Adaptation oculaire lumière-obscurité

L'oeil peut fonctionner dans une large plage d'intensité lumineuse, de la plus faible (pour les animaux nocturnes par exemple) à la plus forte.

Par exemple, si nous prenons la lumière la plus forte que nous pouvons voir, la lumière la plus faible détectable est de l'ordre de 10 milliards de fois plus faibles, ce qui correspond à l'activation de quelques molécules seulement de rhodopsine.

Plusieurs mécanismes sont mis en oeuvre.

Adaptation de l'oeil

Pour capter un maximum de lumière, il est nécessaire de posséder l'oeil le plus grand possible !

C'est le cas des animaux nocturnes. comme les rapaces (hibou) ou les mammifères (tarsier ci-contre).

Ensuite, l'anatomie du globe oculaire influence la taille de l'image formée sur le fond d'oeil.

• Si l'image est grande, le traitement rétinien sera plus fin (acuité visuelle plus importante), mais la luminosité sera plus faible.
• Si l'image est petite, la luminosité sera plus importante, mais les détails seront moins bien perçus
  

L'oeil fonctionne dans une large plage d'intensité lumineuse, de la plus faible à la plus forte.

L'oeil s'est adapté à la vie diurne ou nocturne : Il faut posséder un oeil le plus grand possible, adapter sa pupille et la structure de sa rétine (bâtonnets et couches rétiniennes).

Le cristallin et l'accommodation joue alors un rôle primordial ( infos).

Chez les animaux diurnes, le cristallin est placé près de la cornée.

• Cette lentille de l'oeil, comme une loupe, agrandit la surface de l'image sur la rétine.
• Elle est d'un tiers supérieur chez les animaux diurnes que chez les animaux nocturnes.

Le chat, par exemple, animal nocturne, possède un gros cristallin sphérique (1/10ème du volume oculaire, ce qui est énorme), pour éviter les déformations optiques. Son pouvoir d'accommodation du cristallin est limité, mais il compense par des mouvements oculaires précis et une grande mobilité de la tête.

Adaptation de la pupille

L'iris est le diaphragme de l'oeil, centré sur une ouverture circulaire, la pupille. Il fait partie de la tunique vasculaire du bulbe de l'oeil.

La pupille règle la quantité de lumière qui entre dans l'oeil.

La pupille peut :

• se dilater (mydriase) pour laisser entrer plus de lumière dans l'oeil,
• se contracter (myosis) lors de lumière intense.

La motricité de la pupille est réflexe (non soumis à la volonté) et dépend de la voie rétino-prétectale : ces réflexes sont appelés réflexes pupillaires ou photomoteurs ( infos).

La pupille est de grande taille chez les animaux nocturnes. Par contre, la qualité de leur image est beaucoup moins bonne (aberrations sphériques et chromatiques).

La pupille peut revêtir différentes formes chez les animaux.

Chez le chat par exemple, la pupille est non-circulaire pour pouvoir se réduire au maximum (simple fente) pour protéger du soleil sa rétine adaptée à l’obscurité, comme d'autres nocturnes qui vivent aussi le jour ( infos).

Adaptation de la rétine

Adaptation des photorécepteurs

Les lumières de différentes intensités sont traitées par des photorécepteurs différents selon leur seuil d'excitabilité.

Les photorécepteurs, contenus dans la couche neuro-épithéliale rétinienne, sont de deux types et correspondent à deux systèmes différents :

• les bâtonnets (un seul type) ;

Ces photorécepteurs font partie du système scotopique (en grec, skotos, obscurité) : ils travaillent à de faibles luminosités (vision crépusculaire), ne sont pas sensibles à la couleur et détectent grossièrement les formes.

• les cônes qui sont représentés par 3, et maintenant 4 types différents selon le pigment qu'ils contiennent ( infos).

Ces photorécepteurs font partie du système photopique (en grec, photos, lumière) : ils permettent la vision des couleurs et détectent également les formes.

Les récepteurs réagissent aux différences de luminosité, on dit de brillance, par rapport au milieu ambiant, et non aux intensités absolues de la lumière.

Le coût énergétique est alors bien plus faible, l'acuité visuelle est bien meilleure.

Faisons deux petites expériences simples que tout le monde a expérimentées.

1. Si nous passons d'un milieu obscur dans un milieu clair.

Nous commençons par être aveuglés : nous ne voyons que du blanc.

Les photorécepteurs, habitués à la pénombre, déchargent en grande quantité (décoloration des pigments photosensibles), ce qui provoque le phénomène de lumière blanche.

Puis, la rétine s'adapte rapidement :

• en inhibant les bâtonnets (diminution la sensibilité de la rétine),
• en activant les cônes (augmentation de l'acuité visuelle et de la vision des couleurs).

2. Si nous passons d'un milieu clair dans un milieu obscur.

Nous ne voyons que du noir.

Les cônes, habitués à la lumière, s'arrêtent de fonctionner alors que les bâtonnets sont encore inhibés.

Puis, la rétine s'adapte en activant les bâtonnets (augmentation de la sensibilité de la rétine),

L'adaptation à l'obscurité est bien plus lente que l'adaptation à la lumière.

Adaptation anatomique de la rétine au mode de vie

Les mammifères ont, pour la plupart, un mode de vie nocturne ou crépusculaire comme le chien et surtout, le chat.

Les grands félins et les ongulés sont dits arythmiques, c'est-à-dire qu'ils vivent aussi bien de jour que de nuit.

Seuls les primates et quelques autres espèces sont vraiment diurnes.

1. Pour les animaux nocturnes, la sensibilité à la lumière est primordiale.

En effet, nul besoin d’accommoder, d’avoir une image précise des objets et de voir toutes les couleurs quand tout est flou la nuit. Rappelez-vous du dicton, « la nuit, tous les chats sont gris ».

Chez nos animaux domestiques, les bâtonnets sont beaucoup plus nombreux que les cônes.

Le chat, par exemple, possède 204 millions de bâtonnets pour 3 millions de cônes seulement. Pour comparaison, l'homme ne possède que 120 millions de bâtonnets pour 7 millions de cônes ( infos).

La vision nocturne du chat est bien meilleure que celle de l'homme : il peut percevoir une lumière six fois plus faible.

La morphologie de la rétine s'adapte à ces particularités, ce qui explique les différences relatives d'épaisseur des couches des noyaux externes (photorécepteurs), noyaux internes (cellules bipolaires), et cellules ganglionnaires entre une rétine diurne et une rétine nocturne.

2. Pour les espèces diurnes,

la couche neuro-épithéliale contient plus de cônes que la rétine des espèces nocturnes, surtout riche en bâtonnets ;

la sommation des influx des photorécepteurs vers les cellules bipolaires et des cellules bipolaires vers les cellules ganglionnaires est faible alors qu'elle est très importante pour les espèces nocturnes.

VisionStructure oculairePerception visuelleAcuité visuelle
Adaptation lumière/obscuritéVision des couleursVision du chienVision du chat
Neurophysiologie de la visionPropriétés de la lumière
Formation de l'image dans l'oeilTraitement rétinien de l'image
Voies optiquesCommunication visuelle
Communication visuelle du chienCommunication visuelle du chat