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B/ Traitement de l'image par la rétine :
La
rétine est la partie de l’œil qui permet
l’acuité visuelle (performance de la
vision), c’est grâce à elle que nous
percevons les couleurs et le mouvement. Il
s’agit d’un tissu neuronal très fin qui
fait partie du système nerveux central, de
0,1 à 0,5 mm d’épaisseur organisé en 10
couches de cellules.
Après
avoir étudié la structure de l’œil au
niveau macroscopique nous allons maintenant
nous attacher à l’étude moléculaire de la
rétine.
1/ Les photorécepteurs : cônes et bâtonnets :
La
conversion de la lumière en signal nerveux
compréhensible pour le cerveau s’effectue
dans des cellules spécialisées de la rétine
appelées photorécepteurs. Ainsi l'absorption
de lumière par les pigments de ces photorécepteurs
déclenche des perturbations cellulaires qui
assurent la conversion de l'énergie lumineuse
en signaux électriques.
Les
photorécepteurs sont formés de 4 parties :
]
un segment externe,
]
un segment interne,
]
un corps cellulaire et
]
une terminaison synaptique.
Le
segment interne 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. 
Les cellules en cône et en bâtonnets (doc 3)
La
rétine présente donc une double nature,
capable de travailler en basse lumière
(vision scotopique) grâce aux bâtonnets et
en haute lumière (vision photopique) grâce
aux cônes. De plus, il existe une autre différence
entre les deux types de photorécepteurs. Les
cônes sont sensibles aux différentes
couleurs alors que les bâtonnets ne le sont
qu’au noir et au blanc (en niveaux de gris).
2/Les pigments dans les photorécepteurs :
Les
photorécepteurs sont constitués de deux
parties, un segment externe et un segment
interne.
Au
niveau du segment externe des cônes et des bâtonnets,
imbriquées dans la membrane des lamelles se
trouvent les molécules interagissant avec la
lumière : la rhodopsine, aussi appelée
pourpre rétinien (à cause de sa couleur qui
tend vers le rouge), dans le cas des bâtonnets,
et les iodopsines dans le cas des cônes. Ces
pigments visuels sont similaires.
Le
segment externe du cône est particulièrement
intéressant dans le cadre de notre étude. En
effet il résulte de l’empilement de
plusieurs centaines de lamelles, elles-mêmes
correspondant à des rempilements de la
membrane plasmique qui enveloppe le récepteur.
C’est au niveau de cette partie du cône, le
segment externe, que se produit
l’interaction avec la lumière ; les
molécules impliquées, les iodopsines, sont
présentes dans la membrane des lamelles.
La
iodopsine, est l’union de deux molécules
qui sont le rétinal et l’opsine, toutes
deux étant essentiellement pour la vision des
couleurs.
Le
système des cônes est un système à haute résolution
mais sa sensibilité est limitée. En 1967, un
biologiste nommé Tornita enregistre
l’activité électronique de 142 cônes de
carpe ; ceux-ci sont éclairés par des
éclairs de lumière monochromatique dont il
fait varier la longueur d’onde entre 400 nm
(violet) et 700 nm (rouge). Il remarque que
certains cônes ont une réaction électrique
maximale quand ils sont éclairés avec des
radiations bleues, d’autres ont une
sensibilité maximale avec des
radiations vertes, et une troisième catégorie
qui présente une réponse maxima le pour les radiations rouges. Ces résultats
semblent indiquer l’existence de 3 sortes de
cônes. D’autres biologistes ont également
pu mettre en évidence 3 sortes de cônes dans
la rétine humaine, ayant une absorption
maximale dans le bleu violet, plus exactement
à 420 nm, la deuxième dans le vert à 530 nm
et la troisième à 565 nm, dans le jaune
rouge. Ces résultats seront confirmés par
l’extraction de trois sortes de pigments de
cônes de rétine humaine : un pigment
sensible au bleu, le deuxième sensible au
vert et le troisième sensible au rouge. Ces
spécificités ont permis de classer les cônes
humains en trois catégories.
Longueur
d'onde des Photorecepteurs (doc 4)
C'est
donc l'activité relative des trois ensembles
de cônes qui diffère selon les stimulus
lumineux de différentes longueur d'onde et
qui rend l'oeil humain sensible à des
milliers de nuances . On les distingue donc
selon la lumière colorée la mieux absorbée
par leurs opsines. Ils diffèrent par leur molécule
d’opsine qui contient un nombre variable
d’acides aminés.
Les
trois types de cônes de chez l’homme sont
les suivants :
A
Les cônes « S » comme « Short
Wavelenght » ou courtes longueurs
d’onde. Elles contiennent en majorité le
pigment sensible au bleu et ont une réaction
maximale à 420 nanomètres (iodopsine S).
A
Les cônes « M » (« Médium
Wavelenght » ou moyennes longueurs
d’onde) qui présentent une sensibilité au
vert et ayant une réaction maximale à 530
nanomètres (iodopsine M).
A
Les cônes « L » (« Long
Wavelenght » ou grandes longueurs
d’onde) pour la sensibilité rouge qui donne
un mouvement maximal des synapses à 565 nanomètres
(iodopsine L).
Tous
les pigments des cônes absorbent la lumière,
entraînant une modification des propriétés
électriques de la cellule (changement de
polarisation).
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