Première S 2016-2017

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La vision

I

L'anatomie de l'œil

L'œil est une structure complexe formée d'un assemblage de structures transparentes et opaques. Ces structures sont externes et de ce fait visibles ou internes et invisibles.

Les structures externes de l'œil sont les suivantes :

  • L'iris : structure qui donne la couleur à l'œil. Il n'existe pas deux iris identiques.
  • La pupille : partie noire de l'œil par laquelle la lumière passe. Elle est de taille variable en fonction de la luminosité (elle peut être comparée à un diaphragme) et de forme variable en fonction des espèces.
  • La sclérotique : partie blanche, opaque qui couvre tout le globe oculaire, plus communément appelée « blanc de l'œil ». Elle devient la cornée au niveau de l'iris et de la pupille qui, elle, est transparente.
  • La cornée : partie transparente de la sclérotique, elle laisse passer la lumière et les images à l'intérieur de l'œil.
  • Les paupières : inférieure et supérieure chez l'être humain, elles servent à protéger l'œil et à le lubrifier lors du clignement. Certaines espèces en possèdent une troisième (par exemple le chat).
  • Les cils : implantés sur le bord des deux paupières, ils ont un rôle de protection physique contre les poussières.

Les structures internes de l'œil sont les suivantes :

  • Le cristallin : il sépare l'œil en deux chambres, antérieure (avec l'humeur aqueuse) et postérieure (avec l'humeur vitrée). Il joue le rôle de lentille biconvexe. Il est transparent et laisse passer la lumière.
  • L'humeur aqueuse : liquide transparent qui remplit l'œil entre le cristallin et la cornée. Elle sert à maintenir la forme de l'œil et à apporter les nutriments nécessaires aux cellules du cristallin.
  • L'humeur vitrée : liquide transparent qui remplit la partie de l'œil entre le cristallin et la rétine. Elle permet de maintenir par pression la forme de l'œil, et de plaquer la rétine contre le fond de l'œil.
  • La choroïde : couche de l'intérieur de l'œil entre la sclérotique et la rétine, elle est de couleur foncée, ce qui empêche le passage de la lumière. Elle se termine par l'iris et comprend le corps ciliaire.
  • Le corps ciliaire : prolongement de la choroïde, il permet l'ajustement du cristallin au travers de ligaments suspenseurs.
  • Les muscles oculomoteurs : permettent les mouvements de l'œil.
  • La rétine : tapisse le fond de l'œil, c'est la couche qui capte les rayons lumineux. Elle est formée de plusieurs couches cellulaires.
  • Le nerf optique : intègre les informations recueillies par la rétine et les envoie aux zones du cerveau dédiées à la vision.
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Schéma de l'anatomie de l'œil

II

Le cristallin

A

L'organisation anatomique du cristallin

Cristallin

Le cristallin est une lentille transparente biconvexe naturelle formée de cellules vivantes qui permet l'accommodation pour la vision nette à différentes distances.

Le cristallin sépare l'œil en deux chambres : la chambre antérieure qui contient l'humeur aqueuse, et la chambre postérieure qui contient l'humeur vitrée. Il est attaché aux corps ciliaires par les ligaments suspenseurs.

Le cristallin est formé de cellules épithéliales empilées. Elles naissent, se vident de leurs organites, puis se remplissent de protéines donnant la transparence au cristallin : les cristallines. Elles renouvellent en permanence leur contenu, ce qui permet au cristallin de garder sa transparence.

B

Le rôle du cristallin

Le cristallin focalise les rayons lumineux en se déformant pour modifier la distance focale. Le cristallin est relié aux muscles ciliaires : quand ces derniers se contractent, le cristallin augmente de volume. Il permet l'accommodation : l'être humain peut voir des objets proches plus nettement.

Accommodation

L'accommodation est la capacité du cristallin à se déformer pour focaliser les rayons lumineux.

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L'accommodation du cristallin

C

Les anomalies

Le cristallin peut être affecté par diverses anomalies.

  • La myopie : La myopie peut être congénitale (de naissance) lorsque l'œil est trop long ; elle peut aussi venir d'un défaut du cristallin qui place le focus en avant de la rétine. L'œil ne pouvant pas s'étirer suffisamment, les rayons convergent trop et tendent vers un même point, trop en avant de la rétine. La myopie est corrigée par une lentille concave.
  • L'hypermétropie : L'hypermétropie peut être congénitale (de naissance) lorsque l'œil est trop court ou bien venir d'un défaut du cristallin. Les rayons n'étant pas assez convergents, le focus est placé trop en arrière de la rétine. L'hypermétropie est corrigée par une lentille convexe.
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Description et correction des anomalies d'accommodation du cristallin

Enfin, la cataracte est un défaut du cristallin qui apparaît avec l'âge et rend la pupille d'un blanc laiteux. Elle est due à une baisse de la solubilité des cristallines. Elle se traite par une intervention chirurgicale qui consiste à remplacer le cristallin défaillant par un implant.

III

La rétine

A

L'organisation anatomique de la rétine

Rétine

La rétine est une enveloppe très fine plaquée au fond de l'œil par l'humeur vitrée. Elle est constituée de photorécepteurs qui intègrent le message lumineux et le transmettent au nerf optique sous forme de message nerveux.

La rétine est constituée de deux types de photorécepteurs :

  • Les cônes : ils sont répartis principalement au centre de la rétine, et servent à la vision des couleurs. Ils sont de trois types : bleu, vert et rouge. Le pigment des cônes se nomme l'opsine.
  • Les bâtonnets : ils sont répartis principalement en périphérie de la rétine, et captent la luminosité. Il n'en existe qu'un seul type. Le pigment des bâtonnets se nomme la rhodopsine.
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Répartitions des photorécepteurs le long de la rétine

La fovéa est la zone d'acuité maximale car c'est à cet endroit qu'il y a la plus grande quantité de cônes. Au contraire, il n'y a pas de cônes ni de bâtonnets au point de départ du nerf optique.

B

Les anomalies rétiniennes

La principale anomalie rétinienne est le daltonisme. C'est une maladie génétique qui s'exprime par l'absence de fonctionnement d'un ou plusieurs des cônes. La couleur associée au cône absent n'est alors pas perçue par l'individu.
Le daltonisme est plus courant chez les hommes que chez les femmes.

C

La famille des photorécepteurs

Les photorécepteurs sont issus d'une famille multigénique, c'est-à-dire qu'ils ont une origine commune : ils sont un produit de l'évolution. Les photorécepteurs dérivent d'un gène ancestral ancien qui a été dupliqué avec des mutations ponctuelles et parfois des transpositions. De ce fait, ils ont gardé des propriétés similaires, permettant par exemple la vision en couleurs de l'être humain actuel.

L'étude de cette famille a notamment permis de placer l'Homme parmi les primates. En effet, l'étude des séquences des différentes opsines (protéines des photorécepteurs) a montré des similitudes fortes entre les différentes espèces de primates.

Famille multigénique

Une famille multigénique est un ensemble de gènes dérivés d'un gène ancestral par des processus de duplication, de mutation et de transposition.

La famille des globines est la famille multigénique la plus connue, elle dérive d'un gène ancestral très ancien. Il existe sept globines différentes chez l'Homme, parmi lesquelles deux en quatre chaînes forment l'hémoglobine qui transporte l'oxygène dans le sang.

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Schéma de l'apparition d'une famille multigénique