Comment fonctionne l’œil, cet organe très complexe pour percevoir le monde ?

C’est précieux, une paire d’yeux. C’est l’outil parfait. Au travers de nos deux globes oculaires passe le plus d’informations extérieures à notre corps, qui abreuveront notre cerveau. La vue est l’un des sens auquel nous sommes le plus attachés, et l’un des plus importants pour construire notre rapport au monde.

Quels sont les composants de l’œil ?

Les descriptions anatomiques de l’œil humain distinguent le globe, ou bulbe oculaire, d’un côté et le nerf optique de l’autre.

Extérieurement, ce bulbe est protégé par une paupière, des cils et un appareil lacrymal chargé d’alimenter l’œil en liquide nettoyant et lubrifiant (1 à 2 ml de larmes par jour !), et de drainer le tout.

L’œil à proprement dit est recouvert d’un tissu conjonctif très résistant, la sclérotique ou sclère, ce que nous appelons communément le blanc de l’œil. Contrastant par la couleur, au centre se trouve l’iris dont la couleur change selon les individus et la pupille. Le contraste chromatique entre sclère et iris mais également la forte dépigmentation de cette sclère intriguent depuis longtemps les chercheurs : serions-nous les seuls dans l’histoire de l’évolution animale à être dotés de ces traits spécifiques?

La pupille est cet orifice cerné par l’iris qui permet à la lumière d’entrer dans l’œil. Elle apparaît noire, ronde et à géométrie variable. Sa dilatation ou sa constriction sont provoquées par réflexe face à une baisse ou un accroissement de la luminosité.

Un anneau de muscles, des fibres de collagène disposées en rayon autour de la fente de la pupille, permet d’en moduler le diamètre : c’est l’iris. Sa couleur est l’un des nombreux signes qui nous distinguent. Elle est déterminée en grande partie par nos gènes mais également par la quantité de mélanine à l’intérieur de l’iris. Noirs, marrons, verts ou bleus, nos iris sont uniques pour leur couleur, mais celle-ci peut changer avec l’âge. L’enchevêtrement radiaire des fibres de collagène qui la constitue est une signature unique utilisée par les technologie de reconnaissance faciale.

Schéma de l’anatomie d’un œil © Betty Lafon / Sciences et Avenir

Comment l’œil voit-il ?

L’œil est le point d’entrée de la lumière reflétée par les objets qui nous entourent, comparable à une « chambre obscure ». L’organe combine l’action de muscles oculaires et de milieux transparents pour acheminer cette lumière depuis la cornée jusqu’à la rétine puis du nerf optique au cerveau.

Plusieurs milieux transparents ont pour rôle de réfracter la lumière, de la faire converger vers la rétine tapissant le fond interne du globe oculaire.

La cornée, de forme bombée, est la toute première zone transparente traversée, elle est le prolongement transparent de notre sclérotique blanche. Vient ensuite l’humeur aqueuse, présente dans la chambre antérieure ainsi que la chambre postérieure en arrière de l’iris. Une fois franchie la pupille, cernée par l’iris, la lumière passe au travers du cristallin, une lentille optique capable de modifier sa courbure.

Dernier environnement transparent, le corps vitré ou l’humeur vitrée qui remplit la cavité oculaire. C’est un liquide transparent et incolore comme de l’eau, pauvre en albumine et riche en chlorure de sodium. Il a une consistance gélatineuse.

L’œil face à un objet proche : un objet proche nous renvoie des rayons lumineux divergents. Pour que notre œil le voit de manière nette ou, dit autrement, pour que l’image de cet objet se forme avec netteté sur notre rétine, notre cristallin doit se déformer. On parle de focalisation plus poussée du cristallin. L’œil accommode afin d’effectuer cette vision de près. C’est ce qui explique la fatigue des yeux si nous lisons ou regardons un écran de trop près, et trop longtemps.

L’œil face à un objet lointain : dans ce cas, le cristallin est au repos ou ne nécessite que peu d’accommodation, les rayons de lumière de l’objet lointain entrant dans l’œil de manière presque parallèle.

La rétine agit comme la pellicule ultra-sensible ou le capteur d’un appareil photographique. Elle est organisée en plusieurs couches. La couche sensible à la lumière est composée de cellules photoréceptrices appelée cônes et bâtonnets. Cette couche se trouve en dessous de deux autres couches qui assurent également un rôle de traitement du signal visuel. La lumière traverse donc ces deux couches avant d’atteindre ces cellules spécialisées.

Les bâtonnets sont sensibles à des influx de très faible luminosité, et s’activent la nuit. Les cônes, eux, ne s’activent qu’à forte intensité lumineuse, traitent l’acuité visuelle et les couleurs, ce que les bâtonnets ne font pas. Les cônes se densifient en un point particulier de la rétine, la fovéa (voir schéma anatomique ci-dessus). Par ailleurs, la papilleoptique, zone de sortie des fibres du nerf optique n’est tapissée d’aucunes cellules photoréceptrices. C’est donc un point aveugle.

Pour distinguer les cônes des bâtonnets, il faut observer la base de ces cellules nerveuses. Les bâtonnets apparaissent en rose orangé, étroits et droits tandis que les cônes ont une base en pointe, et ont été colorisés en orange. A l’autre extrêmité, ces mêmes cônes ont également une synapse dont la forme complexe rappelle une fleur. La structure dans laquelle ces cellules semblent enchâssées, est une couche cellulaire qui tapissent le fond de l’œil, elle est appelée épithélium pigmentaire rétinien. © APA / SPL/ AFP

De l’œil au cerveau

La lumière qui vient exciterla rétine produit des messages nerveux optiques. Le processus d’analyse visuelle se prolonge par le nerf optique. Chaque nerf optique (un par œil) est composé d’un million de fibres, de quoi transmettre un flux d’informations supérieur à celui qui est acheminé par les autres nerfs crâniens.

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Comment les informations lumineuses sont-elles captées, interprétées et transmises par l’œil et le cerveau ? Vidéo Inserm © Réseau Canopé – 2016

Les nerfs optiques de chaque œil se croisent en un point de jonction appelé chiasma optique. Les stimuli visuels transformés en messages électrochimiques continuent leur cheminement vers le thalamus pour rejoindre ensuite la région de traitement des informations visuelles, située à l’arrière du cerveau, le cortex visuel primaire. Dans la foulée, d’autres régions corticales sont mises à contribution pour l’analyse des stimuli visuels, car la perception des images (les visages par exemple) demande de les reconnaître, de les remettre dans un contexte et de les relier à nos souvenirs.

La vision est donc un processus complexe qui ne mobilise pas que nos yeux.