2) I- L'Interprétation Des Couleurs

A- Notre Expérience

1- Dissection d'un œil de bœuf

• Objectif(s) de l’expérience:

Nous avons décidé de présenter la vidéo de la dissection d'un œil de boeuf. Pour cela nous avons enregistré nos voix pour faire notre propre commentaire de la vidéo. Nous cherchons à découvrir et comprendre les différentes structures de l’œil et à savoir comment les signaux lumineux sont traités. Suite à tout cela, nous voulons prouver que la structure responsable de la perception des couleurs est la rétine.

• Le matériel:

Une paire de ciseaux fins et forts

Un ordinateur

Une blouse

Des gants

Un scalpel

Une cuvette

Des pinces

• Le protocole:

1. Enlever les muscles autour de l’œil.

2. Découper l’œil frais avec des ciseaux sur les côtés, couper en profondeur. Un liquide va sortir : c’est l’humeur aqueuse. L’humeur vitrée peut aussi sortir, elle est transparente et aqueuse.

3. Séparer les deux parties de l’œil. On peut voir l’iris et la pupille.

4. Séparer l’humeur vitrée du cristallin avec les doigts. Le cristallin se comporte comme une loupe, elle agrandit le texte.

5. Reprendre l’œil. On peut voir une petite partie transparente appelée la cornée, c’est elle qui reçoit la lumière en premier.

6. Sur l’autre œil, enlever un « filtre » : c’est la rétine.

• Observation:

Source : YouTube

2- observation au microscope de rétines

il était impossible de faire nous-mêmes la dissection car, à cause de raisons d’hygiène, nous n'avons pas pu avoir l’œil. nous avons donc décidé d'observer au microscope des lamelles déjà prêtes de rétines de rat et de hibou.

• Interprétation:

La rétine est un tissu constitué de neurones, son épaisseur est d’environ 0.1 et 0.5 mm, organisée en plusieurs couches de cellules¹ très différentes par leurs composition ; environs dix couches.

La première couche se compose de cellules pigmentaires. Les cellules de l'épithélium pigmentaire rétinien constituent le feuillet externe de la rétine. Elles assurent la transformation des nutriments nécessaires aux cellules nerveuses de la rétine tout en les aidant à accomplir leurs tâches. Dans la seconde couche on peut voir les bâtonnets et les cônes, ce sont les cellules photoréceptrices. La couche des cônes et des bâtonnets est formée par les deux segments externes et internes des cellules visuelles : c'est là que commencent les premiers phénomènes de la vision. Elle est épaisse de 4 µm et compte environ 130 millions de bâtonnets et 65 millions de cônes. Ensuite, vient la couche granuleuse interne. Elle contient trois différents neurones rétiniens. Les premiers sont les cellules bipolaires. Elles tiennent leur nom du fait qu'elles soient placées entre les photorécepteurs et les cellules ganglionnaires de la couche des ganglionnaires. Il existe deux types de cellules bipolaires : les bipolaires de bâtonnets, qui relient plusieurs bâtonnets à une cellule ganglionnaire, et les bipolaires de cônes, reliant un ou plusieurs cônes à une cellule ganglionnaire. Le deuxième type de neurone de cette couche est la cellule horizontale. Leurs noms témoignent de leur placement sur les synapses² horizontales entre les photorécepteurs³ et les cellules bipolaires⁴. Ce type de neurone permet à l'œil de mieux s'adapter aux contrastes ou aux mélanges des couleurs. Enfin, les cellules amacrines sont des cellules spécifiques aux bâtonnets. Elles communiquent les signaux initiés dans ceux-ci aux deux types de cellules ganglionnaires par des synapses. Elles sont situées, grâce aux synapses, entre les cellules bipolaires et les cellules ganglionnaires. La dernière couche nerveuse de la rétine est la couche des ganglionnaires. Elle est composée d'environ un million de cellules ganglionnaires. Elles sont reliées aux cellules bipolaires⁵, et au cerveau par l'intermédiaire de fibres nerveuses, appelées axones, qui se rejoignent au niveau de la papille pour former le nerf optique. La papille est une zone dépourvue de cellules photoréceptrices, et forme donc une tache aveugle, mais n'entraîne aucun problème visuel.

• Conclusion:

La dissection de l’œil nous a permis de découvrir ce qu'il se passait réellement dans notre œil. Nous savons donc maintenant que la rétine est composée de 4 couches de cellules différentes : les cellules multipolaires, bipolaires, visuelles et pigmentaires. Grâce à ces cellules, les yeux permettent de transformer les différentes longueurs d'ondes lumineuses reçues en un flux nerveux transporté jusqu'au cerveau par le nerf optique. Nos yeux sont donc une étape obligatoire pour voir, ils jouent un rôle intermédiaire mais indispensables entre l'image et le cerveau, qui analyse les signaux nerveux qu'il reçoit, et nous permet donc de voir.

B- Synthèse Des Couleurs

• Synthèse additive:

Il existe des milliards de couleurs différentes. Les couleurs sont en caractérisés par des longueurs d'ondes qui se mesurent en mètres (m). Dans l’œil humain, toutes les nuances colorées sont formées à partir de 3 couleurs primaires : le bleu, le rouge et le vert. Le postulat de la synthèse additive est tout simple : en utilisant seulement trois des couleurs de l'arc-en-ciel, il est possible de reconstituer la lumière blanche, en d’autres termes en additionnant la couleur des trois faisceaux rouge, vert, bleu, on obtient le blanc. Leur mélange en différentes proportions donneront toutes les autres couleurs. Le mélange deux par deux des couleurs primaires donnera une couleur complémentaire de la troisième. La synthèse additive concerne tous les mélanges de couleurs tels que les spots, projecteurs trichrome, moniteurs CRT ou LCD, scanners, appareils photo numériques, etc.

• Synthèse soustractive:

Dans la synthèse soustractive tout est inversé par rapport au système additif. La source lumineuse est le blanc du papier. La synthèse soustractive. Elle exploite la faculté des pigments ou des colorants d’absorber la lumière dans un certain domaine de longueurs d’onde : les pigments ou les colorants soustraient donc ces dernières à la lumière blanche en se diffusant sur le support (feuille de papier par exemple), comme le feraient des filtres colorés. En imprimerie, à partir des trois couleurs primaires cyan, magenta, et jaune, en proportions variables, on obtient toutes les autres couleurs. En particulier, les couleurs secondaires ou complémentaires résultent du mélange de deux couleurs primaire : rouge, vert, bleu. La dénomination de couleur complémentaire vient du fait qu’en mélangeant une couleur primaire et sa couleur complémentaire.

C- Perception Des Couleurs Dans Un Œil Normal

Au fond de l’œil, de nombreux photorécepteurs permettent de capter la lumière. Ils transforment cette information en signal électrique qui est ensuite décodé par le cerveau pour donner la couleur.

La rétine est tapissée d’une mosaïque de photorécepteurs : les cônes et les bâtonnets. La rétine d'un œil humain est couverte d’environ 130 millions de photorécepteurs : 125 millions de bâtonnets et 5 millions de cônes, appelés ainsi d’après leur forme. Les bâtonnets sont 25 à 100 fois plus sensibles à la lumière que les cônes. Les bâtonnets sont responsables de la vision en niveaux de gris (ils ne sont sensibles qu’à l’intensité lumineuse) mais ne permette pas de distinguer les couleurs, d’où le dicton "la nuit, tous les chats sont gris" !

Les cônes, moins nombreux et moins sensibles à la lumière, interviennent dans la vision des couleurs et la netteté. Il existe trois types de cônes qui diffèrent par la radiation qu’ils détectent : de courtes, de moyennes ou de grandes longueurs d’onde. À chaque longueur d’onde correspond une sensation colorée différente : rouge à 700 nm, jaune à 580 nm, vert à 530 nm. La gamme de couleurs que nous percevons a pour origine l’ensemble de ces trois réponses fondamentales. Lorsque chacun de ces bâtonnets et cônes sont excité elle envoie des radiations lumineuses.

Lorsqu’une radiation lumineuse atteint les photorécepteurs situés au fond de la rétine, il s’y produit une série de réactions biochimiques menant à la création d’impulsions électriques. Ce signal transite par deux types de cellules nerveuses : les cellules bipolaires et les cellules ganglionnaires dont les axones forment le nerf optique. Techniquement, on dit que la rétine de l’œil a une réponse spectrale trichromatique. Les trois types de cônes responsables de la perception des couleurs sont appelés S, M et L : ils sont respectivement sensibles aux longueurs d’onde courtes (« Short »), moyennes (« Medium ») et grandes (« Long »). Il existe aussi des inter-neurones tels que les cellules amacrines, au niveau de la synapse entre les cellules bipolaires et les cellules ganglionnaires. Par le nerf optique, l’information remonte de l’œil à la région du cerveau spécialisée dans le traitement de la couleur : le cortex.

Le signal peut aussi transiter entre les cônes et les cellules bipolaires par les cellules horizontales. Elles sont indispensables pour la vision des contrastes et des changements de couleurs.

Le message reçu par le cerveau est analysé et interprété. La tâche est complexe, car à partir de l’ensemble des messages reçus, le cerveau doit pouvoir retrouver les trois caractéristiques fondamentales de la couleur : la clarté, la saturation et la teinte (ou tonalité). La clarté correspond à la luminosité relative de l’objet observé. La saturation mesure la part de coloration de l’objet, c’est ce qui nous permet de différencier un pastel d’une couleur vive. La tonalité nous renseigne sur la teinte de la couleur. Il y a 4 teintes élémentaires : le rouge, le vert, le bleu et le jaune. Chacune de ces teintes correspond à une région du spectre de la lumière.

Ces 3 paramètres de la couleur nous permettent de différencier par exemple un vieux rose d’un fuchsia éclatant.