle très atténuée On distingue 3 types : La Protanomalie ou anomalie HART La Deutéranomalie ou anomalie de type RAYLEIGH La Tritanomalie 32 Les trichromatismes La Protanomalie ou anomalie HART 10% des dyschromatopsies congénitales. Faible sensibilité au rouge Simple ou extrême La Deutéranomalie ou anomalie de type RAYLEIGH 59% des dyschromatopsies congénitales. Faible sensibilité au vert Simple ou extrême La Tritanomalie 1% des dyschromatopsies congénitales. Faible sensibilité au bleu les gènes des pigments vert et rouge sont situés sur le chromosome X et de localisations proches le gène du pigment bleu est situé sur le chromosome 7 la vision "normale" des couleurs ne reflète que l expression la plus fréquente de la trichromatie et la variabilité inter-individus est très importante Dyschromatopsies acquises Dyschromatopsies acquises La forme acquise est secondaire à une maladie oculaire et elle est complexe. On les classe en 3 catégories les dyschromatopsies d axe bleu-jaune les dyschromatopsies d axe rouge-vert les achromatopsies les dyschromatopsies d axe bleu-jaune Les plus fréquentes, dues à l atteinte de la cellule visuelle elle-même, en cas de lésions de la rétine et de la choroïde Les affections les plus souvent en cause sont : Les rétinopathies pigmentaires Les myopies fortes Les dégénérescences maculaires séniles Les thromboses vasculaires Les rétinopathies diabétiques hypertensives

7 Dyschromatopsies acquises Examens de la vision des couleurs les dyschromatopsies d axe rouge-vert Elles ressemblent à la protanopie et à la deutéranopie. Elles se rencontrent le plus souvent en cas de lésions des fibres nerveuses, c est à dire des affections du nerf optique (type 2 de Verniest) comme : Les névrites optiques rétrobulbaires d origine infectieuses, toxiques (alcool, tabac), dégénératives (SEP) Discrimination des couleurs : Atlas d ISHIHARA Assortiment des couleurs : Test de Farnsworth 100 hue Les tumeurs de la région sellaire les achromatopsies Exemple :Théorie sur Vincent Van GOGH Ces anomalies peuvent se rencontrer en cas de dyschromatopsies acquise et congénitales : déficit bleu-jaune associé à une deutéranopie Examen de la vision des couleurs Examen de la vision des couleurs Atlas d ISHIHARA Planches du test d Ishihara Une planche pseudo-isochromatique est constituée d'une mosaïque de points de couleurs différentes, disposés de façon apparemment aléatoire, au sein duquel apparaît une forme sur un fond. En réalité, les couleurs utilisées sont situées sur des axes de confusion colorée prédéterminés pour mettre en évidence une dyschromatopsie donnée. a) planche de démonstration b) planche lue par le «normal», non lue par le dyschromate c) planche non lue par le normal, lue par le dyschromate d) le deutan lit «4», le protan lit «2» Examen de la vision des couleurs Examen de la vision des couleurs Test de Farnsworth 100 hues C est un test très sélectif comportant 84 pastilles disposées dans 4 boîtes que le sujet doit classer. Carré ou cercle? Chien, bateau, ballon ou voiture?

8 Test de Farnsworth 100 hue Test de Farnsworth 100 hue Ce classement est reporté sur un diagramme qui est un cercle pour le sujet dont la vision chromatique est normale. L axe dans lequel les erreurs sont les plus nombreuses représente l axe chromatique anormal. L importance global du déficit peut être évaluée par la somme des erreurs ou score. Ce test représente le meilleur procédé de diagnostic des dyschromatopsies. Procédé de classement 85 pastilles colorées de même luminosité et de même saturation dans 4 plumiers : 85 ou 0 à 21 rouge brique à vert 22 à 42 vert à bleu/violet 43 à 64 bleu/violet à violet 65 à 84 violet à rouge brique Test de Farnsworth 100 hue Test de Farnworth 100 hue Durée du classement : 2 minutes par plumier Sujet normal Sujet anormal Écarts : ❶ 4, ❷ 3, ❸ 5, ❹ 4, ❺ 3, ❻ 3, ❼ 6 Représentation graphique des résultats permettant le diagnostic Test de Farnworth 100 hue 47 8