L'anatomie de l’oeil
L’œil, ce globe de 2,5 cm de diamètre, est l’organe principal de la vision. Cette sphère est comparable à un appareil photo puisqu’elle comporte un « bloc optique » (la cornée, l’iris et le cristallin) et une « pellicule » (la rétine).Pour découvrir le principe de la vision, on va suivre un groupe de rayons lumineux provenant d’un beau paysage. Tout d’abord, les rayons traversent la cornée puis une partie de ses rayons sont arrêtés par l’iris qui s’ouvre quand la luminosité et faible et qui se ferme quand elle est trop intense. Les rayons « choisis » par l’iris traversent ensuite une lentille biconcave, le cristallin. Il a la propriété de changer la manière dont il réfracte la lumière afin de rendre l’image nette.
Ainsi les rayons sont réfractés et ils arrivent sur la rétine tapissée de cellules (les cônes et les bâtonnets) qui transforment la lumière en impulsions nerveuses transmises au cerveau pour donner une image du beau paysage.La cornée est une membrane transparente solide à travers laquelle la lumière pénètre. L’approvisionnement en nutriments et oxygène se fait grâce à l’humeur aqueuse, un liquide composé à 78 % d’eau afin de ne pas troubler la vision. Les larmes, assurent cette fonction à l’extérieur de l’œil.
La cornée est la lentille principale de l’œil et assure environ 80 % de la réfraction des rayons lumineux.L’iris est un muscle circulaire qui agit comme un diaphragme. En effet la pupille (au centre de l’iris) s’ouvre et se ferme (entre 2,5 et 7 mm) afin de modifier la quantité de lumière nécessaire à une bonne vision. Sa couleur est déterminée par la mélanine, un pigment aussi présent dans la peau. L’iris est bleu quand la mélanine est peu concentrée et plus foncé quand sa concentration est plus importante.Le cristallin est une lentille auxiliaire molle, il est constitué de fines couches superposées. Il se déforme sous l’action du muscle ciliaire afin d’adapter la réfraction pour que l’image soit nette quelque soit la distance de l’objet regardé.
La rétine est une couche sensible à la lumière grâce aux cellules photo-réceptrices qui la tapissent, elle en possède deux types : les cônes et bâtonnets. Ces cellules transforment la lumière en impulsions nerveuses (signal électrique) menées jusqu’au cerveau par un réseau de cellules neuronales et par le nerf optique.
Les cônes
Les cônes, au nombre de 5 millions, sont responsables de la vision colorée de jour grâce à la présence d’un pigment : la iodopsine. Il existe trois sortes de cônes pour les trois couleurs primaires RVB Rouge Vert Bleu :
Les bâtonnets
Ces cellules photosensibles sont au nombre de 120 millions dans la rétine. Ces cellules nous permettent de voir dans la pénombre en niveaux de gris grâce à leur très grand nombre et à leur pigment, la rhodopsine 500 fois plus sensible à la lumière que la iodopsine, pigment des cônes. De forme cylindrique, cette cellule bien particulière est composée de deux segments : l’un qui contient le pigment photosensible et l’autre (le pied) qui contient l’extrémité synaptique qui fait la liaison avec les cellules nerveuses. Le pigment des bâtonnets est la rhodopsine qui grâce à un enchaînement de réactions chimiques se modifie et permet la création d’un influx nerveux. La réaction maximale de cette protéine se situe aux alentours de 498 nm cependant la courbe d’absorption nous montre qu’elle est sensible à une plus large game de rayonnements que la iodopsine.
Une défaut de vision : le daltonisme
Cette anomalie survient parfois suite à une lésion nerveuse, oculaire, cérébrale, ou peut encore être due à certaines substances chimiques, mais généralement une origine génétique en est la cause. Cependant, aucune évolution n'est présente durant la vie de l'individu atteint, hormis le déclin de perception des couleurs normalement lié à l'âge chez tout être humain.
Il existe plusieurs formes de dyschromatopsie partielle, la plus fréquente étant la confusion du vert et du rouge. Les autres formes de daltonisme sont nettement plus rares, comme la confusion du bleu et du jaune, la plus rare de toutes étant la déficience totale de la perception des couleurs (achromatopsie), où le sujet ne perçoit que des nuances de gris.
Les différentes formes de daltonisme :
- L'achromatopsie est l'absence totale de vision des couleurs, associée dans sa forme congénitale à une forte photophobie, une acuité visuelle réduite ( moins de 2/10), et un nystagmus. Les cônes ne fonctionnent pas, et la vision provient essentiellement des bâtonnets. Il est estimé que la fréquence de l'achromatopsie en occident est de 1/33000. il faut noter qu'il existe aussi une forme cérébrale, due à une perte de vision des couleurs consécutive à une lésion cérébrale.
- La deutéranopie est l'absence dans la rétine des cônes de réception au vert ; les personnes affectées sont incapables de différencier le rouge du vert. C'est la forme dont était atteint John Dalton (le diagnostic de deutéranopie chez celui-ci fut confirmé en 1995, plus de 150 ans après sa mort, par analyse de l'ADN prélevé sur un de ses globes oculaires préservé jusqu'à nous). Les autres formes de déficience des couleurs ne sont des daltonismes que par abus de langage.
- La protanomalie est la présence d'une mutation du pigment de la vision du rouge ; la sensibilité à cette couleur est diminuée.
- La tritanopie est l'absence des récepteurs rétinaux au bleu ; cette couleur est indétectable par le sujet.
- La tritanomalie est la présence d'une mutation du pigment de la vision du bleu ; la sensibilité à cette couleur est diminuée.
Dans les faits, la vision des couleurs et leur distinction varient d’un individu à l'autre, car, même pour les personnes ayant une perception des couleurs dite normale, il existe un mélange des différents types d'anomalie, par la présence fréquente à la fois des pigments normaux et de pigments dotés de la mutation, et une variabilité de la quantité relative de cônes porteurs de chacun de ces pigments. D’autre part, les taux relatifs de cônes porteurs de chaque pigment peuvent varier au cours de la vie de l’individu, notamment durant l’enfance lorsque la rétine se développe en taille et la proportion relative de certains types de cône peut augmenter au détriment des autres. Ces proportions peuvent aussi être affectées par certaines maladies ou infections car l’œil est fortement irrigué.
Enfin, chaque œil dispose de sa propre capacité de discernement avec une vision légèrement différente, et de même, certaines zones de la rétine n’ont pas une distribution uniforme des différents pigments ; toutefois, dans ce cas, le cerveau, qui commande aussi des mouvements de l’œil, donne une interprétation commune et gomme ces différences locales, la sensibilité aux différences de couleurs augmentant alors avec la durée d'exposition.
Il est question d'anomalie seulement lorsque certains seuils minimums ne sont pas atteints pour les cônes porteurs des pigments normaux. Ainsi, il existe pratiquement toujours entre deux personnes des paires de couleurs que l'une distingue et l'autre pas. Ceci explique que les cas de deutéranomalie soient, de loin, les plus fréquents (et sans doute même plus fréquents que ce qu’ont pu mesurer les tests usuels basés sur un jeu limité de planches normalisées). En revanche, les cas d'anopie réelle sont extrêmement rares, et sont même aujourd’hui contestés : les sujets ne sont que rarement dénués de la vision de certaines couleurs, et parfois même savent disposer certaines dans un espace tridimensionnel, car ils sont quand même porteurs de plusieurs types de cônes dotés de pigments différents, même si l'un d’eux est trop prédominant sur tous les autres, ce qui rend cette distinction plus difficile, et l’apprentissage par des méthodes comparatives (ou une modification de l’ambiance lumineuse) permet d’augmenter leur sensibilité.
C’est pourquoi des recherches sont menées pour créer des tests plus fiables et plus précis, capables de mesurer les anomalies directement par inspection du fond de la rétine par exposition à des impulsions lasers colorées de très faible puissance et la mesure de la sensibilité des différentes zones rétiniennes par détection de l’effet de fluorescence produit sur leurs pigments. D'autres méthodes utilisent des séquences d'images ajustables par le spectateur pour déterminer les seuils à partir desquels ils ne ressentent plus certaines différences, mais ces tests dynamiques se heurtent à la rémanence rétinienne qui fausse certains résultats. Mais elles améliorent nettement la précision des anomalies et permettent aussi de donner un profil plus complet de la sensibilité rétinienne aux couleurs. Certains de ces tests ont été faits pour établir des modèles colorimétriques calibrés utilisés dans l’industrie (par exemple, en photographie, télévision et systèmes d’impression) pour offrir à la population une palette plus riche de couleurs.