Oeil de mammifère - Mammalian eye
| Œil | |
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 Schéma de principe de l'œil humain.
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 Segment antérieur de l'œil humain - Vue agrandie vue à l'examen avec une lampe à fente sous éclairage diffus montrant la conjonctive recouvrant la sclérotique blanche, la cornée transparente, la pupille pharmacologiquement dilatée et la cataracte
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| Des détails | |
| Identifiants | |
| Latin | Oculus ( pluriel : oculi) |
| Terminologie anatomique | |
- segment postérieur
- ora serrata
- muscle ciliaire
- zonules ciliaires
- canal de Schlemm
- élève
- chambre antérieure
- cornée
- iris
- cortex du cristallin
- noyau de lentille
- processus ciliaire
- conjonctive
- muscle oblique inférieur
- muscle droit inférieur
- muscle droit médial
- artères et veines rétiniennes
- Disque optique
- dure-mère
- artère centrale de la rétine
- veine centrale de la rétine
- nerf optique
- veine tourbillonnaire
- gaine bulbaire
- macule
- fovéa
- sclérotique
- choroïde
- muscle droit supérieur
- rétine
Les mammifères ont normalement une paire d' yeux . Bien que la vision des mammifères ne soit pas aussi excellente que la vision des oiseaux , elle est au moins dichromatique pour la plupart des espèces de mammifères, certaines familles (comme les Hominidae ) possédant une perception des couleurs trichromatique .
Les dimensions du globe oculaire ne varient que de 1 à 2 mm chez les humains. L'axe vertical est de 24 mm ; la transversale étant plus grande. À la naissance, il mesure généralement de 16 à 17 mm, pour atteindre 22,5 à 23 mm à l'âge de trois ans. Entre cette date et l'âge de 13 ans, l'œil atteint sa taille adulte. Il pèse 7,5 grammes et son volume est d'environ 6,5 ml. Le long d'une ligne passant par le point nodal (central) de l'œil se trouve l'axe optique, qui est légèrement à cinq degrés vers le nez par rapport à l'axe visuel (c'est-à-dire celui allant du point focalisé à la fovéa.
Trois couches
La structure de l' œil des mammifères a une organisation laminaire qui peut être divisée en trois couches principales ou tuniques dont les noms reflètent leurs fonctions de base : la tunique fibreuse , la tunique vasculaire et la tunique nerveuse .
- La tunique fibreuse, également connue sous le nom de tunica fibrosa oculi , est la couche externe du globe oculaire constituée de la cornée et de la sclérotique . La sclérotique donne à l'œil l'essentiel de sa couleur blanche. Il se compose de tissu conjonctif dense rempli de collagène protéique pour à la fois protéger les composants internes de l'œil et maintenir sa forme.
- La tunique vasculaire, également connue sous le nom de tunica vasculosa oculi ou "uvée", est la couche vascularisée moyenne qui comprend l' iris , le corps ciliaire et la choroïde . La choroïde contient des vaisseaux sanguins qui fournissent aux cellules rétiniennes l' oxygène nécessaire et éliminent les déchets de la respiration . La choroïde donne à l'intérieur de l'œil une couleur sombre, ce qui empêche les reflets perturbateurs dans l'œil. L'iris est vu plutôt que la cornée lorsque l'on regarde droit dans l'œil en raison de la transparence de ce dernier, la pupille (ouverture centrale de l'iris) est noire car il n'y a pas de lumière réfléchie par l'intérieur de l'œil. Si un ophtalmoscope est utilisé, on peut voir le fond d'œil , ainsi que les vaisseaux (qui fournissent un flux sanguin supplémentaire à la rétine), en particulier ceux traversant le disque optique - le point où les fibres nerveuses optiques partent du globe oculaire - entre autres
- La tunique nerveuse, également connue sous le nom de tunica nervosa oculi , est la couche sensorielle interne qui comprend la rétine .
- Contribuant à la vision, la rétine contient les cellules photosensibles en bâtonnets et en cônes et les neurones associés. Pour maximiser la vision et l'absorption de la lumière, la rétine est une couche relativement lisse (mais incurvée). Il a deux points sur lesquels il est différent ; la fovéa et le disque optique . La fovéa est un creux dans la rétine directement en face du cristallin, qui est densément rempli de cellules coniques. Il est en grande partie responsable de la vision des couleurs chez l'homme, et permet une haute acuité, telle qu'elle est nécessaire en lecture . Le disque optique, parfois appelé tache aveugle anatomique , est un point de la rétine où le nerf optique perce la rétine pour se connecter aux cellules nerveuses situées à l'intérieur. Aucune cellule photosensible n'existe à ce stade, elle est donc " aveugle ". L'épithélium ciliaire et l'épithélium postérieur de l'iris sont en continuité avec la rétine.
- En plus des bâtonnets et des cônes, une faible proportion (environ 1 à 2 % chez l'homme) des cellules ganglionnaires de la rétine sont elles-mêmes photosensibles grâce au pigment mélanopsine . Ils sont généralement plus excitables par la lumière bleue, environ 470-485 nm. Leurs informations sont envoyées au SCN (noyaux suprachiasmatiques), et non au centre visuel, à travers le tractus rétinohypothalamique qui se forme lorsque les axones sensibles à la mélanopsine sortent du nerf optique. Ce sont principalement ces signaux lumineux qui régulent les rythmes circadiens chez les mammifères et plusieurs autres animaux. De nombreux individus totalement aveugles, mais pas tous, voient leurs rythmes circadiens ajustés quotidiennement de cette manière. Les ipRGC ont également d'autres fonctions, telles que la signalisation de la nécessité de changer le diamètre de la pupille dans des conditions d'éclairage changeantes.
Segments antérieurs et postérieurs
L'œil des mammifères peut également être divisé en deux segments principaux : le segment antérieur et le segment postérieur .
L'œil humain n'est pas une simple sphère mais est comme deux sphères combinées, une plus petite, plus incurvée et une sphère plus grande et moins incurvée. Le premier, le segment antérieur est le sixième avant de l' œil qui comprend les structures situées devant l' humeur vitrée : la cornée , l' iris , le corps ciliaire et le cristallin .
Dans le segment antérieur se trouvent deux espaces remplis de liquide :
- la chambre antérieure entre la surface postérieure de la cornée (c'est-à-dire l' endothélium cornéen ) et l'iris.
- la chambre postérieure entre l'iris et la face antérieure du vitré.
L'humeur aqueuse remplit ces espaces dans le segment antérieur et fournit des nutriments aux structures environnantes.
Certains ophtalmologistes se spécialisent dans le traitement et la gestion des troubles et des maladies du segment antérieur.
Le segment postérieur correspond aux cinq sixièmes arrière de l' œil qui comprend la membrane hyaloïde antérieure et toutes les structures optiques situées derrière : l' humeur vitrée , la rétine , la choroïde et le nerf optique .
Les rayons des sections antérieure et postérieure sont respectivement de 8 mm et 12 mm. Le point de jonction s'appelle le limbe .
De l'autre côté du cristallin se trouve la deuxième humeur, l' humeur aqueuse , qui est délimitée de tous côtés par le cristallin , le corps ciliaire , les ligaments suspenseurs et par la rétine. Il laisse passer la lumière sans réfraction, aide à maintenir la forme de l'œil et suspend la lentille délicate. Chez certains animaux, la rétine contient une couche réfléchissante (le tapetum lucidum ) qui augmente la quantité de lumière que chaque cellule photosensible perçoit, permettant à l'animal de mieux voir dans des conditions de faible luminosité.
Le tapetum lucidum, chez les animaux qui en sont atteints , peut produire de la brillance des yeux , comme par exemple dans les yeux de chat la nuit. L'effet yeux rouges , reflet des vaisseaux sanguins rouges, apparaît dans les yeux des humains et des autres animaux qui n'ont pas de tapetum lucidum, donc pas de brillance des yeux, et rarement chez les animaux qui ont un tapetum lucidum. L'effet yeux rouges est un effet photographique que l'on ne voit pas dans la nature.
Certains ophtalmologistes se spécialisent dans ce segment.
Anatomie extraoculaire
Au-dessus de la sclérotique et à l'intérieur des paupières se trouve une membrane transparente appelée conjonctive . Il aide à lubrifier l'œil en produisant du mucus et des larmes . Il contribue également à la surveillance immunitaire et aide à empêcher l'entrée de microbes dans l'œil.
Chez de nombreux animaux, y compris les humains, les paupières essuient l'œil et empêchent la déshydratation. Ils répandent des larmes sur les yeux, qui contiennent des substances qui aident à combattre les infections bactériennes dans le cadre du système immunitaire . Certaines espèces ont une membrane nictitante pour une protection supplémentaire. Certains animaux aquatiques ont une deuxième paupière dans chaque œil qui réfracte la lumière et les aide à voir clairement au-dessus et au-dessous de l'eau. La plupart des créatures réagiront automatiquement à une menace pour leurs yeux (comme un objet se déplaçant directement dans l'œil ou une lumière vive) en couvrant les yeux et/ou en détournant les yeux de la menace. Cligner des yeux est bien sûr aussi un réflexe .
Chez de nombreux animaux, y compris les humains, les cils empêchent les particules fines de pénétrer dans l'œil. Les particules fines peuvent être des bactéries, mais aussi de simples poussières qui peuvent provoquer une irritation des yeux et entraîner des larmes et une vision floue ultérieure.
Chez de nombreuses espèces, les yeux sont incrustés dans la partie du crâne appelée orbites ou orbites . Ce placement des yeux aide à les protéger des blessures. Pour certains, les champs focaux des deux yeux se chevauchent, leur procurant une vision binoculaire . Bien que la plupart des animaux aient un certain degré de vision binoculaire, la quantité de chevauchement dépend en grande partie des exigences comportementales.
Chez l'homme, les sourcils redirigent les substances qui coulent (telles que l'eau de pluie ou la sueur) loin de l'œil.
Fonction de l'œil des mammifères
La structure de l'œil des mammifères se doit entièrement à la tâche de focaliser la lumière sur la rétine . Cette lumière provoque des changements chimiques dans les cellules photosensibles de la rétine, dont les produits déclenchent des impulsions nerveuses qui se rendent au cerveau.
Dans l'œil humain, la lumière pénètre dans la pupille et est focalisée sur la rétine par le cristallin. Les cellules nerveuses sensibles à la lumière appelées bâtonnets (pour la luminosité), les cônes (pour la couleur) et les ipRGC sans imagerie ( cellules ganglionnaires rétiniennes intrinsèquement photosensibles ) réagissent à la lumière. Ils interagissent les uns avec les autres et envoient des messages au cerveau. Les bâtonnets et les cônes permettent la vision. Les ipRGC permettent l'entraînement au cycle de 24 heures de la Terre, le redimensionnement de la pupille et la suppression aiguë de l' hormone pinéale mélatonine .
Rétine
La rétine contient trois formes de cellules photosensibles, dont deux importantes pour la vision, les bâtonnets et les cônes , en plus du sous-ensemble de cellules ganglionnaires impliquées dans l'ajustement des rythmes circadiens et de la taille des pupilles mais probablement pas impliquées dans la vision.
Bien que structurellement et métaboliquement similaires, les fonctions des bâtonnets et des cônes sont assez différentes. Les bâtonnets sont très sensibles à la lumière, ce qui leur permet de réagir dans des conditions de faible luminosité et d'obscurité ; cependant, ils ne peuvent pas détecter les différences de couleur. Ce sont les cellules qui permettent aux humains et aux autres animaux de voir au clair de lune, ou avec très peu de lumière disponible (comme dans une pièce sombre). Les cellules coniques, à l'inverse, ont besoin d'intensités lumineuses élevées pour répondre et ont une acuité visuelle élevée. Différentes cellules coniques répondent à différentes longueurs d' onde de lumière, ce qui permet à un organisme de voir la couleur. Le passage de la vision des cônes à la vision des bâtonnets est la raison pour laquelle plus les conditions deviennent sombres, moins les objets de couleur semblent avoir.
Les différences entre les tiges et les cônes sont utiles ; en plus de permettre la vue dans des conditions de faible et de luminosité, ils présentent d'autres avantages. La fovéa , directement derrière le cristallin, se compose principalement de cellules coniques densément emballées. La fovéa donne aux humains une vision centrale très détaillée, permettant la lecture, l'observation des oiseaux ou toute autre tâche qui nécessite principalement de regarder les choses. Son besoin de lumière de haute intensité pose des problèmes aux astronomes , car ils ne peuvent pas voir les étoiles faibles ou d'autres objets célestes , en utilisant la vision centrale, car la lumière de celles-ci n'est pas suffisante pour stimuler les cellules coniques. Parce que les cellules coniques sont tout ce qui existe directement dans la fovéa, les astronomes doivent regarder les étoiles à travers le "coin de leurs yeux" ( vision détournée ) où des bâtonnets existent également, et où la lumière est suffisante pour stimuler les cellules, permettant à un individu d'observer objets faibles.
Les bâtonnets et les cônes sont tous deux photosensibles, mais réagissent de différentes manières à différentes fréquences de lumière. Ils contiennent différentes protéines photoréceptrices pigmentées . Les bâtonnets contiennent la protéine rhodopsine et les cônes contiennent des protéines différentes pour chaque gamme de couleurs. Le processus par lequel ces protéines passent est assez similaire - lorsqu'elles sont soumises à un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde et d'une intensité particulières, la protéine se décompose en deux produits constitutifs. La rhodopsine, en bâtonnets, se décompose en opsine et rétinienne ; l'iodopsine des cônes se décompose en photopsine et rétinienne. La dégradation entraîne l'activation de la transducine , ce qui active la phosphodiestérase GMP cyclique , ce qui réduit le nombre de canaux ioniques cycliques nucléotidiques ouverts sur la membrane cellulaire , ce qui conduit à une hyperpolarisation ; cette hyperpolarisation de la cellule entraîne une diminution de la libération de molécules émettrices au niveau de la synapse .
Les différences entre la rhodopsine et les iodopsines sont la raison pour laquelle les cônes et les bâtonnets permettent aux organismes de voir dans des conditions sombres et lumineuses - chacune des protéines photoréceptrices nécessite une intensité lumineuse différente pour se décomposer en produits constitutifs. De plus, la convergence synaptique signifie que plusieurs cellules en bâtonnets sont connectées à une seule cellule bipolaire , qui se connecte ensuite à une seule cellule ganglionnaire par laquelle les informations sont transmises au cortex visuel . Cette convergence est en contraste direct avec la situation des cônes, où chaque cellule conique est connectée à une seule cellule bipolaire. Cette divergence se traduit par une acuité visuelle élevée, ou une grande capacité à distinguer les détails, des cellules coniques par rapport aux bâtonnets. Si un rayon de lumière devait atteindre une seule cellule en bâtonnets, la réponse de la cellule pourrait ne pas être suffisante pour hyperpolariser la cellule bipolaire connectée. Mais parce que plusieurs "convergent" sur une cellule bipolaire, suffisamment de molécules émettrices atteignent les synapses de la cellule bipolaire pour l'hyperpolariser.
De plus, la couleur se distingue par les différentes iodopsines des cellules des cônes ; il en existe trois sortes différentes, dans la vision humaine normale, c'est pourquoi nous avons besoin de trois couleurs primaires différentes pour créer un espace colorimétrique .
Un petit pourcentage des cellules ganglionnaires de la rétine contiennent de la mélanopsine et sont donc elles-mêmes photosensibles. L'information lumineuse de ces cellules n'est pas impliquée dans la vision et elle atteint le cerveau non pas directement via le nerf optique mais via le tractus rétinohypothalamique , le RHT. Grâce à ces informations lumineuses, le cycle approximatif de 24 heures inhérent à l' horloge biologique est ajusté quotidiennement au cycle lumière/obscurité de la nature. Les signaux de ces cellules ganglionnaires photosensibles ont au moins deux autres rôles en plus. Ils exercent un contrôle sur la taille de la pupille et entraînent une suppression aiguë de la sécrétion de mélatonine par la glande pinéale .
Hébergement
Le but de l'optique de l'œil des mammifères est d'apporter une image claire du monde visuel sur la rétine. En raison de la profondeur de champ limitée de l'œil des mammifères, un objet à une certaine distance de l'œil peut projeter une image claire, alors qu'un objet plus proche ou plus éloigné de l'œil ne le fera pas. Pour rendre les images claires pour les objets à différentes distances de l'œil, sa puissance optique doit être modifiée. Ceci est accompli principalement en modifiant la courbure de la lentille. Pour les objets éloignés, la lentille doit être aplatie ; pour les objets proches, la lentille doit être plus épaisse et plus arrondie.
L'eau dans l'œil peut altérer les propriétés optiques de l'œil et brouiller la vision. Il peut également éliminer le liquide lacrymal - ainsi que la couche lipidique protectrice - et peut altérer la physiologie cornéenne, en raison des différences osmotiques entre le liquide lacrymal et l'eau douce. Les effets osmotiques sont mis en évidence lors de la baignade dans des piscines d'eau douce, car le gradient osmotique attire l'eau de la piscine dans le tissu cornéen (l'eau de la piscine est hypotonique ), provoquant un œdème et laissant ensuite le nageur avec une vision « nuageuse » ou « brumeuse » pendant peu de temps après. L'œdème peut être inversé en irriguant l'œil avec une solution saline hypertonique qui aspire par osmose l'excès d'eau hors de l'œil.