LES CAPACITES D’ADAPTATION DE L’ŒIL

Grace à la cornée, qui est l’enveloppe translucide de l’œil, et de l’iris, qui en se refermant permet de doser la quantité de lumière, une image se forme sur la rétine. La formation d’images nettes au niveau de la rétine de l’œil humain est en grande partie due à la réfraction de la lumière par la cornée et le cristallin, c’est ce qu’on appelle focalisation. Alors que la cornée est responsable de la réfraction nécessaire, le cristallin présente une puissance de réfringence réglable qui permet la mise au point sur la rétine d’images provenant d’objets qui se situent à des distances variables de l’observateur c’est ce qu’on appelle accommodation. Ainsi la mise au point d’images provenant d’objets proches, s’effectue grâce à la contraction des muscles ciliaires qui permettent au cristallin d’augmenter sa courbure du fait de son élasticité. Les ajustements de la taille de la pupille (c'est-à-dire de l’ouverture circulaire de l’iris) contribuent également à la netteté des images dans la mesure où elle limite les aberrations optiques et maximise la profondeur de champ (étendue sur laquelle les objets peuvent se rapprocher ou s’éloigner sans être flou) autant que le permettent les niveaux d’éclairement. Les liquides contenus dans les espaces situés en avant (humeur aqueuse) ou en arrière du cristallin (humeur vitrée) sont limpides la transmission des rayons lumineux jusqu’à la rétine.

La rétine est le lieu de traduction du message lumineux venant de l’extérieur en signaux nerveux envoyés au cerveau. Composée de cellules visuelles et parcourue par une multitude de petits vaisseaux, la rétine est cette fine membrane de l’œil qui réceptionne les impressions lumineuses venues de l’extérieur et les transforme en signal électrique qu’elle transmet au cerveau via le nerf optique, qui les transforme à son tour en image. Cette opération s’effectue selon une séquence en quatre temps : signal lumineux, réaction chimique, ionisation, signal électrique. En parvenant aux cellules de la rétine, les photons entrainent une modification des molécules de pigment qui s’y trouvent. Il s’en suit une cascade de réactions chimiques qui vont en s’amplifiant et aboutissent à une modification de la composition ionique de la cellule grâce à ses variations ioniques, le signal chimique devient signal électrique. Les cellules photo-réceptrices de l’œil humain peuvent distinguer plus de 100 nuances différentes et 750 niveaux de luminosité.

Il existe deux types de photorécepteurs sensibles à la lumière dans la rétine : les cônes et les bâtonnets qui comprennent chacun un segment externe contenant un pigment photosensible, et un segment interne contenant le noyau.

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Les bâtonnets :

Les bâtonnets sont formés d’une pigmentation appelée rhodopsine sont situés en périphérie de la rétine et permettent de percevoir la luminosité et le mouvement, ils ont une résolution spatiale faible et une très forte sensibilité à la lumière : ils interviennent dans la vision scotopique pour de faible luminances. Les bâtonnets peuvent interpréter des signaux pour des luminances inférieures à 10cd/m2. La vision fournie par les bâtonnets, vision scotopique ne permet pas la vision colorée et le maximum de sensibilité se situe pour une longueur d’onde légèrement inférieure. Ils ont une sensibilité spectrale maximale dans la région des bleu – vert à 507nm.

Figure III.5 : Cônes et bâtonnets. Wikipédia.

On remarque sur le dessin que le segment externe est formé d’un empilement de disques enchâssés dans la membrane de la cellule. C’est sur ces disques que se trouvent les pigments sensibles à la lumière. C’est la forme du segment externe qui permet de distinguer les deux grands types de photorécepteurs : les bâtonnets présentent un long segment externe cylindrique avec de nombreux disques tandis que les cônes ont un segment externe plus court et effilé avec relativement peu de disques. Ce plus grand nombre de disques dans les bâtonnets fait en sorte qu’ils sont 1000 fois plus sensibles à la lumière que les cônes. C’est ce qui explique pourquoi, quand il y a peu de lumière, comme la nuit, seuls les bâtonnets contribuent à la vision. Et l’inverse se produit à la grande lumière du jour, où ce sont les cônes

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qui sont les plus actifs. Ceci permet donc à l’œil humain d’avoir un fonctionnement hybride car il s’adapte aux activités nocturnes comme aux diurnes. Ainsi, le jour nous avons une bonne vision centrale, en couleur, avec une acuité visuelle performante et rapide. Par contre, notre vision nocturne est périphérique, avec une zone centrale aveugle correspondant à la fovéa, qui ne comporte pas de bâtonnets.

Les cônes :

Les cônes sont situés dans une zone nommée fovéa, ils permettent de différencier les couleurs (vision photopique), ils ont une résolution spatiale élevée et sont peu sensibles à la lumière et ils interviennent le jour, l’acuité visuelle diminue rapidement en fonction de l’excentricité, c’est pourquoi l’homme dirige ses yeux de tous les côtés vers les objets qui l’intéresse. Les cônes interprètent des signaux pour des luminances supérieures à 300cd/m2. Les cônes permettent la vision des couleurs ou vision photopique avec une sensibilité qui varie avec la longueur d’onde avec un maximum qui se situe dans le jaune vert à 555nm.

Il y a trois types de cônes : chacun donne une réponse sélective au spectre des couleurs, mais ils créent ensemble une impression de couleur. La sensibilité spectrale est maximale à 450 nm pour les cônes bleus, à 540 nm pour les verts et à 610 nm pour les rouges.

Figure III.6 : Courbe de visibilité spectrale relative à l’œil humain. Source : Architecture et Climat.

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