- Œil humain
-
Un œil humain
Œil humain.
Schéma anatomique de l'œil humain.L'œil humain est l'organe de la vision de l'être humain. C'est l'œil qui permet à l'être humain de capter la lumière pour ensuite l'analyser et interagir avec son environnement. L'œil humain permet de distinguer les formes et les couleurs.
L'un des grands défis de la technologie sera de fabriquer des « yeux électroniques » capables d'égaler voire de dépasser les aptitudes des yeux du monde vivant pour, par exemple, remplacer l'œil d'une personne qui aurait eu un accident.
Sommaire
Anatomie et physiologie de l'œil humain
L'œil s'adapte en premier lieu à la lumière ambiante. L'être humain peut ainsi percevoir avec une sensibilité équivalente en plein soleil ou sous la lumière de la pleine lune, soit avec une intensité lumineuse 10 000 fois moindre. Une première adaptation provient de l'écartement de l'iris qui en mode de nuit peut atteindre une ouverture maximale de 7 mm pour des jeunes gens (maximum qui décroît à 4 mm avec l'âge).
Comme chez la plupart des mammifères, oiseaux, reptiles et poissons, l'œil humain est constitué d'un globe oculaire d'environ 2,5 cm de diamètre, formé de 3 enveloppes ou tuniques entourant une substance gélatineuse appelée le corps vitré. Le corps vitré est principalement constitué d'eau et sert à maintenir la forme de l'oeil. On dénombre trois tuniques : la tunique externe, moyenne et interne.
Tunique interne
- La rétine est la tunique sensible de l'œil. Elle est formée de cellules sensorielles, les cônes (vision diurne) et les bâtonnets (vision nocturne), et de cellules nerveuses, les neurones.
- La fovéa sorte de tache jaune, assure une motilité visuelle maximale, car elle est formée de nombreuses cellules visuelles.
- La tache aveugle ou papille est la zone où les fibres se réunissent pour former le nerf optique, qui ne renferme aucune cellule photosensible.
- La macula est petite zone de la rétine sensible aux couleurs et sert pour la précision de la vision.
- Le nerf optique est formé du regroupement des fibres nerveuses de la rétine et conduit l'information visuelle au cerveau.
Tunique moyenne
- La choroïde est une membrane vascularisée qui assure la nutrition de la rétine. Les cellules de cette tunique renferment un pigment, la mélanine, qui lui donne une couleur brun-foncé, afin que les rayons ne pénètrent que par la pupille. La choroïde forme en avant l'iris.
- L'iris donne la couleur à l'œil. Il est percé en son centre par une ouverture circulaire la pupille, qui se dilate ou se contracte selon l'intensité de la lumière, grâce à l'action des muscles lisses de l'iris.
- La pupille laisse passer la lumière. Le diamètre de son ouverture s'adapte automatiquement à l'intensité lumineuse perçue.
- Le corps ciliaire sécrète l'humeur aqueuse. Il contient un réseau de muscles qui permettent de modifier la courbure du cristallin afin de rendre la vision nette.
- Le cristallin est un petit disque fibreux, transparent et flexible qui permet de focaliser l'image sur la rétine en fonction de la distance.
Tunique externe
- La sclérotique est la plus résistante des tuniques de l'œil. Elle protège l'œil des dégâts mécaniques et soutient sa structure. Elle devient transparente en avant pour donner la cornée.
- La cornée est une membrane transparente et bombée qui permet le passage des rayons lumineux. Le pourtour de la cornée est la conjonctive qui assure la protection de la délicate cornée.
- La conjonctive est une muqueuse transparente qui recouvre la face antérieure de l'oeil et qui produit un mucus lubrifiant.
Les annexes de l'œil
Anatomie latérale de l'œil
Muscles de l'œilIl y en a quatre :
- L'orbite, cavité osseuse, recouverte d'une membrane fibro-élastique (la périorbite). Rôle de protection.
- Les muscles oculomoteurs, rôle de déplacement. Au nombre de 6 chez l'humain :
- 4 muscles droits : droit supérieur, droit inférieur, droit interne (ou médial) et droit externe (ou latéral) ;
- 2 muscles obliques : grand oblique (ou oblique supérieur) et petit oblique (ou oblique inférieur)
- La paupière, membrane permettant une isolation plus ou moins importante du rayonnement électromagnétique, l'étalement du film de larmes et la protection de la cornée.
- La glande lacrymale : située en haut et en dehors, elle secrète 40 % de nos larmes, le reste étant sécrété par des glandes accessoires.
Les récepteurs de l'œil
Les récepteurs de l'œil servent à décomposer les informations lumineuses en signaux électriques qui seront envoyés au nerf optique.
- Chez l'être humain, il existe 3 types de cônes (rouge, vert, bleu) servant à décomposer la lumière en couleurs. Ils sont au nombre de quatre chez certains reptiles et oiseaux. Ceux-ci peuvent détecter l'ultraviolet et leurs cônes ne détectent pas tout à fait les mêmes couleurs. Des recherches actuelles[1],[2] tendent à prouver que chez un certain pourcentage d'hommes (10%) et de femmes (50%), il existerait un quatrième type de cônes sensibles aux oranges.
- Les bâtonnets limités à la lumière, plus rapides et plus sensibles que les cônes.
Chaque œil comporte environ 7 millions de cônes, et 120 millions de bâtonnets. Le dysfonctionnement d'un des trois types de cônes conduit au daltonisme, et le dysfonctionnement des trois types de cônes conduit à l'achromatopsie, dont un des symptômes est l'absence totale de vision des couleurs.
1. chambre postérieure (remplie d'humeur vitrée), 2. ora serrata, 3. muscle cilliaire, 4. ligament suspenseur, 5. canal de Schlemm, 6. pupille, 7. chambre antérieure (remplie d'humeur aqueuse), 8. cornée, 9. iris, 10. cristallin cortical, 11. noyau du cristallin, 12. corps cilliaire, 13. conjonctive, 14. muscle oblique inférieur, 15. muscle droit inférieur, 16. muscle droit médian, 17. veines et artères rétinales, 18. papille optique ou point aveugle, 19. lame criblée, 20. artère rétinale centrale, 21. veine rétinale centrale, 22. nerf optique, 23. veine vortiqueuse, 24. conjonctif, 25. macula, 26. fovéa, 27. sclère, 28. choroïde, 29. muscle droit supérieur, 30. rétine.Les tissus de l'œil
Comme chez la plupart des mammifères, oiseaux, reptiles et poissons, l'œil humain est constitué d'un globe oculaire, comportant :
- la cornée, partie antérieure du globe oculaire, lentille transparente, elle est le hublot de l'œil
- la sclère ou sclérotique.
Couleur de l'œil humain
Article détaillé : Couleur des yeux.Une mutation génétique du gène OCA2, porté par le chromosome 15, serait responsable de la couleur bleue des yeux et date d’environ 8000 ans[3]. Elle serait due à un ancêtre commun unique et a perduré.
OCA2 code la protéine P qui est impliquée dans la production de mélanine, le pigment qui colore les cheveux, la peau et les yeux. La mutation n’est pas directement située sur OCA2 mais sur un gène adjacent qui n’annihile pas son activité mais limite son champ d’action en réduisant la production de mélanine dans l’iris. Lorsque le gène est totalement désactivé, le corps ne secrète plus du tout de mélanine : c’est l’albinisme.
Pathologies de l'œil
L'ophtalmologie est la science qui étudie l'œil. Toutes les parties de l'œil peuvent être touchées :
- Cristallin : cataracte, ectopie, myopie, hypermétropie, aphakie, presbytie, astigmatisme, etc.
- Conjonctive : conjonctivite (bactérienne, fongique, parasitaire ou virale), pinguécula, ptérygion etc.
- Rétine : déchirure, décollement, occlusion artérielle ou veineuse, dégénérescences (dégénérescence maculaire liée à l'âge, rétinite pigmentaire, amaurose congénitale de Leber), problèmes de vision des couleurs (daltonisme, achromatopsie), problèmes visuels liés à l'albinisme, myodésopsie.
- Nerf optique : névrite optique, œdème papillaire, glaucome
- Muscles oculomoteurs : Diplopie, parésie ou paralysie des muscles.
- Orbite : énophtalmie, exophtalmie, etc.
- Paupière : ptosis, ectropion, entropion, orgelet, blépharite, tumeur, lagophtalmie, distichiasis, chalazion, etc.
- Appareil lacrymal : dacryoadénite, canaliculite, dacryocystite, etc.
- Sclère : sclérite, scléromalacie perforante ou non, sclère bleue, etc.
- Cornée : kératite (bactérienne, fongique, parasitaire ou virale), kératocône, gérontoxon etc.
- Uvée : uvéite, colobome, etc.
- Pupille : fixe, en mydriase (dilatée), en myosis (contractée), irrégulière (dont l'origine est souvent une inflammation de l'iris passée ou présente)
- Vitré : hémorragie, décollement, etc.
- Strabisme
Fonctionnement optique
Modèle optique de l'œilLa première modélisation de l'œil, dit « œil réduit » consiste à le considérer comme un dioptre sphérique, muni d'un diaphragme et permettant de se placer dans les conditions de Gauss permettant le stigmatisme approché. Ce modèle permet de comprendre la formation des images sur la rétine et l'effet de la courbure (modifiée par le cristallin) pour l'accommodation.
La deuxième modélisation, utilisée dans des activités expérimentales, consiste à remplacer la rétine par un écran plat (feuille blanche) et l'ensemble optique (cornée/cristallin) par une lentille convergente, de distance focale image f' = 16,7 mm lorsque l'œil est au repos.
Dans certains dispositifs didactiques la lentille est une lentille souple constituée d'une membrane plastique que l'on peut remplir plus ou moins avec de l'eau. On peut ainsi montrer l'accommodation et aborder les notions de punctum proximum et de punctum remotum.
L'utilisation d'une lentille en verre, permet de modéliser l'œil normal (emmétrope, vision nette à l'infini sans accommodation) puis, en modifiant la distance écran-lentille, de modéliser la myopie (écran trop éloigné) et l'hypermétropie (écran trop près), avec la possibilité ensuite d'ajouter une lentille correctrice pour modéliser les lunettes de vue.
Abordons quelques données optiques (moyennes) de l'œil :
Structures Rayon de courbure antérieur Rayon de courbure postérieur Indice de réfraction cornée 7,8 mm 6,8 mm 1,377 humeur aqueuse - - 1,337 cristallin 10 mm 6 mm 1,413 humeur vitrée - - 1,336 L'œil peut être réduit à un système centré dont les caractéristiques suivent :
- distance focale image : +22 mm
- distance focale objet : -17 mm
- distance (foyer objet → face antérieure de la cornée) : +15 mm
- donc distance (face antérieure de la cornée → plans principaux) : +2 mm
- donc distance (face antérieure de la cornée → rétine) : +24 mm
- rayon de courbure : +6 mm
- puissance : D = +60 δ
- indice de réfraction : n = 1,337
- accommodation : AC = 6,667
- minimum séparable : αmin = 1' = 0,017°
L'œil électronique
Dans les dispositifs électroniques visant à restaurer une vision déficiente, 8 systèmes sont à l'étude. Ils dépendent du niveau de l'œil que l'on veut substituer :
- soit la "rétine". Ce sont des plaques contenant des milliers, voire des millions de semi-conducteurs, qui vont permettre de transformer la lumière en signal électrique.
Le signal sera ensuite transmis aux fibres visuelles encore en vigueur.
- soit le "nerf optique".
- soit le "cortex cérébral". L'image est enregistrée par une caméra DIVx, transformée en signaux électriques par DSP, transmis à des électrodes en cuivre pur qui simulent le cortex visuel occipital.
Notes et références
- Backhaus, Kliegl & Werner « Color vision, perspectives from different disciplines » (De Gruyter, 1998), p.115-116, section 5.5.
- Pr. Mollon (université de Cambridge), Pr. Jordan (université de Newcastle) « Study of women heterozygote for colour difficiency » (Vision Research, 1993)
- Eiberg H, Troelsen J, Nielsen M, Mikkelsen A, Mengel-From J, Kjaer KW, Hansen L, Blue eye color in humans may be caused by a perfectly associated founder mutation in a regulatory element located within the HERC2 gene inhibiting OCA2 expression, Hum Genet, 2008 Jan 3
Voir aussi
Articles connexes
- Chirurgie oculaire
- Ophtalmologie
- Perspective visuelle
- Précaution en cas de blessure à l'œil
- Oculométrie
Liens externes
- Site très complet du Syndicat National des Ophtalmologistes de France
- Anatomie et physiologie de l'œil
- (fr) Les défauts de la vision et Quelques expériences pour mettre en évidence les propriétés de l'œil du site CultureSciences-Physique de l'ENS Lyon
Médias
- Schéma descriptif de l'œil humain (animation flash).
Wikimedia Foundation. 2010.
