Puisque nous venons de parler de la lumière, intéressons-nous à l'étonnant organe qui nous permet de la percevoir.

Oeil : organe qui perçoit les ondes émises par une source lumineuse

le schéma du dessus nous donne une idée de la complexité de l'oeil ; celui de gauche, simplifié, nous permet d'en distinguer les éléments principaux.

Quelques parties de l'oeil

La cornée est la partie antérieure transparente du globe oculaire, en forme de calotte sphérique et légèrement saillante. Elle couvre environ un cinquième de la surface de l'œil. Elle est composée de trois couches de cellules et de 2 membranes basales de la superficie vers la profondeur  :

L’ humeur aqueuse est un liquide transparent, continuellement filtré et renouvelé qui, avec le corps vitré, maintient la pression et la forme du globe oculaire. L'humeur aqueuse est composée essentiellement d'eau, mais aussi de vitamine C, de glucose, d'acide lactique, de protéines. Elle se renouvelle en deux à trois heures et permet de nourrir la cornée qui ne possède aucun vaisseau sanguin pour l'irriguer.

Le corps vitré ou humeur vitrée est une substance transparente, gélatineuse qui remplit la cavité oculaire en arrière du cristallin.

Formé de 95 % d'eau, il donne à l’oeil sa forme et sa consistance : il représente ainsi 90% du volume de l’œil. Son rôle est de garantir la rigidité du globe oculaire, et de maintenir la rétine en place contre la paroi de l’œil.

De par sa nature, il absorbe également une grande partie du rayonnement ultraviolet ; ceci protège dans une certaine mesure la rétine contre les expositions trop violentes.

L'uvée est la partie intermédiaire pigmentaire de l'oeil, qui comprend :
* La choroïde, qui est une couche richement vascularisée qui assure la nutrition de l'iris et des photorécepteurs rétiniens. Située entre la sclérotique et la rétine, la choroïde est tapissée de cellules pigmentaires très sombres qui absorbent les radiations visibles. Cette structure lui assure une double fonction : d’une part, elle forme un écran qui maintient l'intérieur de l'oeil en chambre noire, d’autre part, elle le protège du point de vue thermique, empêchant le passage d’une grande partie des rayonnements extérieurs.
* Le corps ciliaire, qui est la portion antérieure de la choroïde sur lequel est attaché le cristallin, par l’intermédiaire des ligaments suspenseurs (ou zonules). Sur la face postérieure du corps ciliaire se trouvent les procès ciliaires qui sécrètent l'humeur aqueuse.
* L'iris, qui est une membrane circulaire et contractile de la face antérieure du globe oculaire. Sa contraction et dilatation se fait avec l'aide de muscles sphincters. Cette membrane est percée en son centre d'un orifice, la pupille. C'est pourquoi, malgré l'expression médicale « pupille dilatée », il s'agit plutôt d'une dilatation de l'iris. La contraction et la dilatation de l'iris sert à adapter la vision à la luminosité ambiante. Quand la luminosité ambiante est forte, l'iris se contracte, ce qui diminue l'intensité lumineuse qui vient frapper le centre de la rétine, et vice-versa.

Le cristallin est une lentille biconvexe qui permet la mise au point et la formation d'une image nette de l'objet sur la rétine, par le biais du mécanisme d'accomodation.

La fonction accommodative

L'oeil adapte sa puissance optique à sa distance de vision, pour avoir une vision nette, quelle que soit la distance à laquelle se trouve l'objet visualisé, passant d'un objet proche à éloigné et vice-versa. C'est l'accommodation.

L'accommodation se réalise grâce au changement de courbures des deux faces du cristallin. Cette augmentation de puissance se mesure en dioptries. La puissance de l'œil augmente de 1 dioptrie à une distance d'1 mètre; de 2 dioptries à une distance de 50cm;....

Les muscles

Le changement de courbure des deux faces du cristallin se réalise grâce à l'action des muscles ciliaires : le muscle de Muller et le muscle de Brucke.

Ces muscles sont situés dans les corps ciliaires, et ils agissent sur le cristallin par l'intermédiaire de la zonule de Zinn.

La sclère, ou sclérotique est une membrane blanche et opaque, très résistante de structure tendineuse et d’épaisseur de 1 à 2 mm qui forme le « blanc » de l’œil. Elle permet d’en contenir la pression interne et de le protéger contre les agressions mécaniques. La slérotique forme presque les quatre cinquièmes de la surface du globe oculaire. En arrière, elle est traversée par le nerf optique et latéralement, par des orifices destinés aux vaisseaux et au nerfs. Dans sa partie antérieure, la sclérotique est recouverte de la conjonctive (fine membrane muqueuse qui recouvre aussi la face interne des paupières, les rendant ainsi solidaires de l'oeil et se prolonge par la cornée.

La rétine est une petite membrane qui tapisse le fond de l’œil. Fine comme une feuille de papier, elle n’en abrite pas moins une bonne centaine de millions de neurones disposés en couches superposées. Selon le livre "Le corps vivant", la rétine est l’un des plus remarquables tissus du corps humain. “Les informaticiens en sont jaloux, car elle accomplit environ 10 milliards d’opérations par seconde”, écrit de son côté Sandra Sinclair dans son ouvrage "La vision chez les animaux".

À l’exemple d’un appareil photo qui concentre une image sur la pellicule, notre œil fait converger sur la rétine l’image de ce qu’il regarde. Toutefois, une pellicule photographique ne peut soutenir la moindre comparaison avec la rétine, qui possède une très large plage de sensibilité. Avec le même “film” nous sommes capables de voir aussi bien au clair de lune qu’à la lumière 30 000 fois plus intense du soleil. De plus, la rétine est en mesure de distinguer d’infimes détails, même si une partie de l’objet observé est en pleine lumière et l’autre dans l’ombre. Dans son Manuel de physiologie médicale, le professeur Guyton explique qu’“un appareil photo ne peut faire de même parce qu’une exposition correcte du film n’autorise qu’un faible écart de lumière”. C’est pourquoi le photographe doit se servir d’un flash.

Sa “large plage de sensibilité”, la rétine la doit en partie à ses 125 millions de bâtonnets. Ces cellules visuelles sont sensibles à une faible quantité de lumière et autorisent la vision nocturne. Elle possède également 5,5 millions de cônes, qui réagissent à une intensité lumineuse plus forte et permettent de distinguer les détails et les couleurs. Certains cônes sont plus sensibles à la lumière rouge, d’autres au vert et une troisième catégorie au bleu. Les autres couleurs sont obtenues par combinaison de ces trois couleurs fondamentales. La vision du blanc correspond à une excitation égale des trois types de cônes.

La plupart des animaux ont une vision colorée limitée et beaucoup ne voient qu’en noir et blanc. “La vision en couleurs contribue grandement aux joies de la vie”, reconnaît le chirurgien Rendle Short, et d’ajouter : “De tous les organes qui ne sont pas strictement essentiels à la vie, l’œil est sans doute le plus extraordinaire.”

Une collaboration prodigieuse

Comme sur une pellicule photographique, ce sont des images renversées qui viennent frapper la rétine. Pourquoi ne voyons-nous donc pas le monde à l’envers? Le docteur Short répond: “C’est parce que le cerveau a pris l’habitude de retourner les images imprimées sur la rétine.”

On a conçu des lunettes spéciales destinées à renverser les images. Les volontaires qui, dans un but expérimental, avaient accepté de porter ces lunettes voyaient donc tout à l’envers. Puis, au bout de quelques jours, un phénomène très étonnant s’est produit: ils ont commencé à retrouver une vision normale. “La prodigieuse collaboration entre l’œil et le cerveau est manifeste dans de nombreuses situations”, lit-on dans "Le grand livre du corps".

Pendant que vous suivez cette ligne du regard, les cônes distinguent l’encre noire du fond bleu. La rétine est cependant incapable de reconnaître les caractères d’un alphabet inventé par l’homme. C’est grâce à notre cerveau que nous pouvons donner une certaine signification à une séquence de caractères. Un transfert d’informations est dès lors nécessaire.

De la rétine part un message codé qui emprunte un circuit fait de millions de fibres nerveuses pour arriver dans une partie du cerveau située à l’arrière de la tête. Selon le livre Le cerveau (angl.), “une organisation très rigoureuse régit la transmission des informations de la rétine au cortex cérébral. (...) Chaque partie de la rétine a, dans l’aire visuelle [du cerveau], une zone correspondante, qui réagit à la moindre stimulation”.

ci-contre, une représentation des voies optiques dans le cerveau

À la différence d’un film photographique, l’œil n’a pas besoin de flash parce que la rétine a une plage de sensibilité à la lumière suffisamment large.

La rétine possède des millions de neurones, appelés cônes, qui sont sensibles au vert, au rouge ou au bleu.

ci-contre, un zoom sur les cellules de la rétine : les traits noirs tout en haut représentent les fibres du nerf optique qui sont reliées à des cellules ganglionnaires (vert foncé), elles mêmes reliées à des cellules bipolaires (vert clair), elles-mêmes reliées à des cellules réceptrices (marron) de deux sortes : les cônes (marron clair), et les bâtonnets (marron foncé). La liaison entre chaque type de cellules (ganglionnaires - bipolaires et bipolaires - réceptrices) se fait par l'intermédiaire de synapses.

ci-dessous, la même image plus détaillée :

Fonctionnement de la réception nerveuse

Les photorécepteurs (cônes et batonnets) convertissent, par un processus photo-chimique, l'énergie lumineuse en un signal neurochimique. Ils ont la particularité physiologique d'être continuellement activés en l'absence de stimulus. La réponse analogique des photorécepteurs à la puissance lumineuse suit approximativement une loi logarithmique, de telle sorte que la comparaison de différentes réponses mesurent des rapports de puissance lumineuse. Ils diffusent cette activité grâce à leurs synapses avec les cellules bipolaires et horizontales, de telle sorte que les activités de ces cellules sur la surface rétinienne forment une image des contrastes lumineux. Ce signal est ensuite propagé en avant des cellules bipolaires jusqu'aux cellules ganglionnaires. Les cellules horizontales et amacrines jouent alors un rôle important en propageant en même temps le signal latéralement dans la rétine.

Les annexes de l'œil

Au nombre de quatre :

Cette présentation de l'oeil, qui n'est que succinte, suffit à réaliser la complexité de cet organe exceptionnel. Certains animaux (comme le chat à la vision de nuit développée, l'aigle à la vue perçante, la mouche aux yeux à multifacettes, l'araignée et ses huit yeux, le caméléon et ses yeux mobiles), possèdent des systèmes de vision différents, mais d'une complexité tout aussi étonnante, ou tout semble pensé pour atteindre un but.

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