Des lunettes et un tableau de test de la vue

Des lunettes et un tableau de test de la vue (DDurrich, iStockphoto)

La vision humaine

Parlons sciences
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Résumé

Découvrez comment fonctionne la vue et l’oeil humains, ainsi que certains problèmes de vision communs.

La vision humaine

La vision est le sens que nous connaissons le mieux, mais comment voyons-nous? La plupart des gens diront « C’est simple, nous voyons avec les yeux! » En vérité, c’est plus complexe. Notre cerveau participe autant à la vision que nos yeux (si ce n’est pas plus). Examinons maintenant comment nous voyons, depuis le début.

Coupe transversale d’un œil humain
Coupe transversale d’un œil humain (Source: Parlons sciences avec une image de National Eye Institute, National Institutes of Health [domaine public] via Wikimedia Commons).

La lumière passe ensuite par le cristallin qui focalise l’image. Enfin, elle frappe la rétine, à l’arrière de l’œil. La rétine est formée de plusieurs types de cellules, dont deux principaux, les cônes et les bâtonnets. Les cônes participent activement à la vision des couleurs et se trouvent principalement dans la fovéa, située au centre de la rétine. C’est là qu’une image se forme lorsque la personne regarde directement un objet. Les bâtonnets sont très importants pour voir le mouvement, mais transmettent l’information au cerveau en noir et blanc. Ils se trouvent principalement en périphérie de la rétine. Lorsque vous tentez de déceler si une voiture est rouge ou bleue, ce sont vos cônes qui travaillent. Lorsque vous voulez attraper une balle de baseball, vos bâtonnets entrent en action, même si en réalité, les deux types de cellules sont actifs en tout temps.

Tous les renseignements fournis par les bâtonnets et les cônes de chaque œil sont transmis par les nerfs optiques, qui se croisent au chiasma optique. Cela se produit ainsi pour que les deux côtés du cerveau (les hémisphères gauche et droit) obtiennent les renseignements des deux yeux. Depuis le chiasma optique, l’information passe par le noyau du corps genouillé latéral (CGL) puis se rend dans le cortex visuel primaire (aussi appelé V1), qui est situé dans le lobe occipital

Trajectoire la lumière et des signaux
Trajectoire la lumière et des signaux (Source : Parlons sciences en utilisant une image de VectorMine via iStockphoto).

Pourquoi avons-nous besoin du cerveau pour voir? Tout d’abord, lorsqu’une image sous forme d’énergie lumineuse frappe le cristallin, elle est renversée de haut en bas et de gauche à droite. Sous cette forme, les renseignements ne nous sont pas très utiles. La première chose que fait le cerveau, c’est de prendre les informations envoyées par les yeux et les remettre à l’endroit et dans le bon sens. Le lobe occipital du cerveau peut maintenant traiter l’information corrigée. Cette information finit par se rendre à une partie du cerveau qui nous permet d’en prendre conscience. Ce n’est qu’à cette étape que nous pouvons voir. Vous avez maintenant fait l’expérience de la perception! Cela ne semble peut-être pas très excitant, puisque la perception se produit continuellement et rapidement, mais c’est un processus extraordinaire. La vision est incroyablement complexe et cette section ne fait qu’effleurer ce domaine de recherche largement étudié, mais toujours aussi passionnant.

La myopie

Les personnes atteintes de myopie voient clairement les objets rapprochés, mais les objets distants semblent embrouillés. La myopie se produit lorsque la lumière qui entre dans l’œil converge devant la rétine plutôt que directement sur elle comme le ferait un œil normal.

Schéma d'un œil avec une vision normale
Schéma d'un œil avec une vision normale (Parlons sciences en utilisant une image de by ttsz via iStockphoto).

La myopie peut se produire si l’œil est allongé de l’avant vers l’arrière (myopie axiale) ou si la puissance des tissus réfractifs (cornée et cristallin) est trop élevée.

L’image est alors focalisée devant la rétine, si bien que les objets à distance semblent embrouillés. Le cas échéant, les optométristes émettent des ordonnances pour des lentilles correctrices basées sur le degré de myopie de leurs patients. La myopie se corrige par l’utilisation de verres de lunette négatifs (biconcaves). Lorsqu’une lentille concave est placée devant l’œil, elle fait diverger (s’écarter) la lumière et repousse le foyer vers l’arrière, sur la rétine. L’image se focalise maintenant sur cette dernière, permettant à la personne de voir clairement.

Diagram of myopia and lens correction with a biconcave lens
Diagramme de la correction de la myopie par une lentille biconcave (Parlons sciences en utilisant une image de by ttsz via iStockphoto).

L’hypermétropie

Les personnes atteintes d’hypermétropie, quant à elles, ne voient pas bien de près, parce que l’œil est trop court ou les tissus réfractifs trop faibles. Cela fait en sorte que la lumière converge en un point focal situé derrière la rétine, rendant embrouillés les objets proches de la personne. Dans les cas extrêmes, les objets distants peuvent également être embrouillés.

Diagram of hyperopia and lens correction using a biconvex lens
Diagramme de l’hypermétropie et de la correction avec une lentille biconvexe (Parlons sciences en utilisant une image de by ttsz via iStockphoto).

L’hypermétropie se corrige facilement à l’aide de lentilles réfractives. L’ordonnance émise par l’optométriste sera alors pour des lentilles positives (biconvexes). Lorsqu’elles sont placées devant les yeux, ces lentilles forcent les rayons de lumière à converger (se courber l’un vers l’autre) et ramènent le foyer sur la rétine, permettant à la personne de bien voir à toutes les distances.

La presbytie

Avec l’âge, l’œil se détériore et est de moins en moins en mesure de focaliser sur les objets rapprochés. La presbytie apparaît habituellement dans la quarantaine. Les gens se rendent alors compte qu’ils ont de plus en plus de difficulté à voir les objets rapprochés, particulièrement lorsqu’il y a peu de lumière ou qu’il y a beaucoup de détails. Ce processus naturel de vieillissement se produit parce que le cristallin (la structure juste derrière la surface de l’œil qui permet de réfracter la lumière sur la rétine) devient de moins en moins flexible. La presbytie, qui s’aggrave graduellement, se corrige facilement par des lentilles de lunette positives (convexes).

Lentilles cornéennes

Une autre méthode de correction de la myopie, de l’hypermétropie et de la presbytie est le port de lentilles cornéennes. Ce sont des lentilles très minces qui sont placées directement sur l’œil. Lorsqu’elles sont bien ajustées, leur port peut être très confortable.

Certaines lentilles jetables peuvent être portées une seule journée, mais d’autres doivent être nettoyées et entreposées dans une solution spéciale la nuit avant d’être replacées sur l’œil le lendemain. Habituellement, ces lentilles réutilisables doivent être jetées après deux semaines ou un mois, selon la matière avec laquelle elles sont fabriquées.

A person putting in a contact lens/Une personne qui met une lentille cornéenne
Une personne qui met une lentille cornéenne (Source : איתן טל [CC BY] via Wikimedia Commons).

Les gens choisissent de porter des lentilles cornéennes pour différentes raisons, entre autres pour pratiquer un sport, parce qu’elles n’aiment pas porter de lunettes et parce qu’elles ne veulent pas limiter leur vision périphérique. Les lentilles sont une bonne solution de rechange, mais elles ne permettent pas toujours de corriger tous les problèmes. La plupart des gens choisissent de corriger leur vision avec une alternance des deux méthodes.

Pleins feux sur l’innovation

L’optogénétique

L’optogénétique est un domaine qui associe la génétique (l’étude des gènes) et l’optique (l’étude de la lumière) pour contrôler les cellules du corps humain par la lumière. Elle permet aux neuroscientifiques (les spécialistes de l’étude du cerveau et du système nerveux) de dresser le portrait du réseau des cellules spécialisées du cerveau (appelées neurones) et de comprendre leur fonction, comment elles communiquent et se comportent. Les neurones communiquent entre eux par transmission de signaux chimiques et électriques. Dès qu’un neurone reçoit un signal chimique ou électrique, il « réagit » à ce signal et le transmet aux autres neurones.

Par les méthodes de l’optogénétique, les scientifiques sont capables de manipuler les neurones et de stimuler spécifiquement une cellule, laissant les autres intactes. Ils commencent habituellement par déterminer le matériel génétique (appelé gène) qui, chez l’organisme, produit des molécules, telles que les protéines appelées opsines, qui transforment la lumière en signaux électriques. Les scientifiques insèrent ensuite le gène dans un neurone de leur choix. Le neurone pourra alors produire ces molécules. Par conséquent, lorsque le neurone qui sera exposé à la lumière, les molécules photosensibles produiront un signal électrique qui l’activera et lui permettra alors de communiquer avec les autres neurones voisins par transmission de signaux chimiques et électriques.

La recherche en l’optogénétique peut permettre aux scientifiques de mieux comprendre les troubles et maladies neurologiques.

The process of optogenetics/Le processus d'optogénétique
Le processus d'optogénétique (©2020 Parlons sciences).

 

Références

Bianco, C. (n.d.). How vision works. HowStuffWorks.

The Children's University of Manchester. (n.d.). How the eye works. University of Manchester.

IslandRetina. (n.d.). How vision works.