Physiologie : la vision

PHYSIOLOGIE : La Vision (cours Galien 2000-2001)
I ) INTRODUCTION
L’œil présente une couche profonde = rétine, qui possède des photorécepteurs (capteurs sensoriels, qui encodent
l’information visuelle en influx nerveux, lequel emprunte une voie à 3 neurones jusqu’au chiasma optique.
Particularités chez l’homme :
_ il possède une vision binoculaire superposition des 2 hémichamps, la partie frontale est vue par les 2 yeux.
_ les voies nerveuses des hémichamps temporaux décussent (se croisent) au niveau du chiasma optique, les voies
venant des hémichamps naseaux ne décussent pas.
Différence entre vision maculaire et périphérique :
_ La macula représente le pôle postérieur de la rétine, ayant l’aspect d’une tache jaunâtre, ovalaire, qui présente
en son centre une dépression : la fovéa centralis. C’est à cet endroit que l’acuité visuelle est a meilleure.
Vision maculaire : 1) vision fine, précise (épicritique).
2) vision à champ très étroit (juste en face de soi).
3) tri chromatique (sensible à la couleur)
4) stimulée par une intensité lumineuse très importante.
A cet endroit, les photorécepteurs sont essentiellement des cônes.
_ Le reste de la rétine constitue la zone de vision du champ périphérique, où la densité de bâtonnets devient de +
en + importante.
Vision périphérique :1) vision peu précise, mauvaise acuité.
2) vision à champ vaste, étendu.
3) moins sensible à la couleur.
4) résistante à la diminution de l’intensité lumineuse = vision adaptée à
pénombre.
ces 2 types de vision sont complémentaires.
II) PRINCIPE PHYSIQUE DE L’OPTIQUE
Le système visuel capte la lumière sous forme de radiations électromagnétiques (= quanta, ou photons) qui se
propagent entre 400 et 700 nm.
La réfraction = phénomène qui se produit quand les rayons lumineux passent d’un milieu à un autre (ex : air/œil)
-> ils sont déviés.
Indice de réfraction : vit. lumière dans l’air/ vit. Lumière dans l’autre milieu
Il existe deux types de lentilles :
_ convexes : les rayons déviés se focalisent
_ concaves : les rayons déviés divergent
Distance focale =distance de la lentille au foyer objet (ou image)
Puissance de la lentille = inverse de la distance focale en dioptries.
Comparaison œil/appareil photo :
#Dans un appareil photo : _ objectif
_ chambre noire
_ pellicule photosensible
L’objectif comprend :
_ un système de mise au point
_ un diaphragme qui s’ouvre + ou – en fonction de la lumière
#Dans l’œil : la lumière doit traverser différents milieux : air (n = 1),cornée (n = 1,38),humeur aqueuse ( n =
1,33),cristallin (n = 1,40),corps vitré (n = 1,34) …n = indice de réfraction
Ces différents milieux correspondent à l’objectif de l’appareil photo.
_ La puissance totale de réfraction de l’œil vaut 59 dioptries.
_ La mise au point est réalisée par le cristallin (dont la puissance dépend de l’âge).
_ Le diaphragme est l’iris : son ouverture varie de 1,5 à 8mm, en fonction de la lumière qui
entre dans l’œil et de la profondeur du champ (améliorant ainsi la netteté de l’image).
_ A l’intérieur de l’œil, les pigments de mélanine jouent le rôle de la chambre noire.
_ Enfin, la pellicule photosensible est représenté par le rétine (maculaire et périphérique) : celle-ci est constituée
des photorécepteurs -> les cônes et les bâtonnets.
III) SUPPORT ANATOMIQUE :
L’œil est une sphère de 23-26 mm de diamètre. C’est le seul organe comprenant des tissus transparents, donc
susceptibles de s’opacifier (ex : cataracte = opacification du cristallin).
Œil composé de trois tuniques : (de dehors en dedans)
La sclérotique : tunique périphérique, dure et fibreuse, qui, en avant, se transforme avec la cornée (dure,
fibreuse, mais translucide).
La cornée est recouverte d’un épithélium très innervé. En revanche, elle est avasculaire (greffe possible sans
risque de rejet). A sa face interne, l’endothélium est très riche en pompes à sodium, ceci permet de réabsorber
l’eau qui entre dans la cornée et de la rejeter dans l’humeur aqueuse.
La choroïde : cette membrane, située sous la sclérotique, est très vascularisée. Elle se prolonge en avant par le
corps ciliaire, où s’insèrent les muscles ciliaires, encore plus en avant, on trouve l’iris.
La rétine : située sous la choroïde, elle recouvre toute la face postérieure de l’œil.
A l’intérieur de l’œil, on trouve également 3 milieux transparents différents :
_ humeur aqueuse
_ cristallin
_ humeur vitrée
L’humeur aqueuse est située en avant du cristallin :
_ c’est un liquide qui ressemble beaucoup au plasma
_ elle est fabriquée par les corps ciliaires
_ elle est formée et réabsorbée en permanence
_ elle fournit oxygène et nutriments aux cellules de la cornée
N.B : Si la circulation de l’eau est entravée et que celle-ci s’accumule : augmentation pression intraoculaire
=>glaucome.
Le cristallin prend la forme d’une lentille biconvexe de 10 mm de diamètre et 5 mm d’épaisseur.
_ il est élastique et peut changer de courbure : c’est l’accommodation
_ il est maintenu dans sa position par les ligaments suspenseurs
_ au repos, le ligament est tendu et le cristallin aplati = il n’y a pas d’accommodation, on a
une vision de loin.
L’humeur vitrée = corps vitré :
_ substance gélatineuse qui transmet la lumière
_ soutient la face postérieure du cristallin
_ presse la couche nerveuse contre la choroïde et sclérotique.
_ participe à la formation de la pression intraoculaire.
Détails des différentes structures de l’œil :
A)L’iris :
La quantité de lumière qui entre dans l’œil est déterminée par l’iris qui agit comme un diaphragme. Il contient
des fibres musculaires, lisses, radiales (en rayon de roue) et circulaires.
Comparé à diaphragme vertical et circulaire de l‘œil, percé en son centre par la pupille, il est bleu, vert ou
marron selon couleur des yeux.
L’iris présente 2 muscles lisses à innervation différente :
_ innervation sympathique des muscles radicaux -> la NA libérée agit sur les récepteurs alpha
=>contraction de ces muscles lisses => ouverture (dilatation) de la pupille = mydriase.
_ innervation parasympathique de muscles circulaires : leur action provoque un
rétrécissement du diamètre de la pupille -> myosis
(parasympathiques innerve aussi muscles ciliaires)
B)Les muscles ciliaires :
Ce sont les muscles de l’accommodation. Au repos (vision de loin) les muscles ciliaires ne travaillent pas, les
ligaments suspenseurs sont tendus et le cristallin est aplati. Lors de l’accommodation, les muscles ciliaires se
contractent (2 groupes de fibres = circulaires et longitudinales) -> les ligaments suspenseurs se détendent et le
cristallin devient bombé : sa puissance dioptrique augmente ( cas de la vision rapprochée).
C)La rétine :
C’est la membrane interne du globe oculaire, organe de réception des sensations visuelles (grâce à ses cellules
qui sont des photorécepteurs). Elle est transparente, incolore, et comprend 10 couches : les rayons lumineux
doivent d’abord traverser ces 10 couches avant d’atteindre les cellules sensorielles = photorécepteurs.
Elle présente deux zones particulières :
_ La papille : elle se situe à la partie postérieure de l’œil et correspond à une zone
d’interruption de la rétine => c’est de là que part le nerf optique. A cet endroit arrive l’artère
centrale de la rétine. Il s’agit d’une sorte de trou, où il n’y a pas de cellules sensorielles :
cela se traduit par une tache blanche dans le champ visuelle => c’est pourquoi on appelle
également la papille tache aveugle.
_ La macula : c’est une petite zone centrale de la rétine, présentant une dépression centrale : la fovéa, au niveau
de laquelle a vision est épicritique. Cette zone n’est composée que de cônes. Ses dimensions sont : 2 à 3 mm de
large X 1,5 mm de hauteur.
D)Les muscles extrinsèques :
On distingue 3 paires :
_ les droits internes et externes = mouvement transversaux
_ les droits supérieurs et inférieurs = mouvements de haut en bas
_ les petits et grands obliques = mouvement de rotation des globes oculaires
6 muscles oculomoteurs = muscles squelettiques striés, innervés par SN volontaire. 3 paires de nerfs crâniens
les innervent :
_ le III = moteur oculaire commun
_ le IV = pathétique
_ le VI = moteur oculaire externe
E)La vascularisation :
Elle est exclusive par l’artère centrale de la rétine, laquelle pénètre dans l’œil avec le nerf optique. Elle se ramifie
en 2 plans :
_ circulation nourricière de la couche interne de la rétine
_ circulation nourricière des plans profonds : choroïde
N.B : la couche sensorielle et la fovéa ne sont pratiquement pas vascularisées.
IV) HISTOLOGIE :
Les rayons lumineux doivent traverser les 10 couches de la rétine pour imprimer les photorécepteurs :
1) membrane limitante interne
2) couche de fibre du nerf optique (axones des cellules ganglionnaires)
3) couche des noyaux des cellules ganglionnaires
4) couche plexiforme interne (couche synaptique)
5) couche nucléaire interne (noyaux des cellules bipolaires)
6) couche plexiforme externe
7) couche nucléaire externe (noyaux des photorécepteurs)
8) membrane limitante externe
9) couches des cônes et bâtonnets
10) couche pigmentaire : épithélium pigmentaire composé de grains de mélanine qui adhèrent à la choroïde.
C’est une couche anti-réflexion des rayons lumineux, et également une couche nourricière des cellules
sensorielles.
Les cellules sensorielles :
# Les bâtonnets : forme cylindrique avec 4 zones fonctionnelles. Environ 100 millions dans rétine.
1) segment externe : composé de disques = bicouches de la membrane contenant pigment photosensible =
rhodopsine
2) segment interne : cytoplasme cellulaire et organites
3) noyau cellulaire
4) corps synaptique : partie se liant aux cellules nerveuses suivantes
# Les cônes : structure quasi identique. Segment externe plus conique, replis membranaires au lieu de disques.
Pigment photosensible = pigment de couleurs = rhodopsine : existe en trois sortes, sensibles chacune à des
longueurs d’onde différentes = couleurs fondamentales. Chaque cône a un seul type de pigment (bleu, vert,
rouge) : leur complémentarité permet de voir la couleur.
V) PHOTORECEPTION :
A) Anatomie fonctionnelle des photorécepteurs :
On compte par oeil : _ 130 millions de bâtonnets
_ 3 à 6 millions de cônes
A la périphérie de l’œil, on trouve surtout des bâtonnets ; + on se rapproche de la macula, + la quantité de
bâtonnets diminue et celles des cônes augmentent. Dans la macula, il n’y a que des cônes.
Différences de fonctionnements des cellules sensorielles :
Intensité de la stimulation
Délai de réponse
Pigments contenus
bâtonnets
Faible (si un seul photon est reçu, il
est détecté) -> fonctionnement dans
la pénombre
Assez lente
Signalement
lent
des
infos
lumineuses -> images floues
rhodopsine
Cônes
100 X plus forte
4 X plus rapide
signal
variations
intensité
lumineuse, déplacements rapide
d’objets…
Iodopsine :
Permet Vision des couleurs
(trichromatisme)
Iodopsine : sensible à : bleu (420 nm), vert (535 nm), rouge (565 nm), si manque d’un pigment -> daltonisme
B) Chimie des pigments :
La vitamine A est présente sous deux formes : A1 et A2. On parle du rétinol 1 et 2, qui diffèrent par une double
liaison une affinité différente pour une protéine : l’opsine (la forme cis peut s’attacher à l’opsine et pas l’autre).
Ensuite rétinal + opsine => rhodopsine.
Puis il y a photo isomérisation : absorption par le rétinal d’un photon qui fait se dissocier de l’opsine, passer de
la forme cis à trans. Cette dissociation est responsable de la transduction d’un message nerveux.
Quand il y a dissociation rétinal/opsine, la rhodopsine n’est plus fonctionnelle, elle est dite « blanchie ».
Pat un système enzymatique assez lent, le rétinal va ensuite se recombiner à l’opsine.
A partir du segment interne du bâtonnet, il y a une sortie de sodium : celui ci est réabsorbé par un phénomène
passif au niveau du segment externe. Le cil (partie intermédiaire) constitue une zone relativement imperméable.
=> on a une boucle de courant permanent. Ce mouvement de sodium est responsable d’une ddp de 30 mV.
Schéma :
Les canaux sodiques sont maintenus ouverts par du GMPc. Quand un photon arrive, il active la rhodopsine, le
rétinal se dissocie. Cette rhodopsine activée va elle même activer une protéine G = la transducine. Celle ci une
Pdiestérase ; le GMPc se détache des canaux sodiques car il est clivé en GMP inactif par la Pdiestérase. Les
canaux sodiques se ferment (non activé par GMPc). Or le sodium continue à sortir du côté du segment interne
(alors qu’il ne peut plus être réabsorbé au niveau du segment externe).
On a alors une hyper polarisation, jusqu’à – 80, 90 mV. Cette ddp est prise en charge par des cellules bipolaires
et ganglionnaires.
Quand la lumière arrive, les pigments sont graduellement détruits. Il y a un turn-over grâce aux cellules
pigmentaires qui régénèrent la vitamine A et la rhodopsine => régénérescence des disques. Dans les cônes, le
fonctionnement est identique avec un pigment différent = l’iodopsine.
VI) LES VOIES OPTIQUES :
1) Anatomie :
Au niveau de l’œil : 1ere cellules : cônes et bâtonnets
1ers neurones : cellules bipolaires
2emes neurones : cellules ganglionnaires, dont les axones convergent vers la papille pour
former le nerf optique.(le nerf optique véhicule les infos de la totalité d’1 œil). Puis les deux nerfs optiques
échangent les fibres dans les champs temporaux au niveau du chiasma optique. Du chiasma partent les
bandelettes optiques : chaque bandelette possède :
_ des fibres nerveuses du champ nasal homo latéral
_ des fibres nerveuses du champ temporal controlatéral
Les 2emes neurones font relais au niveau des corps genouillés externes du thalamus, et font synapse avec le
3eme neurone. Ceux-ci constituent les radiations optiques = faisceaux qui se projettent au niveau du cortex
occipital.
Projection dans le cortex dans l’aire 17 (aire visuelle primaire). Il y a seulement une analyse du signal électrique.
Analyse de ce que l’on voit dans l’aire 18.
(schéma)
2) systématisation, pathologie :
Au sein du cortex, il existe une rétinotopie : les fibres nerveuses issues de la rétine sont rangées. (chaque fibre
transporte les informations visuelles d’une partie du champ visuel). Dans le nerf optique, il y a 10 faisceaux dont
_ le faisceau central, maculaire qui transporte les infos venant de la macula nasale et temporale.
_ un autre contingent de faisceau, transportant les infos de la rétine périphérique.
Rappel : les fibres provenant des champs temporaux décussent au niveau du chiasma optique, les fibres
provenant des champs nasaux ne décussent pas.
1er cas pathologique : Section du nerf optique
Cécité monoculaire (ou unilatérale) = perte de vision des 2 hémichamps (temporal et nasal) du côté de la section.
2eme cas : Section au niveau de chiasma optique
Hémianopsie bitemporale = perte de vision des é hémichamps temporaux ⇒ perte de la vision latérale (on ne
voit qu’au milieu).
3eme cas : Section d’une bandelette optique
Hémianopsie latérale homonyme = perte d’un hémichamp nasal homo latéral à la lésion + d’un hémichamp
temporal controlatéral.
4eme cas : atteinte maculaire
scotome central (lacune du champ visuel, au milieu, il y a un petit point où l’on ne voit pas)
Rq : les 944 mm2 de la rétine se projettent sur 65 cm2 de cerveau (environ 7 fois plus !)
3) voies optiques accessoires :
elles représentent 20-30% des fibres provenant de la rétine. Elles cheminent dans le nerf optique, le chiasma, les
bandelettes puis se répartissent en 2 contingents :
_ fibres non sensorielles : elles se projettent au niveau des tubercules quadrijumeaux antérieurs. (rôle
oculomoteur, spatial et pupillo-moteur)
_ fibres sensorielles : ⇒ un contingent va au noyau supra chiasmatique (rôle dans le biorythme)
⇒ un contingent va à la formation réticulée puis au cervelet (vision sous corticale)
VI) TRAITEMENT DE L’IMAGE :
1) convergence de la lumière sur la rétine :
si on regarde loin : pas d’accommodation. Le punctum remotum est le point le plus éloigné que l’on puisse voir
sans accommoder (env. 6m)
si on regarde près : 3 adaptations :
a) accommodation = contraction des muscles ciliaires par le SN parasympathique.
b) Contraction de la pupille = muscles lisses- sphincter
c) Convergence de globes : muscle droit interne (IIIeme paire)
Le punctum proximum est le point le plus près que l’on puisse voir en accommodant au maximum ( env. 20-25
cm)
2) Pathologies :
a) La myopie :
L’image nette se forme en avant de la rétine (vision floue des objets éloignés) ⇒ puissance excessive du
cristallin (trop bombé). Une lentille divergente est placée pour que l’image se forme sur la rétine.
b) L’hypermétropie :
L’image nette se forme en arrière de la rétine. ⇒ incapacité du cristallin à se bomber (globe oculaire pas assez
profond). Le sujet voit bien de loin mais pas de près. On utilise une lentille convergente.
c) L’astigmatisme :
Inégalité de courbure des différentes parties du globe oculaire : la cornée, au lieu d’être ronde, est ovale. Une
partie de l’image se forme en avant, l’autre en arrière de la rétine.
3) Adaptation de la lumière à l’obscurité :
a) lumière intense :
Tous les cônes sont stimulés, toute la rhodopsine est blanchie.⇒ on ne voit que par les cônes. Il y a adaptation
automatique de la rétine à la quantité de lumière.
b) passage obscurité/clarté :
Eblouissement : seuls les bâtonnets travaillaient, l’aveuglement est dû au fait qu’un grand nombre de pigments
sont décolorés en même temps. Puis la sensibilité rétinienne baisse, une fois que la rhodopsine est blanchie. On a
en plus un réflexe de fermeture de la pupille ; Et rapidement les cônes fonctionnent = vision colorée.
c) Passage clarté/obscurité :
Dans un premier on ne voit rien : tous les pigments de rhodopsine étaient blanchis (phénomène qui bloque le
passage de a lumière). Il faut attendre que la rhodopsine s’accumule (renouvellement par les cellules
pigmentaires) et que la sensibilité rétinienne augmente, cependant il faut 20-30 minutes pour renouveler le stock
de rhodopsine. On a en plus un réflexe d’ouverture de la pupille (stimulation sympathique).
N.B : si déficience en vitamine A ⇒ dysfonctionnement des cônes et bâtonnets en nocturne.
4)Vision stéréoscopique : (= vision en relief)
Les deux yeux voient des images différentes mais qui sont projetées sur la même aire corticale : certaines parties
du cortex analysent la différence d’image (certaines cellules corticales analysent qu’il s’agit de la même image =
plan de fixation). D’autres cellules analysent que certaines choses sont en avant ou en arrière du plan de fixation
= vision en 3 dimensions.