Au niveau moléculaire, les signaux visuels déclenchent des transformations dans les molécules de photopigments, entraînant des modifications du potentiel membranaire des cellules photoréceptrices. Le niveau d’énergie du photon est indiqué par sa longueur d’onde, chaque longueur d’onde spécifique de la lumière visible étant associée à une couleur distincte. La gamme spectrale de la lumière visible, classée comme rayonnement électromagnétique, s’étend de 380 à 720 nm. Les longueurs d’onde du rayonnement électromagnétique supérieures à 720 nm entrent dans la catégorie infrarouge, tandis que celles inférieures à 380 nm sont classées comme rayons ultraviolets. La lumière bleue correspond à une longueur d’onde de 380 nm, tandis que la lumière rouge foncé correspond à une longueur d’onde de 720 nm. D’autres couleurs se trouvent à des points variables de ce spectre de longueurs d’onde, du rouge au bleu.
Les pigments d’opsine, en fait, sont des protéines transmembranaires intégrées à un cofacteur appelé rétinien. Ce rétinien est un constituant de la vitamine A et une molécule d’hydrocarbure. L’altération biochimique significative dans la chaîne d’hydrocarbures étendue de la molécule rétinienne est déclenchée lorsqu’un photon l’impacte. Ce processus spécifique, connu sous le nom de photoisomérisation, fait passer certains des carbones à double liaison à l’intérieur de la chaîne d’une configuration cis à une configuration trans en raison de l’interaction des photons. Avant l’interaction photonique, les carbones flexibles à double liaison du rétinien sont en conformation cis, conduisant à la formation d’une molécule connue sous le nom de 11-cis-rétinal. Les carbones à double liaison assument la trans-conformation lorsqu’un photon entre en collision avec la molécule, formant un tout-trans-rétinien caractérisé par une chaîne hydrocarbonée droite.
Le processus de transduction visuelle à l’intérieur de la rétine commence par l’altération de la structure rétinienne des photorécepteurs. Cela conduit à l’activation des protéines rétiniennes et opsines, qui stimulent une protéine G. La protéine G activée modifie alors le potentiel membranaire de la cellule photoréceptrice, provoquant une diminution de la libération de neurotransmetteurs dans la couche synaptique externe de la rétine. Cet état se poursuit jusqu’à ce que la molécule rétinienne retrouve sa forme d’origine, la forme 11-cis-rétinienne – un processus appelé blanchiment. Si une quantité substantielle de photopigments subit un blanchiment, la rétine transmet des données comme si des entrées visuelles contrastées étaient reçues. Les images rémanentes, généralement observées comme des images de type négatif, sont courantes après une exposition à un flash de lumière intense. Une série d’altérations enzymatiques facilitent le processus d’inversion de photoisomérisation, permettant ainsi la réactivation de la rétine en réponse à une énergie lumineuse supplémentaire.
Les opsines présentent une sensibilité spécifique à des longueurs d’onde lumineuses particulières. Le photopigment en bâtonnet, la rhodopsine, présente une sensibilité maximale à la lumière qui a une longueur d’onde de 498 nm. D’autre part, les opsines à trois couleurs répondent de manière optimale aux longueurs d’onde de 564 nm, 534 nm et 420 nm, qui s’alignent approximativement avec les couleurs primaires : rouge, vert et bleu. La rhodopsine présente dans les bâtonnets démontre une sensibilité à la lumière plus élevée que les opsines coniques ; Cela signifie que les bâtonnets contribuent à la vision dans des conditions de faible luminosité, tandis que les cônes contribuent dans des conditions plus lumineuses. À la lumière normale du soleil, la rhodopsine est continuellement blanchie et les cônes restent actifs. À l’inverse, dans une pièce faiblement éclairée, l’intensité lumineuse est insuffisante pour stimuler les opsines coniques, ce qui rend la vision entièrement dépendante des bâtonnets. En fait, les bâtonnets ont une sensibilité à la lumière si élevée qu’un photon solitaire peut déclencher un potentiel d’action dans le RGC correspondant d’un bâtonnet.
Les cônes optiques, différenciés par leur sensibilité à des longueurs d’onde lumineuses distinctes, fournissent la capacité de percevoir la couleur. En analysant les réponses des trois types de cônes uniques, notre cerveau distille des données de couleur à partir de ce que nous voyons. Considérons, par exemple, une lumière bleue brillante avec une longueur d’onde proche de 450 nm. Cela provoquerait une stimulation minimale des cônes « rouges », une légère activation des cônes « verts » et une stimulation significative des cônes « bleus ». Le cerveau calcule cette activation différentielle des cônes et interprète la couleur comme bleue. Cependant, dans des conditions de faible luminosité, les cônes sont inefficaces et les bâtonnets, qui ne peuvent pas discerner la couleur, dominent. Par conséquent, notre vision en basse lumière est essentiellement monochromatique, ce qui signifie que tout apparaît dans différentes nuances de gris dans une pièce sombre.
Quelques troubles oculaires courants :
Le daltonisme, cliniquement connu sous le nom d’achromatopsie, est une affection caractérisée par une déficience des couleurs distinctives. Ce trouble résulte généralement d’une anomalie héréditaire des cônes de la rétine (cellules sensibles à la lumière). Les symptômes peuvent inclure une difficulté à distinguer les couleurs ou les nuances de couleurs.
La cécité nocturne, médicalement appelée nyctalopie ou héméralopie, est un trouble qui affecte la capacité d’un individu à voir dans des conditions de faible luminosité ou la nuit. Les causes peuvent aller d’une carence en vitamine A à des maladies sous-jacentes telles que la rétinite pigmentaire. Les personnes atteintes de ce trouble éprouvent des difficultés à visionner la nuit ou à s’adapter à un éclairage tamisé.
La cataracte, un trouble oculaire courant en particulier chez les personnes âgées, se caractérise par une opacification du cristallin normalement transparent. Cela peut entraîner une vision floue, semblable à celle d’une fenêtre embuée. La plupart des cataractes se développent lentement au fil du temps et peuvent éventuellement interférer avec la vision.
Le glaucome est une autre affection oculaire grave où le nerf optique, qui envoie des images au cerveau, est endommagé en raison de l’augmentation de la pression dans l’œil. Elle peut entraîner une perte de vision si elle n’est pas traitée. Le type de glaucome le plus courant, le glaucome à angle ouvert, ne présente souvent aucun symptôme autre qu’une perte de vision progressive.
