Bases physiologiques de la visionJean-François Le Gargasson

Plan du cours

� Les voies visuelles� L’architecture fonctionnelle� L’acuité visuelle� Le champ visuel� La sensibilité aux contastes� La perception des couleurs

LES VOIES VISUELLES

Le Gargasson - Rigaudiere

Deux yeux : vision binoculaire

Voies de conduction visuelles :• Deux nerfs optiques

•Chiasma

• Tractus optique

• Relais synaptique au CGL

• Radiations optiques• Scissure calcarine• Cortex visuel primaire &

Nombreuses aires visuelles associées :

Rappel d’anatomie des voies visuelles

OG OD

Cortex Vis I aire D’après Vital-Durand 1986

La lumière visible : 400 à 700 nm

Gamme étendue de niveaux lumineux

•Très faibles ou faibles niveaux lumineux : •clair de lune•éclairage de ville la nuit, phares de voitures sur route

NL dits scotopiques = Vision de nuit

perception en nuances de gris de gris clair ou très fon cémauvaise acuité visuelle

Rappels sur le stimulus visuel

La lumière visible : 400 à 700 nm

Gamme étendue de niveaux lumineux

•Forts niveaux lumineux : •Lumière du jour ou son équivalent : sources lumineuses

NL dits photopiques = Vision de jour

perception en couleursbonne acuité visuelle

Rappels sur le stimulus visuel

cornéehumeur aqueusepupillecristallinhumeur vitrée

Rétine : récepteur des images de l’espace objet apr ès * transmission par les structures transparentes* focalisation du plan image sur le plan rétinien

L’oeil

Rétine : récepteur des images de l’espace objet

visible si le fond de l’oeil est éclairé à travers la pupille

fovéola

Point d’impact de l’axe visuel

La rétine

Rétine : récepteur des images de l’espace objet

Papille : zone de passagedes axones c gg : NO

= absence de tissu rétinien= absence de vision

visible si le fond de l’oeil est éclairé à travers la p upille

La rétine

Rétine : récepteur des images de l’espace objet

La vascularisation rétinienne

La rétine

Rétine : récepteur des images de l’espace objet

fovéa

Point d’impact de l’axe visuel

10 degrés centraux de la rétine :

« rétine centrale »

correspond

Champ visuel central

En vision de jour =

Zone du « bien voir »10 degrés centraux

La rétine

Rétine : récepteur des images de l’espace objet

10 degrés centraux

En dehors de la zone centrale

Images projetées sur

le pôle postérieur ou

« rétine périphérique »

correspond

Champ visuel périphérique

La rétine

En vision de jour : (NL photopiques) les images situ ées

Rétine centrale (: CV central) : zone de « bonne vision »

vision précise :* bonne acuité visuelle

* bonne vision des couleurs pour les forts contrastes lumineux ou chromatiques

Rétine périphérique (: CV périphérique) : zone « d’alerte »

vision des mouvements : déclechm mouv tête ou des yeux

La stimulation rétinienne

En vision de nuit : (NL scotopiques)les images situées

Rétine centrale : peu ou pas de vision

Rétine périphérique :

mauvaise acuité visuelle

perception * des faibles NL

* des faibles contrastes lumineux

perception en « gris et blanc » et pas en couleurs

La stimulation rétinienne

Ces propriétés sont liées à l’architecture fonctionnelle de la rétine

Deux systèmes : photopique = vision de jourou syst des cônes

scotopique = vision de nuitou syst des bâtonnets

Rétine : organe - de réception - de transduction

Transformation

des signaux lumineux signaux électrophysiologiques

La rétine

Cliché : SG Rosolen

Architecture fonctionnelle de la rétine

Cônes et bâtonnets : c sensoriellesCliché : SG Rosolen

cônes bâtonnets

Architecture fonctionnelle de la rétine

C horizontalesCliché : SG Rosolen

Architecture fonctionnelle de la rétine

C bip de cônes et c bip de bâtCliché : SG Rosolen

Architecture fonctionnelle de la rétine

C amacrinesCliché : SG Rosolen

Architecture fonctionnelle de la rétine

C ganglionnaires : axones : NOCliché : SG Rosolen

Architecture fonctionnelle de la rétine

C ganglionnaires : axones : NOlumière

Cliché : SG Rosolen

Architecture fonctionnelle de la rétine

Vue sous un angle de 2° environZone d’impact de l’axe visuelLieu de focalisation des imagesZone avasculaireUn seul type de cellules : les cônes

atteints directement par la lumière

350 µm

http://bilicvision.hr/makula.html

Architecture fonctionnelle de la rétine

Zone avasculaire

www.atlasophthalmology.com/atlas/photo

Architecture fonctionnelle de la rétine

Dépression fovéolaire visible en OCT (Optical Coherence Tomography)

Architecture fonctionnelle de la rétine

Article externe :

Photopigment : transduction

Bât : rhodopsine

Cônes : photopigm L ouphotopigm M ouphotopigm S

= trois types de cônes ditsL, M et S

Schnapf et Baylor Pour la Science 1990

Les photorécepteurs :cônes et bâtonnets

Nombre des bâtonnets 100 M : nb de cônes x 20

Nombre des cônes 4,5 M

cônes L + M : 90%cônes S : 10 %

RépartitionCônes partout et seuls à la fovéolaBâtonnets partout sauf à la fovéola

Cônes régulièrement répartis entre les bâtonnets

Les photorécepteurs :cônes et bâtonnets

cône

bâtonnets

Cônes espacés en périph

5°

18°

30°

60°

Curcio et al. J Comp Neurol 1990, 292: 497-523

Densité des PRDensité des cônes à la fovéola

max : 200.000 /mm 2

cônes seuls et très fins

Densité des bâtonnets :max en zone périphérique

Les photorécepteurs :cônes et bâtonnets

Propriétés des cônes et bâtonnets

dues à celles des photopigments : transduction

Étape initiale : Absorption des photons

Résultat : variation de l’état de polarisation des PR

Mécanismes semblables cônes et bâtonnets

À l’obscurité : PR dépolarisés

Les photorécepteurs :cônes et bâtonnets

ouverts

TC

Photopigmentsde PR

Transducinede PR

Phospho-di-estérase

Ph

PDE

TC

PDE

GMPc

Obscurité

canaux Na+

ouverts

Ph

Obscurité : absence de photons

PR : dépolarisés : glutamate

Mb du PR

Propriétés des cônes et bâtonnets

dues à celles des photopigments : transduction

Étape initiale : Absorption des photons

Résultat : variation de l’état de polarisation des PR

Mécanismes semblables cônes et bâtonnets

À l’obscurité : PR dépolarisés

À la lumière : PR hyperpolarisés

Les photorécepteurs :cônes et bâtonnets

boucle de régulationà la lumière

Lumière : photons

Photopigmentsde PR

Transducinede PR

Phospho-di-estérase

Ph

TC

PDEPh

TC

PDE

activé

activée

activée

GMPc

GMPc

Obscurité

Lumière

ouverts

fermés

canaux Na+

PR : hyperpolarisés : peu ou pas glu

Mb du PR

Cascade avec une Pn G

Pour différents niveaux lumineux scotopiques : Visio n de nuit

Seule la rhodopsine est capable d’absorber les photons

donc seuls les bâtonnets fonctionnent…

Vision scotopique

Rhodopsine : un seul photopigment : vision en nuance s de gris

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

390 440 490 540 590 640 690

nm

Rhodopsine Photopigment S Photopigment M Photopigment L

510 nm400 nm 650 nm

Probabilité d’absorption des photons = f(longueurs d ’onde)

L1 L2 L3 L4

pas de vision

Pour différents niveaux lumineux photopiques : Visio n de jour

Les trois photopigm de cônes absorbent les photons

- réponses graduables en fonc de l’intensité du NLPerception d’une large gamme de NL

- réponse constante des bâtonnets

donc seuls les cônes sont codants pr les NL photopiq ues

Vision photopique

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

400

415

430

445

460

475

490

505

520

535

550

565

580

595

610

625

640

655

670

685

700

nm

Photopigment S Photopigment M Photopigment L

Probabilité d’absorption normaledes trois photopigments

S: 420 M: 530 L: 560

a

b

c

d

e

f

g

L1 L2 L3 L4

Probabilité d’absorption des photons = f(longueurs d’o nde)

Vision de jour

Les voies de la conduction visuelle

� Voie P parvocellulaire� Voie M magnocellulaire� Voie K koniocellulaire

Chaque cône central L ou M : une voie P : 2 c bip naines : ON - OFF2 c gg naines : ON - OFF

VOIE P

80% NOC parvoc CGL

Plusieurs cônes L et M : une voie M : 2 c bip diffuses : ON - OFF2 c gg parasols : ON - OFF

VOIE M

20% NOC magnoc CGL

Voie K : 5 cônes S

1 Cc bipolaire de cônes S et cc gg bistratifiée

1% du NO

Voie des bâtonnets : voie P utilisée qd les cônes ne fonctionnent pas ...

En NL faibles ou scotopiques

voies P et M = (99 % du NO)

° avec divergence donc amplification de l’information

provenant de la rétine centrale

° explique les bonnes performances

de la zone centrale de la rétine...

Amplification zone maculaire après relais aux CGL

Large représentation maculaire ds aires visuelles I aires

Importance des voies P & M

° avec convergence donc compression de l’information

provenant de la rétine périphérique

° explique les moins bonnes performances

de la zone périphérique de la rétine...

° pas d’amplification après relais aux CGL

° faible représentation zone périphérique ds aires visuel les I aires

Importance des voies P & M

Toute altération du champ visuel central (10° centraux ) (cônes)ou plus

modification de l’acuité visuellemodification de la vision des couleurs

champ visuel périphérique (cônes et bâtonnets)

En vision de jour :altération de la perception du mouv (cônes ++)

En vision de nuit :altération de la perception des faibles NL (bât)

Dysfonctionnements rétiniens

Toute neuropathie optique :

altération essentiellement de la voie P

° diminution de l’acuité visuelle

° trouble de la vision des couleurs

Exemple :toxique (alcool)médicamenteuse : éthambutol (antituberculeux)compressive (glaucome ou intracanalaire…)dégénérative (démyélinisation : SEP)…

Dysfonctionnements rétiniens

L’ACUITÉ VISUELLE

L’acuité visuelle

� Echelle de lecture de SnellenUtrecht 1862

� 1888 Landolt

L’acuité visuelle

� Elle fait référence au pouvoir de discrimination et à l’identification des formes.

� Il existe plusieurs types d’acuité visuelle

� Hooke (1635-1703) parla en premier d'acuitévisuelle

Les acuités visuelles

� Le minimum visibile élément vu ou non vu (champ visuel, les étoiles)

� Le minimum separabile Acuité avec table d’optotype anneau E

� Le minimum legibile ou acuité de contourTables d’optotypes

� Le minimum de discrimination spatiale ou hyperacuité acuité vernier

Minimum séparable :

C’est le plus petit angle exprim é en minutes d’arc (’)qui permet de voir deux barres de longueurs données juste séparées

AV = 1/αααα’

Définition de l’acuité séparabile

Conception des anneaux d’acuité52

Origine de la notation en 1/10 ième

Acuité visuelle = 1/a’si a = 1’AV = 1/1’ = 10/10 ième

performance moyenne...Performance normale :

a = 0,7’AV = 1/0,7’ = 14-15/10 ième

Performance optimale :a = 0,5’

AV = 1/0,5’ = 20/10 ième

si test vu en lumière du joursi son contraste est maximumsi test analysé par la fovéola

Mesure de l’acuité visuelle

Calcul d’une échelle d’acuité

� Constitution des échelles d’acuité

Minimum lisible : tableaux de lettres : optotypes

Echelle Monoyer Echelle physiologique : ETDRSProg arithmétique AV en 1/10 ième géométrique AV en log MAR

Acuité visuelle et densité des cônes

Fluctuations de L’acuité visuelle

� Facteurs dépendant du sujet à examiner� Le diamètre pupillaire� La réfraction� L’accommodation� La transparence des milieux� La topographie rétinienne fovéola périphérie� Les mouvements oculaires� La vision binoculaire� L’âge

LE CHAMP VISUEL

Champ visuel normal

Champ visuel et vitesse

� Le champ visuel varie avec la vitesse

Les altérations du champ visuel

Altération du champ visuel

� CV N’est possible que si la

fonction résiduelle est suffisante

� Doit tenir compte de la fixation� Stabilité� Existence de plusieurs PRL

Altération du champ visuel

� Altération du champ périphérique� Bonne acuité visuelle� Danger pour les aptitudes professionnelles� Rétinopathie pigmentaire glaucome

Altération du champ visuel

� Test de compréhension parfois difficile et qui n’est pas fiable si le point de fixation est instable

� L’interprétation doit être faite en connaissant la localisation du PRL

Grille d’Amsler = test maculaire

Altération rétinienne et champ visuel

� localise et quantifie le déficit � Scotomes absolus et relatifs

Altération du champ visuel

� hémianoptie

LA SENSIBILITÉ AUX CONTRASTES

La sensibilité au contrastes

� Définit une zone de visibilité en fonction des fréquences spatiales et de la valeur du contraste

� C=Lmax-Lmin/ Lmax+Lmin

Sensibilité aux contrastes et acuité

� L’acuité visuelle est un point particulier de l’espace de vision des contrastes

� Plus haute fréquence spatiale vue avec un contraste 1

Tests de la sensibilité aux contrastes

Mesure de la sensibilité aux contrastes

LA PERCEPTION DES COULEURS

Perception des couleurs

� Dyschromatopsies acquises

� Dyschromatopsies héréditaires

Possibilité d’échantillonnage des longueurs d’ondeEn vision photopique : « vision des couleurs »

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

390

405

420

435

450

465

480

495

510

525

540

555

570

585

600

615

630

645

660

675

690

nm

Cône S Cône M Cône L Bâtonnet

Courtes Moyennnes Grandesλλλλ

PigmL ou1er pigm

PigmM ou2ièmepigm

PigmS ou3ièmepigm

Trichromatisme anormal : anomalie

Anomalie photopigmL :Prot-anomalie

Max déplacé vers moyennes λ

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

390

405

420

435

450

465

480

495

510

525

540

555

570

585

600

615

630

645

660

675

690

nm

Photopigment S Photopigment M Anomalie photopigment L

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

400

415

430

445

460

475

490

505

520

535

550

565

580

595

610

625

640

655

670

685

700

nm

Photopigment S Photopigment M Photopigment L

Probabilité d’absorption normaledes trois photopigments

Trichromatisme anormal : anomalie

Anomalie photopigmM :Deutér-anomalie

Max déplacé vers grandes λ

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

390

405

420

435

450

465

480

495

510

525

540

555

570

585

600

615

630

645

660

675

690

nm

Photopigment S Anomalie photopigment M Photopigment L

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

400

415

430

445

460

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505

520

535

550

565

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595

610

625

640

655

670

685

700

nm

Photopigment S Photopigment M Photopigment L

Probabilité d’absorption normaledes trois photopigments

Dichromatisme : an-opie

Abs pigm L : Prot-anopie

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

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415

430

445

460

475

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520

535

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565

580

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610

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700

nm

Photopigment S Photopigment M Photopigment L

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0,2

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415

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700

nm

Photopigment S Photopigment M Photopigment L

Probabilité d’absorption normaledes trois photopigments

Dichromatisme : an-opie

Abs pigm M : deutér-anopie

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

400

415

430

445

460

475

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505

520

535

550

565

580

595

610

625

640

655

670

685

700

nm

Photopigment S Photopigment M Photopigment L

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

400

415

430

445

460

475

490

505

520

535

550

565

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595

610

625

640

655

670

685

700

nm

Photopigment S Photopigment M Photopigment L

Probabilité d’absorption normaledes trois photopigments

Confusions :deux λ différentes procurent des sensations identiqueslorsqu’elles ont même probabilité d’absorption

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

400

415

430

445

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700

nm

Photopigment S Photopigment M Photopigment L

0

0,2

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0,8

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700

nm

Photopigment S Photopigment M Photopigment L

Deutéranope Sujet normalLes daltoniens confondent le « vert » et le «rouge »

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

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415

430

445

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685

700

nm

Photopigment S Photopigment M Photopigment L

Monochromatisme à cônes S : Absence de pigm L et M

Pas de vision des couleurs possiblesCas exceptionnel…

Tests de la vision des couleurs

� Planches isochromatiques

� Classement de pions� Saturé héréditaire

� Désaturé acquises

LA VISION ET LES MÉTIERS

Aptitude professionnelle

� L’espace de vision est défini pour certaines professions.� Transports en commun� Aéronautique� Marine� Armée� Graphiste� Électronique….

Aptitude professionnelle

� Les contraintes sont différentes selon la profession

� Acuité visuelle: conduite, graphisme� Vision des couleurs: électronique, peintre� Champ visuel: conducteur d’engins

� Consulter les règlements et la législation avant de faire un certificat d’aptitude.

� Le médecin est responsable en cas de mauvaise évaluation de l’aptitude

Rôle du médecin

� Établissement d’une fiche d’aptitude� À l’embauche� Régulièrement

� Renforcement pour certains métiers� Travail sur écran� Travail de nuit

� L’ophtalmolgiste donne un avis mais ne décide pas de l’aptitude

� Certaines aptitude sont le fait de médecins agréés� Personnel naviguant

MERCI DE VOTRE ATTENTION !

Daumier