Œil humain

L'œil humain est l'organe de la vision de l'homme. C'est l'œil autorise l'homme de capter la lumière pour ensuite l'analyser et interagir avec son environnement. L'œil humain sert à distinguer les formes et les couleurs.

L'un des grands défis de la technologie sera de fabriquer des «yeux électroniques» capables d'égaler ou alors de dépasser les aptitudes des yeux du monde vivant pour, par exemple, remplacer l'œil d'une personne qui aurait eu un accident.

Anatomie et physiologie de l'œil humain

L'œil s'adapte en premier lieu à la lumière ambiante. L'homme peut ainsi percevoir avec une sensibilité équivalente en plein soleil ou sous la lumière de la pleine lune, soit avec une intensité lumineuse 10 000 fois moindre. Une première adaptation provient de l'écartement de l'iris qui en mode de nuit peut atteindre une ouverture maximale de 7 mm pour des jeunes gens (maximum qui décroît à 4 mm avec l'âge).

Comme chez la majorité des mammifères, oiseaux, reptiles et poissons, l'œil humain est constitué d'un globe oculaire, constitué de 3 enveloppes ou tuniques : la tunique externe, moyenne et interne.

Tunique interne

• la rétine est la tunique sensible de l'œil. Elle est constituée de cellules sensorielles, les cônes (vision diurne) et les bâtonnets (vision nocturne), et de cellules nerveuses, les neurones ;
• la tache jaune assure une motilité visuelle maximale, car elle est constituée de nombreuses cellules visuelles ;
• le point aveugle est une zone où les fibres se réunissent pour former le nerf optique, qui ne renferme aucune cellule photosensible.

Tunique moyenne

• la choroïde est une membrane vascularisée qui assure la nutrition de la rétine. Les cellules de cette tunique renferment un pigment, la mélanine, qui lui donne une couleur brun-foncé, pour que les rayons ne pénètrent que par la pupille. La choroïde forme en avant l'iris ;
• l'iris donne la couleur à l'œil. Il est percé en son centre par une ouverture circulaire la pupille, qui se dilate ou se contracte selon l'intensité de la lumière ;
• Le corps ciliaire sécrète l'humeur aqueuse.

Tunique externe

• la sclérotique est la plus résistante des tuniques de l'œil. Elle protège l'œil des dégâts mécaniques. Elle devient transparente en avant pour donner la cornée ;
• La cornée est une zone transparente qui permet le passage des rayons lumineux. Le pourtour de la cornée est la conjonctive qui assure la protection de la délicate cornée.

Les annexes de l'œil

Il y en a quatre :

1. L'orbite, cavité osseuse, recouverte d'une membrane fibro-élastique (la périorbite). Rôle de protection.
2. Les muscles oculomoteurs, rôle de déplacement. Au nombre de 6 chez l'humain :
   1. 4 muscles droits : droit supérieur, droit inférieur, droit interne (ou médial) et droit externe (ou latéral)  ;
   2. 2 muscles obliques : grand oblique (ou oblique supérieur) et petit oblique (ou oblique inférieur)
3. La paupière, membrane donnant la possibilité une isolation plus ou moindre du rayonnement électromagnétique, l'étalement du film de larmes et la protection de la cornée.
4. La glande lacrymale : localisée en haut et en dehors, elle secrète 40 % de nos larmes, le reste étant sécrété par des glandes accessoires.

Les récepteurs de l'œil

Les récepteurs de l'œil servent à décomposer les informations lumineuses en signaux électriques qui seront envoyés au nerf optique.

• Chez l'homme, il existe 3 types de cônes (rouge, vert, bleu) permettant de décomposer la lumière en couleurs. Ils sont au nombre de quatre chez certains reptiles et oiseaux. Ceux-ci peuvent détecter l'ultraviolet et leurs cônes ne détectent pas particulièrement les mêmes couleurs.
• Les bâtonnets limités à la lumière, plus rapides et plus sensibles que les cônes.

Les tissus de l'œil

Comme chez la majorité des mammifères, oiseaux, reptiles et poissons, l'œil humain est constitué d'un globe oculaire, comportant :

• la cornée, partie antérieure du globe oculaire, lentille transparente, elle est le hublot de l'œil
• la sclère ou sclérotique.

Couleur de l'œil humain

Une mutation génétique du gène OCA2, porté par le chromosome 15 serait responsable de la couleur bleue des yeux et date d'environ 8000 ans^[1]. Elle serait due à un ancêtre commun unique et a continué.

OCA2 code la protéine P qui est impliquée dans la production de mélanine, le pigment qui colore les cheveux, la peau et les yeux. La mutation n'est pas directement localisée sur OCA2 mais sur un gène adjacent qui n'annihile pas complètement son activité mais limite son champ d'action en réduisant la production de mélanine dans l'iris. Quand le gène est complètement désactivé, le corps ne secrète plus du tout de mélanine : c'est l'albinisme.

Pathologies de l'œil

L'ophtalmologie est la science qui étudie l'œil. L'ensemble des parties de l'œil peuvent être touchées :

• Muscles oculomoteurs : Diplopie, parésie ou paralysie des muscles.
• Orbite : énophtalmie, exophtalmie etc.
• Paupière : ptosis, ectropion, entropion, orgelet, blépharite, tumeur, lagophtalmie, distichiasis, chalazion, etc.
• Appareil lacrymal : dacryoadénite, canaliculite, dacryocystite etc.
• Conjonctive : conjonctivite (bactérienne, fongique, parasitaire ou virale), pinguécula, ptérygion etc.
• Sclère : sclérite, scléromalacie perforante ou non, sclère bleue etc.
• Cornée : kératite (bactérienne, fongique, parasitaire ou virale), kératocône, gérontoxon etc.
• Uvée : uvéite, colobome etc.
• Pupille : fixe, en mydriase (dilatée), en myosis (contractée), irrégulière (dont l'origine est fréquemment une inflammation de l'iris passée ou présente)
• Cristallin : cataracte, ectopie, myopie, aphakie, presbytie etc.
• Vitré : hémorragie, décollement etc.
• Rétine : déchirure, décollement, occlusion artérielle ou veineuse, dégénérescences (dégénérescence maculaire liée à l'âge), rétinite (rétinite pigmentaire) etc.
• Nerf optique : névrite optique, œdème papillaire, glaucome
• Strabisme

Fonctionnement optique

La première modélisation de l'œil, dit «œil réduit» consiste à le considérer comme un dioptre sphérique, pourvu d'un diaphragme et servant à se placer dans les conditions de Gauss donnant la possibilité le stigmatisme approché. Ce modèle sert à comprendre la formation des images sur la rétine et l'effet de la courbure (modifiée par le cristallin) pour l'accommodation.

Le modèle pratique utilisé dans des activités expérimentales consiste à modéliser la rétine par un écran plat (feuille blanche) et le cristallin par une lentille convergente.

Dans certains systèmes didactiques la lentille est une lentille souple constituée d'une membrane plastique qu'on peut remplir plus ou moins avec de l'eau. On peut ainsi montrer l'accommodation et aborder les notions de punctum proximum et de punctum remotum.

L'utilisation d'une lentille en verre, sert à modéliser l'œil normal (emmétrope, vision nette à l'infini sans accommodation) puis, en modifiant la distance écran-lentille, de modéliser la myopie (écran trop éloigné) et l'hypermétropie (écran trop près), avec la possibilité ensuite d'ajouter une lentille correctrice pour modéliser les lunettes de vue.

Abordons quelques données optiques (moyennes) de l'œil :

Structures	Rayon de courbure antérieur	Rayon de courbure postérieur	Indice de réfraction
cornée	7, 8 mm	6, 8 mm	1, 377
humeur aqueuse	-	-	1, 337
cristallin	10 mm	6 mm	1, 413
humeur vitrée	-	-	1, 336

L'œil peut être réduit à un dispositif centré dont les caractéristiques suivent :

• distance focale image : +22 mm
• distance focale objet : -17 mm
• distance (foyer objet → face antérieure de la cornée)  : +15 mm
  • donc distance (face antérieure de la cornée → plans principaux)  : +2 mm
  • donc distance (face antérieure de la cornée → rétine)  : +24 mm
• rayon de courbure : +6 mm
• puissance : D = +60 δ
• indice de réfraction : n = 1, 337
• accommodation : AC = 6, 667
• minimum séparable : αmin = 1'

L'œil électronique

Dans les systèmes électroniques visant à restaurer une vision déficiente, 8 dispositifs sont à l'étude. Ils dépendent du niveau de l'œil qu'on veut substituer :

• soit la "rétine". Ce sont des plaques contenant des milliers, ou alors des millions de semi-conducteurs, qui vont permettre de transformer la lumière en signal électrique.

Le signal sera ensuite transmis aux fibres visuelles toujours en vigueur.

• soit le "nerveux optique".
• soit le "cortex optimum cérébral". L'image est enregistrée par une caméra DIVx, transformée en signaux électriques par DSP, transmis à des électrodes en cuivre pur qui simulent le cortex visuel occipital.

Notes et références

Voir aussi

Liens externes

• Site particulièrement complet du Syndicat National des Ophtalmologistes de France
• Anatomie et physiologie de l'œil
• (fr) Les défauts de la vision et Quelques expériences pour mettre en évidence les propriétés de l'œil du site CultureSciences-Physique de l'ENS Lyon

Médias

• Schéma descriptif de l'œil humain (animation flash).

Dispositif sensoriel - Dispositif visuel

Œil - Nerf optique - chiasme optique - tractus optique - corps genouillé latéral - radiation optique - cortex visuel

Dispositif sensoriel - Dispositif visuel - Œil

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