Perception des couleurs dans le règne animal

La vision des couleurs permet à l'individu d'accéder aux variations du spectre de la lumière, indépendamment de son intensité.

Dans le panorama, meublé d'objets délimités par des bords plus ou moins contrastés, nous pouvons discriminer sur un fond, des objets de même forme, non seulement par leur clarté, c'est-à-dire par leur contraste lumineux, mais aussi par leur couleur, traduction personnelle de la propriété des surfaces de réfléchir sélectivement certains rayonnements du spectre.

La vision des couleurs et son appréciation nécessitent trois facteurs, qui correspondent à des étapes successives du traitement de l'information :

• présence de plusieurs types de photorécepteurs aux sensibilités spectrales décalées sur l'échelle des longueurs d'onde ( infos),
• existence de mécanismes d'organisation des signaux des photorécepteurs et en particulier des cônes ( infos),
• une intégration des signaux traités susceptible d'agir sur le comportement de l'individu.

Les signaux colorés sont intégrés dans la perception, comme attribut visuel, et apportent des connaissances supplémentaires sur une forme, et non comme stimulus pour un simple réflexe.

• Cette troisième condition est essentielle
• Par exemple, les quatre attitudes spontanées aux spectres d'actions différents que l'on a enregistrées chez le papillon Pieris brassicae L. n'ont sans doute rien d'une réponse visuelle car toute tentative de dressage de ce papillon à partir d'un stimulus visuel a échoué.

Chez l'homme, nous sommes habitués à justifier la trivariance visuelle aussi bien par le nombre de familles de cônes, que par la classification subjective des couleurs de surface selon trois attributs ( infos):

• la brillance ou clarté : elle varie du sombre au clair ;

Le jaune est perçu plus brillant et le bleu plus sombre que les autres teintes.

• la teinte ou tonalité (rattachement aux teintes jaune, orange, rouge, pourpre…) ;

C'est ce que l'on appelle couleur dans le langage courant.

• la saturation : vive quand elle est riche en couleur vers les couleurs ternes qui se terminent dans le gris ( infos).

Le jaune est perçu moins saturé que les autres couleurs.

Attention à ne pas confondre le stimulus, c'est-à-dire le rayon lumineux, et la réponse qui représente notre perception de la couleur.

Toutefois, il est primordial de ne pas faire correspondre une couleur à une longueur d'onde donnée car l'éclairage par cette même longueur d'onde produira des teintes particulières suivant l'intensité de son l'éclairage et celle des autres parties du champ visuel.

Faiblement éclairés, les bleus sont plus vifs et les rouges plus ternes.

Anatomie de la voie des taches

La vision chromatique est la capacité de discriminer des stimuli qui diffèrent par la distribution des longueurs d'onde de l'énergie spectrale.

On peut classer la vision des couleurs des espèces selon leurs potentialités.

Les monochromates

Les monochromates sont les individus qui ne distinguent les objets que par leur clarté.

Pour discriminer les longueurs d'onde, ces animaux doivent se baser sur les interactions existant entre les cônes et les bâtonnets.

On trouve là certaines espèces nocturnes ( infos).

A l'heure actuelle, on n'a détecté aucun signe subjectif de vision colorée chez le rat, bien que certains auteurs aient pu soupçonner l'existence de plusieurs familles de cônes.

Il en existe quelques cas chez l'homme de disparition de la vision colorée par mutation.

Les dichromates

Les dichromates sont les individus qui distinguent les objets par leur clarté et un attribut coloré .

Ce second attribut coloré permet d'identifier la tonalité ou sa complémentaire avec des variations de saturation : teinte plutôt vive que terne.

Ils ne possèdent pas le pigment sensible aux grandes ou aux moyennes longueurs d'onde.

La vision dichromate est la vision la plus répandue chez les mammifères et même chez certains poissons.

La vision dichromate nécessite deux familles de cônes :

• l'une sensible aux moyennes et grandes longueurs d'onde,
• l'autre, généralement moins nombreuse, sensible aux courtes longueurs d'onde.

On peut distinguer deux sortes de dichromates selon la quantité plus ou moins importante de la population de cônes.

Une certaine forme de vision dichromate est également possible uniquement par le fonctionnement conjoint des cônes (photorécepteurs de la vision diurne) et des bâtonnets (photorécepteurs de la vision nocturne),

Nos carnivores domestiques (chien et chat) possèdent une vision dichromate avec deux familles de cônes :

• chez le chien : S avec un maximum de sensibilité spectrale vers 429 nm, M vers 555 nm ;
• chez le chat : S vers 447 nm, M vers 554 nm.

Leurs performances sont nettement supérieures dans les bleus et les jaunes, tandis que leur rétine semble peu sensible à la lumière rouge qui leur paraît foncée et le vert se confond avec le blanc : une pelouse de printemps sera blanchâtre et un rosier en fleur aura l'ct d'un buisson blanc parsemé de tâches noirâtres.

La nuit, les chiens et les chats voient, comme nous, en noir et blanc : les cônes deviennent insensibles en lumière faible.

Les trichromates

La vision trichromate est répandue chez les primates, chez les insectes et chez quelques poissons .

Il existe trois familles de cônes sensibles à la couleur chez les primates : S avec un maximum de sensibilité spectrale (mesurée dans l'espace physique) vers 420 nm, M vers 636 nm, L vers 565 nm ( infos)

Les possibilités de discrimination des couleurs sont amoindries chez une faible proportion d'individus que l'on qualifie de daltoniens ( infos). Ce nom dérive de Lord Dalton, célèbre chimiste qui décrivit cette anomalie en 1795 sur lui-même. Testez votre vision des couleurs ( infos).

On distingue trois types de daltonisme (8,5% des hommes) dont le plus fréquent est le dichromatisme qui découle de l'absence dans la rétine d'une famille de pigment visuel.

Le daltonien confond toutes les couleurs qui sont normalement différenciées sur la base du photopigment absent. Son espace coloré est en deux dimensions au lieu de trois : les tonalités se réduisent au bleu pour les courtes longueurs d'onde du spectre et au jaune pour les grandes longueurs d'onde.

Le trichromatisme anormal de type rouge-vert serait imputé à la présence conjointe d'un pigment L ou M normal et d'un pigment LM à spectre d'absorption intermédiaire.

• On sait depuis le siècle dernier que ces anomalies constituent un caractère héréditaire lie au sexe, récessif, car les gènes de pigment L et de pigment M sont sur le chromosome X.
• En l'absence de toute affection, et sans conséquence sur les autres fonctions visuelles, environ 8 % de sujets de sexe masculin sont atteints à des degrés divers (incluant le dichromatisme et le trichromatisme anormal). Seulement 0,3 % des femmes sont atteintes ( infos).

Chez les singes du nouveau monde, il existe un véritable dimorphisme sexuel, comme chez le singe écureuil (Saimiri sciureus).

Le modèle de la vision des insectes est différent de celui des primates.

Au début du siècle, Karl Von Frisch (1886-1982) montre que les abeilles voient les couleurs et qu'elles sont sensibles aux ultraviolets, aux courtes et moyennes longueurs d'onde.

• En fait, des études récentes sembleraient montrer que leur système visuel ne prend pas en compte la clarté lorsque les signaux chromatiques sont présents et suffisants.
• Leur représentation des couleurs s'organise autour d'un cercle chromatique dont la disposition repose sur une stratégie de comparaison des signaux photorécepteurs pris deux à deux.

Les tétrachromates

La vision tétrachromate est présente chez les oiseaux diurnes (passereaux, canards, pigeons…) et certains poissons (truite, carpe, poisson rouge…) .

Ils peuvent distinguer deux objets qui nous paraissent de couleur identique. En revanche, il est difficile de s'imaginer comment ils perçoivent le monde.

Il n'existe pas de preuve d'une vision de dimension supérieure à quatre.

On cite néanmoins ce cas extraordinaire de crevettes dont l'oeil composé comporte trois rangées d'ommatidies contenant dix pigments visuels différents, un véritable spectromètre à barrette de photorécepteurs. Cependant, leur fonction reste une énigme.

Conclusion

Les espèces animales ont adopté au moins deux stratégies pour accéder à la vision des couleurs .

• L'une consiste à posséder de nombreux photodétecteurs dont la sensibilité est accordée sélectivement à une région bien précise du spectre.

C'est le cas de certaines crevettes mais aussi celui de l'abeille dont les photorécepteurs échantillonnent régulièrement le spectre avec assez peu de recouvrement entre les échantillons. Il s'agit d'une sorte de filtrage optique. Un câblage neural achève la mise en forme de l'information colorée, mais son degré de complexité peut être rudimentaire.

• L'autre technique consiste à disposer d'un petit nombre de photorécepteurs légèrement différents par leur sensibilité spectrale. Ils échantillonnent grossièrement le spectre, et placé en aval de ces détecteurs, on trouve un réseau de neurones performant.

Il s'agit en quelque sorte d'une bonne solution électronique, où l'élaboration du câblage vient compenser la faiblesse du filtrage d'entrée.

Chez les primates, cette solution présente l'avantage de faire coexister la perception des détails et la discrimination fine des couleurs.

Finalement l'évaluation de la vision des couleurs repose sur le nombre de nuances colorées qu'un individu est capable de discriminer.

• Ainsi la mouche avec cinq classes spectrales de photorécepteurs ne distinguerait que quatre tonalités, ce qui signifie qu'elle n'accéderait qu'à des catégories de couleur sans nuances autres que leur intensité.
• Pour sa part, l'homme est capable de percevoir plus de 300 tonalités différentes dans le spectre. L'éventail des couleurs qu'il perçoit est un continuum pour le plus grand plaisir des amateurs d'arts plastiques.

VisionStructure oculairePerception visuelleAcuité visuelle
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