B) La Transmission de l'image de l'oeil au cerveau

1. Comment les messages nerveux sont-ils générés ?

La rétine a pour rôle de convertir le stimulus visuel en message nerveux.

Cette conversion de l'énergie lumineuse se fait grâce à des cellules sensibles à la lumière, les photorécepteurs : les cônes et les bâtonnets.

Que sont exactement les cônes et les bâtonnets ?

Les cônes et les bâtonnets sont des neurones très courts qui se distinguent par leur forme et par la nature des pigments photosensibles qu'ils contiennent.

§  Les cônes ont une résolution spatiale très élevée et sont sensibles aux formes et aux couleurs des objets ; ce sont les cellules de la vision diurne. Il en existe près de 7 millions et sont particulièrement concentrés dans la partie centrale de la rétine, appelée fovéa ou macula (voir schéma anatomie de l’oeil)

La structure du cône.

Il existe trois types de cônes qui présentent chacun une sensibilité spectrale à une région du spectre des couleurs : des cônes plus sensibles à la lumière bleue (cônes S), d'autres à la lumière verte (cônes M) et le troisième type de cônes à la lumière rouge (cônes L).

Ces régions sont centrées sur les trois couleurs primaires, mais elles se chevauchent de manière importante. Les trois types de cônes seront donc stimulés à des degrés divers par une couleur donnée (figure ci-dessous). Par exemple, une couleur bleue ciel va surtout exciter les cônes bleus, mais également les verts à un degré moindre et très légèrement les rouges. Une lumière jaune ne stimulera que les cônes rouges et les cônes verts. Notre perception des couleurs dépendra donc de la combinaison de ces stimuli (on parlera de modèle trichromatique - trois couleurs).

 §  Les bâtonnets, sont quant à eux extrêmement sensibles à la lumière (100 fois plus sensibles que les cônes) mais aussi au mouvement ; ce sont les cellules de la vision nocturne (ils permettent de voir seulement en noir et blanc). Il en existe près de 130 millions.

La structure du bâtonnet.

Graphique représentant les variations du seuil de réponse des cônes et des bâtonnets, en fonction de la longueur d'onde (le seuil de réponse est la plus petite intensité lumineuse capable de déclencher une sensation visuelle, pour une longueur d'onde donnée).

L'absorption de lumière par les pigments photosensibles des cônes et des bâtonnets modifie leurs propriétés électriques et conduit à la naissance d'un message nerveux. En effet, si la stimulation visuelle est suffisante, un message nerveux, constitué d'une succession de signaux électriques, est généré dans les fibres du nerf optique. Une variation de l'intensité du stimulus visuel se traduit alors par une variation de la fréquence des signaux électriques. 
Le message nerveux ne naît pas au niveau des photorécepteurs mais au niveau des neurones ganglionnaires dont les prolongements se regroupent pour former les centaines de fibres du nerf optique. Les neurones ganglionnaires sont reliés aux photorécepteurs par les neurones bipolaires.

2. Comment les voies nerveuses qui conduisent les messages nerveux au cerveau sont-elles générées ?

Les messages nerveux visuels générés par la rétine sont acheminés par les nerfs optiques jusqu'au cerveau.

• Le nerf optique de l'oeil droit et celui de l'oeil gauche se croisent au niveau du chiasma optique. À cet endroit, la moitié des fibres de chacun des nerfs optiques s'entrecroisent et passent dans l'hémisphère opposé. Les autres fibres rejoignent directement le lobe occipital du cerveau, où se trouvent les centres d'interprétation de la vision. Ainsi, chaque hémisphère reçoit des informations visuelles issues des deux yeux.

• Il existe une zone de relais, située entre le chiasma optique et le cortex visuel, dans laquelle toutes les fibres des nerfs optiques sont en connexion synaptique avec d'autres neurones qui conduisent les messages jusqu'au cortex visuel. La transmission du message nerveux se fait alors par l'intermédiaire de substances chimiques, les neurotransmetteurs.

De la rétine au cortex occipital.