RETOUR AU SOMMAIRE
Retour au sommaire de la biologie amusante

  L'OEIL : UNE CAMERA HAUTE DEFINITION


Les organes des sens détectent les variations de différents facteurs de l'environnement (lumière, température, vibrations sonores etc.) et transmettent les informations collectées au cerveau. Nous sommes ainsi informés en permanence de ce qui se passe dans notre environnement immédiat.

Dans l'espèce humaine, quarante pour cent des informations reçues par les organes des sens le sont par l'œil et l'importance de la perception visuelle est attestée par les conséquences de la cécité.

Chez les Grecs, la vision était conçue comme le résultat d'une action de l'œil sur l'environnement. Cette conception active du fonctionnement de l'œil fut partagée par la plupart des savants de l'antiquité depuis Pythagore (580-504 avant notre ère) jusqu'à Ptolémée (90-168). Seul Démocrite (né en 460 avant notre ère) considérait que les images étaient formées par des corpuscules matériels émis par l'objet. Cette conception plus proche de la nôtre fut réduite à néant par Galien : il considérait que la pupille est beaucoup trop étroite pour que puisse y passer l'image d'une montagne...

Au contraire, la science arabe considéra séparément lumière et vision. Disposant de traductions des classiques grecs, les savants arabes ne se contentèrent pas de les reproduire ; ils s'attachèrent à vérifier les informations, à les corriger et à les compléter. Dès la fin du IXème siècle, le monde arabe avait produit de nombreux ouvrages traitant de l'anatomie et de la médecine et, parmi eux, des traités sur la physiologie de la vision et ses applications médicales : un des plus célèbres savants arabes, Hunayn Ibn Ishaq (808-873) fut chargé par le calife al Ma'mun d'une vaste entreprise de traduction des auteurs classiques. Maîtrisant les principales langues du bassin méditerranéen, il collecta les manuscrits et les fit traduire en arabe. Cette activité intense de recensement des connaissances (traductions d'Aristote, Platon, Hippocrate, Galien etc.) se doubla d'une abondante production originale : il écrivit une centaine d'ouvrages de médecine dont deux traités consacrés à l'œil et à la vision. Même si les figures de l'œil qu'on y découvre comportent des erreurs, elles montrent néanmoins les principaux éléments du système optique oculaire.

Cette période fut également faste pour l'optique. Al Kindi, (813-873), considéré comme un des plus grands penseurs arabes, établit la notion de rayon lumineux à propagation rectiligne. Le traité d'optique d'Ibn al Haytham (965-1039), appelé Alhazen chez les chrétiens, établit les lois de la réflexion à partir de considérations mathématiques et d'expériences menées, pour la première fois, avec une chambre noire. Il montra que la vision est due à l'interaction d'un phénomène physique, la lumière, avec un organe analogue à un instrument d'optique, l'œil, idée qui sera refusée pendant plusieurs siècles en occident.

En effet, si la période est féconde pour la science arabe, il n'en est pas de même en occident où la science et la médecine traversent une longue période de stagnation. Les études médicales consistent essentiellement à apprendre par cœur des textes issus plus ou moins fidèlement des œuvres de Galien. Les pionniers qui, comme Vésale (1514-1564) et Harvey (1578-1657) tentent de corriger les erreurs des textes dogmatiques en s'appuyant sur l'observation et l'expérience ont le plus grand mal à faire prévaloir leurs découvertes. Les dissections sont rarissimes et, de toute façon, exécutées par un barbier tandis qu'un professeur de médecine lit ou récite la description anatomique de Galien. L'anatomie de Galien est d'ailleurs assez fantaisiste dans la mesure où elle s'appuie uniquement sur des dissections de porcs et de quelques rares singes. Même l'introduction d'illustrations dans les ouvrages de médecine, innovation due à Vésale, est considérée comme suspecte car risquant d'éloigner les étudiants des connaissances livresques !

Pourtant, de grands expérimentateurs se sont manifestés à cette époque. Ainsi, Léonard de Vinci (1452-1519) fut, comme Vésale, un pionnier de l'anatomie et un excellent illustrateur doublé d'un expérimentateur habile. Il n'hésita pas à disséquer des cadavres et en tira de remarquables dessins anatomiques dont sa peinture profita. Il reconnut la première place de l'œil comme organe des sens et construisit un modèle d'œil en verre comportant un cristallin. Malheureusement, les travaux de Léonard de Vinci restèrent en grande partie inconnus de ses contemporains : ses traités ne furent pas publiés faute d'avoir été achevés. Les 5000 pages de ses notes manuscrites recèlent de nombreuses découvertes mais Léonard de Vinci s'employait à rendre illisibles ses notes et ses travaux ne seront vraiment connus qu'à la fin du XIX ème siècle.
 

René Descartes (1596-1650), un de nos plus grands philosophes, devait aussi s'intéresser au problème de la vision. Dans son souci de construire une biologie aussi rationnelle que les mathématiques, il considérait que les êtres vivants ne relèvent pas de forces occultes inconnues mais sont comparables à des machines dont il convient de découvrir les mécanismes. Appliquant sa découverte des lois de la réfraction à l'œil, il montra que la propagation des rayons lumineux à travers les milieux transparents constituant le globe oculaire obéit aux lois de l'optique.

Mais comment un système optique peut-il former des images précises d'objets situés à des distances diverses ? C'est un physiologiste tchèque, Johannes Purkinje (1787-1869) qui répondra à cette question bien avant de devenir célèbre. Encore étudiant, il étudie les images formées par une bougie sur son œil et constate que lorsqu'il rapproche l'objet, le cristallin diminue son rayon de courbure et amène ainsi les rayons lumineux à converger sur la rétine. Les lunettes correctrices ont une fonction comparable. La lumière est  reçue par l'œil comme par une caméra : l'œil contient un diaphragme, l'iris, permettant de régler la quantité de lumière passant à travers la pupille. Les rayons lumineux sont déviés par réfraction lors de la traversée de milieux transparents (cornée et cristallin principalement) comme ils le sont par les lentilles d'un objectif. L'analogie est suffisante pour que notre œil soit qualifié de camérulaire. Toutefois, la mise au point, c'est à dire la formation d'une image nette sur la surface photosensible (rétine pour l'œil, capteur photosensible pour une caméra vidéo, pellicule pour un appareil photo) se fait différemment. Dans une caméra, l'ensemble des lentilles peut s'écarter plus ou moins de la surface photosensible de manière à ce que s'y forme une image nette. Dans l'œil, l'optique est fixe mais sa convergence varie, comme l'a montré Purkinje, ce qui aboutit au même résultat. Lorsque le vieillissement diminue l'élasticité des tissus, la presbytie s'installe car le cristallin n'est plus capable de se déformer suffisamment pour assurer la vision de près.

Il existe cependant, outre la différence de taille entre une caméra, aussi perfectionnée soit-elle, et notre œil une différence considérable dans les performances. La rétine contient environ 125 millions de capteurs, chacun d'entre eux correspondant à un point de l'image. Dans les films photographiques, le nombre de points élémentaires est de 25 millions mais l'image est fixe et dans les capteurs des camescopes grand public, il est de 300 à 400000. De plus, le traitement du signal effectué tant par les cellules nerveuses de la rétine que par les différents étages du cerveau permet "d'extraire" de l'image reconstituée sur la rétine une quantité d'information gigantesque traitée en temps réel : la reconnaissance du texte ou des visages est beaucoup plus efficacement réalisée par un être humain que par n'importe quelle machine. Mais là, on aborde le fonctionnement du cerveau qui recèle encore de nombreux mystères.



EXPERIENCE

EXPLORONS LA GEOGRAPHIE DE LA RETINE

Matériel nécessaire

Un carton blanc de 8 cm x 8cm sur lequel on collera la figure ci-dessous.
 
 
 

 + *

L'expérience

Fermer l'œil gauche. Saisir le carton par son coin inférieur droit et le placer à une trentaine de cm en face de l'œil droit. Fixer la croix avec l'œil droit et rapprocher le plus lentement possible le carton de l'œil droit tout en continuant à fixer la croix. A une distance d'environ 20 à 25 cm selon les personnes, le point noir disparaît. En maintenant le carton à cette distance de l'œil, le point reste invisible. Il réapparaît dès qu'on s'écarte de cette position.

Explication

Pour une position, l'image du point noir se forme sur une petite zone de la rétine dépourvue de cellules photoréceptrices, le point aveugle ou papille, d'où se détache le nerf optique. Cette démonstration est due à Edme Mariotte (1620-1684) un autre de ces étonnants savants polyvalents du XVIIème siècle.


Amusez-vous bien !

RETOUR AU SOMMAIRE

TOUS DROITS RESERVES
© 1996-2000 D. Pol
dpol#noos.fr
Emplacements des visiteurs de cette page

N'hésitez pas à faire connaître vos impressions, commentaires, suggestions etc