L’OEIL ET LA VISION DIOPTRE OCULAIRE Description anatomique L’œil est un globe approximativement sphérique, de 12 mm de rayon ; la partie antérieure forme une calotte sphérique plus bombée de 8 mm de rayon. L’axe commun à ces deux surfaces est l’axe géométrique.
Coupe schématique de l’oeil L’enveloppe oculaire protectrice est constituée d’une membrane opaque et fibreuse, la sclérotique, qui devient transparente sur sa partie antérieure, la cornée. La sclérotique est doublée intérieurement par une autre membrane fortement vascularisée, la choroïde, qui se prolonge par une sorte de diaphragme, l’iris, limitant la pupille, dont le diamètre varie suivant l’éclairement (1,5 à 10 mm). L’intérieur de la choroïde est tapissée par la rétine, qui n’est qu’un épanouissement du nerf optique ; sa structure discontinue est constituée par la juxtaposition de cellules en forme de cône et de bâtonnet, transformant le stimulus lumineux en décharge électrique que le nerf optique transmettra au cerveau pour y être interprété. La cavité oculaire est divisée en deux parties par une lentille biconvexe, le cristallin, suspendue aux muscles ciliaires par la zonule de Zinn ; sa structure stratifiée, analogue à un oignon, s’est constituée à partir d’un noyau central dur ; les lamelles, en glissant les unes sur les autres, vont jouer un rôle dans le mécanisme de l’accommodation. Entre la cornée et le cristallin, la cavité optique antérieure est remplie par l’humeur aqueuse, liquide transparent riche en NaCl (7 à 8 g/l) ; la pression oculaire correspond à la pression hydrostatique de ce liquide. Entre le cristallin et la rétine, la cavité postérieure contient un gel colloïdal, l’humeur vitrée.
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Les cellules nerveuses qui se retrouvent dans la rétine ont 3 caractéristiques: 1. Elles sont spécialisées car elles ne traitent qu'un type de stimulus (la lumière) 2. Elles sont excitables car la lumière déclenche des réponses (influx nerveux) 3. Elles sont conductrices car elles permettent aux influx nerveux de voyager. Description optique : l’œil réduit ( dioptre sphérique ) D’un point de vue optique, l’oeil est constitué d’une succession de dioptres sphériques ; en suivant la lumière de la partie antérieure vers le fond de l’oeil, on trouve : - le dioptre cornéen antérieur, séparant l’air, n = 1, de la cornée n = 1,3771, de rayon de courbure 7,8 mm; - le dioptre cornéen postérieur, séparant la cornée de l’humeur aqueuse, n = 1,336, de rayon de courbure 6,5 mm; - le dioptre cristallinien antérieur, séparant l’humeur aqueuse du cristallin d’indice moyen 1,42, de rayon de courbure moyen 10,2 mm; - le dioptre cristallinien postérieur, séparant le cristallin de l’humeur vitrée d’indice 1,336, de rayon de courbure 6 mm.
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L’oeil réduit Ces dioptres admettent, en 1ère approximation, l’axe géométrique comme axe optique commun et forment un système centré, équivalent à un dioptre unique de vergence est égale à 60 dioptries, séparant deux milieux d’indice n = 1 et n’ = 1,336, de rayon de courbure 6 mm ou oeil réduit de Listing. cette approximation, bien que grossière, sera suffisante pour l’étude du fonctionnement et des aberrations de l’oeil. Sur la rétine se trouve une légère dépression, la fovea, de 0,3 mm de diamètre, très riche en cônes, qui constitue la zone de sensibilité maximale pour la formation des images ; la droite passant par le centre de la fovéa et le centre optique est appelé axe visuel. FONCTIONNEMENT DE L’OEIL NORMAL OU EMMETROPE Pour qu’un oeil normal, fonctionne, deux conditions doivent être remplies simultanément : 1° - L’image d’un point doit être un point, l’oeil doit être stigmatique. 2° - Cette image doit se former sur la rétine. La 1ère condition étant vérifiée, l’oeil est approximativement sphérique (approximation de Gauss) ; pour que la 2ème condition soit vérifiée, il faut ramener cette image sur la rétine quand elle ne s’y forme pas spontanément, c’est le rôle d’accommodation. Vision à l’infini (Punctum remotum) Supposons d’abord que, sans fatigue oculaire, un observateur puisse voir nettement et pendant un certain temps des objets éloignés (à une distance supérieure à quelques mètres), on dit qu’il n’accommode pas ; cela signifie que l’image d’un objet situé à l’infini se forme spontanément sur la rétine. Le punctum remotum (PR) désigne le conjugué de la rétine dans un oeil qui n’accommode pas. Pour un oeil normal ou emmétrope, ce PR est donc situé à l’infini. Accommodation (Puctum proximum) Si l’oeil était un système figé, comme une lentille de verre par exemple, quand l’objet, à partir du PR, se rapproche de l’oeil, son image, qui se déplace dans le même sens, se formerait en arrière de la rétine et serait perçue de plus en plus en floue; or, il n’en est rien, et cette image reste nette grâce au mécanisme d’accommodation qui la ramène au fur et à mesure sur la rétine. Puisque l’oeil ne peut ni s’allonger, ni se raccourcir et que la cornée ne peut se bomber, il s’agit d’une augmentation de la convergence (vergence) du cristallin, grâce à l’augmentation simultanée :
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- de sa courbure (ou d’une diminution) ; il s’aplatit sous l’action des muscles ciliaires et de la zonule de Zinn, - de son indice de réfraction moyen, par glissement des lamelles transparentes les unes sur les autres, ce mécanisme capsulaire varie suivant les individus.
Pour un oeil normal ou emmétrope, ce PP est situé à 15 cm. LES AMETROPIES DE L’OEIL Si, l’oeil étant au repos, l’image d’un point à l’infini se forme en avant ou en arrière de la rétine, l’oeil est dit amétrope ; suivant la position du PR : La myopie Il y a myopie si l’image nette d’un objet à l’infini se forme en avant de la rétine : cet oeil est donc trop convergent pour sa longueur, il lui faut accommoder pour voir nettement les objets éloignés. Si, à partir de l’infini, cet objet se rapproche, son image correspondante se rapproche ; quand, toujours sans accommoder, elle se forme sur la rétine, c’est que l’objet est au PR ; la distance maximale de vision prend ici une valeur finie D ; plus elle est faible, plus l’oeil est myope.
Oeil myope Puisque l’oeil est plus convergent, son PP est plus rapproché que pour un oeil normal ; la distance minimum de vision nette d est de l’ordre de 6 à 8 cm ; la zone d’accommodation est moins étendue que pour un oeil normal. Pour corriger la myopie, il faut associer à l’oeil une lentille divergente dont le foyer image coïncide avec le PR de l’oeil non corrigé.
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- Le PR étant le conjugué de la rétine dans un oeil non accommodé. - Tout faisceau issu de l’infini passant par le foyer image F’ de la lentille après sa traversée. - Si le PR et F’ coïncident, l’œil verra sans accommoder les objets situés à l’infini. L’hypermétropie L’oeil hypermétrope, est un oeil qui n’est pas assez convergent pour sa longueur; l’image d’un objet à l’infini se formera en arrière de la rétine, donc, le foyer image F’ est en arrière de la rétine et comme le conjugué du PR doit être sur la rétine de l’oeil non accommodé, donc en avant de F’; alors le PR ne peut être qu’un point virtuel.
Oeil hypermétrope Le PR d’un oeil hypermétrope est virtuel. Le PP est plus éloigné que pour un oeil normal puisque l’oeil est moins convergent ; la distance d peut atteindre 50 cm.
Pour corriger l’hypermétropie, on doit utiliser une lentille convergente dont le foyer image coïncide avec le PR (virtuel) de l’œil non corrigé.
Correction de l’hypermétropie
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Maladie d’accommodation (Presbytie) L’amplitude d’accommodation diminue avec l’âge : importante chez l’enfant (14 dioptries), sa valeur devient pratiquement nulle chez l’adulte vers la soixantaine ; dès que sa valeur descend au dessous de 4 dioptries, l’oeil est atteint de presbytie. On la corrige empiriquement en utilisant vers 50 ans des verres correcteurs sphériques convergents de 1 dioptrie, que l’on modifie de 0,5 dioptrie par 5 ans d’âge.
Oeil Presbyte
Oeil Normal Myope Hypermétrope Presbyte
Punctum Remotum (cm) Punctum Proximum (cm) 15 50 6 Virtuel 50 50
Caractéristiques des différentes catégories des yeux
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