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Rôle des photorecepteurs et la perception des couleurs

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Objectifs
Les photorécepteurs sont des neurones qui constituent, entre autre, la rétine. Ces cellules nerveuses sont sensibles aux stimuli lumineux.
Comment fonctionnent-ils et quels sont leurs rôles respectifs ?
1. Rôle des photorécepteurs dans l'acuité visuelle
L’acuité visuelle ou vision des détails correspond au degré de finesse avec lequel on perçoit les détails d’un objet (l’ophtalmologiste mesure ce degré en vous proposant de lire des lettres de plus en plus petites).

Cette acuité est maximale à la tache jaune et elle diminue quand on s’en éloigne.
Ce sont la répartition des cônes et des bâtonnets et les connexions entre neurones qui expliquent cette variation de l’acuité visuelle.

En effet, à la fovéa un cône est relié à une fibre nerveuse. Quand on s’éloigne de la fovéa, plusieurs cellules visuelles sont reliées à une fibre nerveuse. À la fovéa, l’image est donc décomposée en éléments plus petits que dans la zone extra fovéale : elle est donc analysée de manière plus précise.

Au niveau de la tache jaune ou fovéa, il n’y a que des cônes. Quand on s’éloigne, les cônes se raréfient au profit des bâtonnets qui sont les seuls représentés à la périphérie de la rétine.
Existe alors une vision centrale où l’image se forme sur la tache jaune ou fovéa (zone des cônes) et une vision périphérique où l’image se forme sur la rétine extra fovéale (zone des bâtonnets).

- Vision centrale fovéale : vision de détails. L’image est décodée point par point.
- Vision périphérique extra fovéale : vision moins précise, plus floue. L’image est décodée cette fois plage par plage donc elle est plus floue.

Le point aveugle :
Dans cette zone il n’y a pas de cellules visuelles. Il correspond au point de départ du nerf optique.


Doc. 1.
: Variation de l'acuité visuelle en fonction de l'éloignement de l'objet.
 
Doc. 2 : Répartition des photorécepteurs le long de la rétine passant pas la fovéa et le point aveugle.
2. La spécificité des photorécepteurs dans la capture des informations visuelles
Les photorécepteurs sont des cellules nerveuses (neurones) spécifiques qui contiennent des pigments sensibles à la lumière.

- Les bâtonnets :
Ils sont tous identiques. Ils renferment tous le même pigment: la rhodopsine. Ils sont très sensibles à la lumière et sont donc fonctionnels en faible éclairement. C’est la vision crépusculaire.

- Les cônes :
Il existe 3 types de cônes. Ils renferment des pigments différents: des opsines. Il existe des cônes sensibles au bleu possédant des opsines bleues, des cônes sensibles au rouge possédant des opsines rouges, des cônes sensibles au vert possédant des opsines vertes. Ils ont un seuil de sensibilité à la lumière très supérieur à celui des bâtonnets. Ils sont fonctionnels en fort éclairement. C’est la vision diurne.

La vision des couleurs résulte de l’activité des 3 types de cônes. Pour une couleur donnée l’activité de chaque type de cône ne sera pas la même. C’est la vision trichromatique des couleurs.

Le daltonisme est une anomalie héréditaire de la vision des couleurs. Elle touche 1 garçon sur 50 et 3 filles sur 10000. Chez ces personnes, l’un des pigments (rouge ou vert le plus souvent) est absent. Ainsi, les informations colorées ne sont reproduites qu’à partir d’informations provenant de 2 types de cônes seulement. C’est la vision dichromatique, différente de la vision trichromatique.

Doc. 3 : Les cônes et la vision des couleurs.
3. Elaboration du message nerveux par la rétine
Quand la lumière stimule les photorécepteurs, le pigment contenu dans ces photorécepteurs est détruit. Ce processus se traduit par la naissance d’un message nerveux, de nature électrique, qui va cheminer dans les neurones de la rétine puis dans le nerf optique jusqu'à l’encéphale. En l’absence d’éclairement, le pigment est toujours présent, les fibres du nerf optique ne conduisent aucun message nerveux.

Cependant la sensation visuelle peut dépasser en durée le stimulus qui en est la cause (exemple: un flash lumineux très bref est encore vu pendant 1 / 10ème de seconde après son extinction. C’est la persistance des images visuelles). C’est le principe de cinéma : une succession d’images est perçue en continuité. Les images cinématographiques sont projetées à raison de 24 images par seconde, séparées par des intervalles obscurs de durée égale. Grâce au temps de persistance, le spectateur ne s’aperçoit pas que, pendant la moitié du temps de la projection, l’obscurité la plus totale règne dans la salle.
L'essentiel
Les bâtonnets vont jouer un rôle dans la vision crépusculaire car ils sont très sensibles à la lumière.
Les cônes vont jouer un rôle dans la vision diurne, la vision des couleurs.
Il existe trois cônes différents en fonction du pigment d'opsine qui le compose, ils sont sensibles aux radiations lumineuses rouge, verte ou bleue. Cela permet la vision trichromatique des couleurs.

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