La vision est un sens très sollicité dans l’espèce humaine.
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La vision est un sens très sollicité dans l’espèce humaine.
Comment l’œil intervient dans notre perception du monde
extérieur ?
DE LA LUMIERE AU MESSAGE NERVEUX : LE RÔLE DE L’ŒIL
I / ANATOMIE DE L’ŒIL
L’œil est un organe sensible aux stimulations lumineuses.
Cristallin
Humeur aqueuse
Pupille
Cornée
Iris
Rétine
Choroïde
Sclérotique
Humeur vitrée
Nerf optique
Dans l’œil la lumière traverse une succession de milieux transparents.
•CONJONCTIVE
•CORNEE
•HUMEUR AQUEUSE
•CRISTALLIN
•HUMEUR VITREE
Au cours de ce trajet comment se comporte la lumière ?
Les différents milieux transparents de l’œil ont des indices différents.
1. La cornée : n = 1,376
2. L’humeur aqueuse : n = 1,336
3. Le cristallin : n = 1,42
4. L’humeur vitrée : n = 1,406 à 1,386 (du centre à la périphérie)
Les rayons lumineux vont subir des réfractions (loi de Descartes).
L’image doit se former sur la rétine.
Axe optique
Pour un objet très éloigné l’image se forme sur la rétine.
Si l’objet est proche l’image se forme derrière la rétine.
Le cristallin doit modifier la distance focale pour que l’image se forme sur la rétine. C’est la mise au point.
C’est le cristallin qui en modifiant sa courbure assure la formation de l’image sur la rétine.
C’est l’accommodation.
II / LA RETINE
L’activité électrique de la rétine est enregistrée grâce à des électrodes
placées sur la cornée.
Electrorétinogramme obtenu suite à un éclair lumineux
Suite à une stimulation lumineuse, la rétine répond par une activité
électrique.
La rétine est donc constituée de cellules excitables.
Comment est constituée la rétine ?
La rétine est constituée de plusieurs couches de cellules.
Choroïde
Rétine
Humeur vitrée
Propagation de la lumière
Coupe de rétine
Les cellules visuelles, récepteurs sensoriels de la vision, sont appelés
des photorécepteurs.
Les photorécepteurs sont situés à l’arrière de la rétine.
Comment se comportent ces photorécepteurs lorsqu’ils reçoivent
de la lumière ?
III / LE RÔLE DES PHOTORECEPTEURS
On distingue deux types de photorécepteurs :
1 – les cônes
2 – les bâtonnets
Comment se répartissent les photorécepteurs dans la rétine ?
Analyser ce graphique.
Les cônes sont plus denses autour de l’axe optique et les bâtonnets sont plus denses à la périphérie de l’axe optique.
L’acuité visuelle est maximale autour de l’axe optique.
Au départ du nerf optique il n’y a pas de photorécepteurs, c’est le point aveugle.
Quel est le rôle des cônes et des bâtonnets ?
En 1967, le biologiste Tornita enregistre l’activité électrique des
photorécepteurs de carpe.
Interpréter ce document.
Il y a trois types de cônes.
Les cônes S plus sensibles dans le bleu.
Les cônes M plus sensibles dans le vert.
Les cônes L plus sensibles dans le rouge.
Les cônes permettent donc de distinguer les couleurs.
Il n’y a qu’un type de bâtonnets.
Ils ne permettent donc pas de distinguer les couleurs.
Leur seuil de sensibilité est plus faible que celui des cônes. Ils réagissent avec une faible intensité lumineuse.
Qu’est-ce qui différencie les trois types de cônes et les bâtonnets ?
Comment appelle-t-on une substance capable d’absorber des radiations lumineuses ?
Une substance capable d’absorber des radiations lumineuses est
appelée un pigment.
Les différents photorécepteurs doivent donc posséder des pigments
différents.
Combien de pigments rétiniens doit-on trouver ?
Il doit y avoir quatre pigments rétiniens différents : un pour les
bâtonnets (la rhodopsine) et trois pour les différents types de cônes
(les opsines S, M et L).
Structure d’un photorécepteur
Chaque photorécepteur est formé d'un segment interne contenant les organites habituels d'une cellule, et d'un segment externe constitué d'un empilement de membranes constituants des disques
dans lesquels est incorporé un pigment rétinien.
Un pigment rétinien est formé de l'association de deux molécules :
l'opsine (protéine transmembranaire) et le rétinal (non protéique et synthétisé à
partir de la vitamine A).
Lorsqu’un photon est absorbé par une molécule de pigment rétinien, il y a une modification de conformation
entraînant une cascade de réactions chimique conduisant à l’élaboration du
message nerveux.
Message nerveux
IV / LES GENES DES OPSINES
Où sont localisés les gènes codant pour la synthèse des opsines ?
Rho
Chromosome X
Chromosome 7
Chromosome 3
Rho
Gène de la rhodopsine (bâtonnet)
Localisation chromosomique des gènes des opsines
L M S
Gènes des opsines (cônes)
S
L M
Les pigments rétiniens
Quelles sont les différences entre ces différentes opsines ?
Comparaison des opsines S, M et L
Il y a des acides aminés en commun entre ces opsines.
Pourcentage des ressemblances entre les quatre opsines humaines.
RHODOPSINE OPSINE S OPSINE M OPSINE L
RHODOPSINE 0 54,88 55,26 55,07
OPSINE S 0 57,27 56,69
OPSINE M 0 96,75
OPSINE L 0
acces ENS Lyon
Les opsines L et M possèdent plus de 95 % d’acides aminés en
commun.
Ces opsines possèdent également aux environs de 40 % avec les
autres opsines.
Or, on considère qu'une similitude entre deux protéines, supérieure à 20%, ce qui est le cas des opsines, indique une origine commune. On
parle alors de famille multigénique.
C’est-à-dire que ces quatre gènes dérivent d’un même gène ancestral.
Comment les différences ont pu apparaître ?
Origine d’une famille multigénique.
Un gène ancestral (A) subit des duplications (A'), des mutations
géniques (modifications de séquence (B)) et des transpositions
(déplacement sur un autre chromosome).
Quelle est l’histoire évolutive des opsines humaines ?
Histoire évolutive des opsines humaines.
IV / LA VISION DES COULEURS CHEZ LES PRIMATES
Pourcentages de ressemblances entre les séquences protéiques de l'opsine S chez différentes espèces
HOMME GORILLE BONOBO CHIMPAN MACAQU SOURIS ALOUATE SAIMIR CEBUS
HOMME 100 99,42 99,71 99,71 95,95 85,84 93,35 91,91 92,77
GORILLE 100 99,42 99,42 95,66 85,55 93,06 91,62 92,49
BONOBO 100 99,71 95,95 85,84 93,35 91,91 92,77
CHIMPAN; 100 95,95 85,84 93,35 91,91 92,77
MACAQU. 100 85,26 93,35 92,49 92,77
SOURIS 100 86,99 85,26 86,71
ALOUAT. 100 97,11 97,69
SAIMIR. 100 95,95
CEBUS 100
Les ressemblances entre les gènes des différentes espèces de primates
reflètent leur lien de parenté.
Une duplication des gènes de l’opsine est à l’origine de la
trichromie des primates.
LES ANOMALIES DE LA VISION
LE DALTONISME
LA CATARACTE
LA MYOPIE
L’HYPERMETROPIE
LA PRESBYTIE