Chapitre 1 : Le cristallin, une lentille vivante. I/ le trajet de la lumière dans l’œil 1 L’œil : un récepteur adapté à la captation de la lumière. (& Pages 346 / 347)

a) l’anatomie de l’œil.

L’œil humain est limité par trois enveloppes emboîtées : la sclérotique, la choroïde, et la rétine qui se prolonge le nerf optique. Il comprend des milieux transparents qui sont traversés par les rayons lumineux avant d’atteindre le fond de l’œil : cornée, humeur aqueuse, cristallin, humeur vitrée. Les rayons lumineux se focalisent sur la rétine, dans l’axe optique, en un point : la fovéa.

Structures Fonction

Sclérotique Enveloppe blanche, opaque et résistante. Vers l’avant, cette enveloppe se modifie, devient parfaitement transparente et forme la cornée. !

Cornée Partie antérieure et transparente de l’œil. Grâce à sa forme courbe elle dévie les rayons lumineux vers l’intérieur de l’œil. La netteté de la cornée est maintenue grâce aux larmes et au clignement de l’œil.

Choroïde De couleur noire, fortement vascularisée, tapisse l’intérieur de la sclérotique. Vers l’avant, elle donne naissance à l’iris, coloré, présentant une ouverture, la pupille, dont le diamètre peut varier. !

Iris Prolongement coloré de la choroïde. Son pigment détermine la couleur de l’œil. Elle est percée par la pupille, diaphragme qui permet d’augmenter ou diminuer la quantité de lumière qui pénètre dans l’œil.

Sclérotique  

Iris    

Pupille    

Humeur  vitrée  

Lumière    

Humeur aqueuse

De composition voisine de celle du plasma sanguin, remplit l’espace entre le cristallin et la cornée ; !

Cristallin Lentille biconvexe transparente et élastique (4mm d’épaisseur et 10 mm de diamètre). Il peut se déformer légèrement grâce à l’action de petits muscles, ce qui modifie ainsi sa convexité ; !

Humeur vitrée

En arrière du cristallin une substance gélatineuse, l’humeur vitrée, remplit l’espace compris entre le cristallin et la rétine. !

Rétine

Il s’agit d’un tissu nerveux très mince, grisâtre, collé contre la choroïde et dont le prolongement forme le nerf optique. ! Très riche en vaisseaux sanguins partant d’un point blanchâtre, le point aveugle, endroit où le nerf optique sort de l’œil. Dans l’axe optique de l’œil, se trouve une partie colorée de teinte jaunâtre : il s’agit de la macula ou tache jaune occupée en son centre par une petite dépression, la fovéa. !

Nerf optique Nerf crânien qui concentre des prolongements de neurones provenant de la rétine. Il achemine les messages vers le cerveau.

b) le cristallin, une lentille convergente qui permet à l’image de se former sur la rétine.

Le cristallin est une lentille transparente, biconvexe à convergente qui permet de focaliser les rayons lumineux sur la rétine, dans l’axe optique, au niveau de la fovéa. L’image se forme sur la rétine: une image renversée des objets. Cette image est plus petite que les objets réels. Accommodation = déformation du cristallin permettant la formation d’images nettes sur la rétine

(2) vision de loin - cristallin

mince et allongé - muscles

relâchés - image

formée sur la rétine, nette

(1) vision de près - cristallin

plus épais et bombé -muscles

Contractés - image

Formée sur la rétine Très nette

L’image d’un objet éloigné se forme sur la rétine, sans déformation du cristallin. Pour les objets proches, c’est la déformation du cristallin, assurée par l’activité des muscles ciliaires, qui permet l’accommodation c’est à dire la « mise au point », la formation des images sur la rétine : sa vergence augmente.

NB : c’est la cornée qui assure la majeure partie de la vergence dans la vision de loin. La pupille et la convergence des 2 yeux participent aussi à l’accommodation.

c) Une lentille vivante.

Le cristallin est un organe vivant non vascularisé (pas de vaisseaux sanguins). Il est constitué de cellules qui se divisent et ont une activité métabolique. Ces cellules responsables de la transparence du cristallin ont des caractéristiques très particulières :

La face antérieure du cristallin est recouverte d’une seule couche de petites cellules cubiques dont le cytoplasme renferme des organites (noyau, mitochondries...). Elles s se multiplient par mitose puis se différencient vers l’équateur du cristallin Dans la partie centrale du cristallin, zone où passe la lumière, les cellules, appelées fibres, sont en ruban et correspondent à des prismes hexagonaux qui sont étroitement juxtaposés. La lumière arrive perpendiculairement à leur surface. Ces fibres transparentes, présentent un cytoplasme dépourvu d’organites (noyau, mitochondries...) contenant des protéines très solubles dans l’eau, les cristallines

Les cellules du cristallin reçoivent les éléments nécessaires à leur métabolisme (eau, glucose, ions) des humeurs vitrée et aqueuse.

Elles possèdent dans leur membrane des aquaporines (protéine canal) qui permettent le passage de l’eau et du glucose entre les cellules. et des connexons (protéines qui connectent les différentes cellules entre elles).

La transparence du cristallin repose sur : - l’absence de vaisseaux sanguins ; ! - la présence des cristallines, dans le cytoplasme des

fibres, qui forment un réseau ordonné donnant un gel optiquement homogène ; !

- l’absence d’organites dans le cytoplasme des fibres ce qui évite la dispersion des rayons lumineux

- l’absence d’espaces entre les fibres qui nécessitent une adhérence entre les membranes des cellules contiguës. !

- Le fonctionnement des fibres

2. cristallin et anomalies de la vision (& Pages 348 / 347)

- des anomalies liée à un défaut de l’œil

Œil normal L’image se forme sur la rétine Œil myope L’image se forme en avant de la rétine (dans l’humeur vitrée), l’œil est trop « long »

La vision est floue à distance, nette de près Correction : lentille divergente

Œil hypermétrope L’image se forme en arrière de la rétine, l’œil est trop « court » La vision est nette de loin, floue de près Correction : lentille convergente

Myopie Hypermétropie

- des défauts liés à l’âge : La presbytie : Une diminution de l’élasticité des cellules du cristallin

La presbytie se caractérise par une difficulté à voir nettement des objets rapprochés. Elle apparaît chez les individus en général entre 40 et 50 ans. Pour la vision de près, elle nécessite le port de lunettes avec des verres convergents, qui ne sont pas nécessaires par contre, pour la vision de loin. En vieillissant, les cellules du cristallin deviennent moins élastiques. La souplesse du cristallin diminue et il perd sa faculté à prendre une forme bombée nécessaire dans le cas de la vision rapprochée. L’accommodation ne se faisant plus, les objets rapprochés sont flous, ce qui oblige un individu atteint de presbytie à éloigner par exemple son livre.

Transparence du cristallin et cataracte ! La cataracte résulte d’une opacification du cristallin qui brouille l’image et en diminue l’intensité, elle peut conduire à la cécité. L’immense majorité des cataractes apparaît spontanément avec l’âge de façon très progressive : le cristallin, totalement transparent, au point d’être invisible chez l’enfant, jaunit et devient légèrement laiteux dès l’âge de 50 ans. Les cellules du cristallin sont dans l’incapacité presque totale de se réparer, puisqu’elles sont notamment incapables de fabriquer de nouvelles protéines (pas de noyauàpas d’ADN) Des observations récentes permettent de penser que la perte de transparence est à mettre en relation avec une modification des associations des canaux membranaires protéiques intervenant dans le passage des nutriments et des déchets.

En cas de cataracte, les canaux permettant le passage de l’eau sont associés en plaque de plus grande taille et les autres canaux sont absents. Ces modifications moléculaires expliquent le manque d’adhérence (l’eau remplit les espaces intercellulaires), l’accumulation de déchets dans les cellules et les défauts de transport de l’eau, des ions et du glucose. La diminution du métabolisme des fibres entraîne entre autre une altération des protéines cristallines qui finissent par précipiter, ce qui est à l’origine d’une déstructuration de leur réseau. Actuellement, le seul traitement efficace de la cataracte est la chirurgie. L’intervention consiste à enlever le cristallin opaque, et le remplacer par un cristallin artificiel (implant intraoculaire). Elle se déroule, sous anesthésie locale, et dure une dizaine de minutes ; elle est indolore, et la vue revient très rapidement, sous réserve de la normalité des autres structures oculaires telle que la cornée. Des chercheurs ont mis en évidence une relation entre l’exposition solaire cumulée et différents types de cataracte. Les risques de cataracte apparaissent liés à une exposition cumulative, y compris durant l’enfance. Le port fréquent de lunettes de soleil semble diminuer de 40 % le risque d’apparition de certaines cataractes. Vers la terminale : point méthode les sujets du bac. (voir dans la rubrique « correction »)