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Version du 13 juillet 2018 à 17:40
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On distingue plusieurs domaines de vision selon la quantité de lumière émise par l'environnement observé[1]. À chaque domaine correspond un type de vision différent : les différences de perceptions de lumière selon la luminance sont principalement dues à l'influence relative des bâtonnets et différents types de cônes dont la sensibilité varie selon la quantité de lumière qu'ils reçoivent.
- La vision photopique est la vision diurne, c'est-à-dire la forme particulière que prend la vision le jour ou en conditions d'éclairage important.
- La vision mésopique est la vision crépusculaire, c'est-à-dire la forme particulière que prend la vision au crépuscule ou en conditions d'éclairage moyen[a].
- La vision scotopique est la vision nocturne, c'est-à-dire la forme particulière que prend la vision la nuit ou en conditions de faible éclairage.
Le seuil absolu de vision est atteint[1] pour les surfaces observées qui ont une luminance lumineuse d'environ 10-6 cd·m-2. Le domaine scotopique s'étend ensuite à des luminances lumineuses inférieures à la millicandela par mètre carré[b]. Puis, on entre ensuite dans le domaine mésopique jusqu'à quelques candelas par mètre carré[c]. Ensuite, le domaine photopique s'étend jusqu'à quelques milliers de candelas par mètre carré. Au-delà, on entre dans le domaine de l'éblouissement.
Les trois domaines
La vision photopique (du grec ancien φωτός, phôtós, génitif singulier de φῶς, phỗs, « lumière ») est essentiellement assurée par les cônes de la rétine de l'œil. Ces cellules sont bien moins nombreuses que les bâtonnets (environ 5 millions de cônes par œil, à comparer aux 120 millions de bâtonnets) et elles sont moins larges et moins longues, elles nécessitent donc plus de lumière. Contrairement aux bâtonnets il existe trois types de cônes, ce qui permet une vision en couleurs[1]. La sensibilité de l'œil en vision photopique n'est pas la même pour toutes les longueurs d'onde, elle est décrite par la fonction d'efficacité lumineuse spectrale photopique. Le maximum de sensibilité de l'œil est obtenu pour une longueur d'onde de 555 nanomètres correspondant à un vert-jaune. Elle est supérieure à 1 % de ce maximum de 475 nanomètres à 685 nanomètres.
La vision mésopique (du grec ancien μέσος, mésos, « milieu ») est assurée à la fois par les bâtonnets et les cônes de la rétine de l'œil. Une vision en couleurs est possible mais elle s'estompe progressivement pour les bas niveaux de lumière. Les couleurs rouges s'assombrissent et la sensibilité se décale vers le bleu provoquant l'effet Purkinje.
La vision scotopique (du grec ancien σκότος, skotos, « obscurité ») est essentiellement assurée par les bâtonnets de la rétine de l'œil. Ces cellules sont bien plus nombreuses que les cônes (environ 120 millions de bâtonnets par œil, à comparer aux 5 millions de cônes) et elles sont plus larges et plus longues, elles nécessitent donc moins de lumière. Contrairement aux cônes il n'existe qu'un seul type de bâtonnets, ce qui ne permet qu'une vision en noir-et-blanc[d]. En raison de leur répartition sur la rétine, le maximum de sensibilité ne se situe pas dans l'axe optique (la fovéa étant constituée uniquement de cônes) mais à environ 20° de celui-ci. De plus, les bâtonnets sont connectés à des zones du cerveau jouant un rôle dans la vigilance et l'alerte, plus réactive aux mouvements ou petits changements d'intensité lumineuse. La sensibilité de l'œil en vision scotopique n'est pas la même pour toutes les longueurs d'onde, elle est décrite par la fonction d'efficacité lumineuse spectrale scotopique. Le maximum de sensibilité de l'œil est obtenu pour une longueur d'onde de 507 nanomètres correspondant, à plus forte luminosité, au bleu. Plus généralement, la sensibilité de l'œil dépend de l'adaptation au noir (rompue par le moindre éblouissement), mais aussi de la vitesse de régénération des pigments détruits par les photons. Il faut environ 20 minutes dans le noir pour régénérer un stock de rhodopsine suffisant pour fortement améliorer sa vision nocturne. Après 45 minutes la sensibilité est maximale, environ un million de fois plus élevée[2] qu'immédiatement après avoir quitté une zone éclairée.
Capacité à voir dans l'obscurité
L'œil a toujours des limites physiques de sensibilité[3], mais certains animaux voient bien mieux que les humains dans le noir (la chouette ou le lynx par exemple, qui sont des animaux nocturnes ou semi-nocturnes). On dit alors que ces animaux sont nyctalopes. Cette capacité dépend d'un type particulier de cellules de l'œil, situées dans la rétine : les bâtonnets. Ils sont plus sensibles à la lumière, et connectés à une partie du cerveau plus sensible aux mouvements, notamment ceux perçus dans le champ latéral de vision.
Cette capacité dépend aussi de l'architectonique de la rétine[4] qui varie selon les espèces, et d'autres facteurs impliquant l'œil et le cerveau : la taille de l'œil et du cristallin, la sensibilité générale de la rétine (en termes de réponse à l'excitation lumineuse et à la fatigue rétinienne), le temps de latence sensorielle et d'adaptation de l'œil aux variations de luminosité. L'œil n'est pas assimilable à un instrument d'optique[5] ; ses relations avec le cerveau qui interprète les images formées sur la rétine (qui est un capteur biologique inhomogène et anisotrope) et guide les mouvements de l'œil sont essentiels.
On connait depuis longtemps[6],[7],[8] des cas humains de « cécité des couleurs » ou achromatopsie[9], due à une anomalie de la rétine (cônes non fonctionnels) ou parfois due à une lésion du système nerveux ou du cerveau qui ne peut plus alors traiter l'information sur la couleur[10]. Certaines personnes ne distinguant pas les couleurs voient mieux dans le noir. Il s'agit souvent d'hommes, car les gènes codant les opsines rouges et vertes sont situés sur la partie Xq28 (en) du chromosome X[11].
Une alimentation riche en carotte, myrtille, bêta-carotène ou vitamine A et glucosides d'anthocyane est réputée améliorer la vision scotopique. Lors de la dernière guerre mondiale, certains pilotes militaires mangeaient de la confiture de myrtille pour mieux voir la nuit[12],[13],[14],[15],[16],[17]. L'impact de la consommation de myrtilles sur la qualité de la vision à court terme (typiquement dans le cas de pilotes civils ou militaires) reste néanmoins débattue et non confirmée à ce jour[18].
Il existe plusieurs dispositifs qui permettent d'améliorer artificiellement la vision nocturne : ils permettent d'obtenir plusieurs types de jumelles de vision nocturne.
Voir aussi
Bibliographie
- Le Grand, Y. (1942) Études sur la vision nocturne. Revue Opt. rhe'or. insfrum, 21, 71-87.
- Robert Sève, Science de la couleur : Aspects physiques et perceptifs, Marseille, Chalagam, (ISBN 2-9519607-5-1)
Articles connexes
- Œil
- Adaptation visuelle
- Vision humaine
- Cycle visuel
- Efficacité lumineuse spectrale
- Nuisance lumineuse
Notes
- L'expression « entre chien et loup » exprime la sensation particulière liée à la vision crépusculaire.
- Cette valeur de luminance correspond à une nuit de plein lune. Pour un diffuseur parfait, il faudrait un éclairement lumineux d'environ 0,01 lx (Robert Sève 2009, p. 25-26).
- Selon les applications une valeur comprise entre 3 cd m−2 et 10 cd m−2 constitue la limite basse du domaine photopique : ceci nécessite pour un diffuseur parfait un éclairement lumineux minimum d'environ 100 lx (Robert Sève 2009, p. 25-26).
- Cette sensation a donné naissance à l'expression « la nuit, tous les chats sont gris ».
Références
- Robert Sève 2009, p. 25-26
- Les cellules photoréceptrices, par Bruno Dubuc, Centre de recherche de l'Hôpital Douglas ; LaSalle Verdun (région de Montréal, Québec) consultées le 2010 04 01.
- Pirenne, M. (1948), La limite de sensibilité de l'œil. Fluctuations quantiques au seuil de la vision. Contribution a l'étude de la structure moléculaire (Contribution to the study of molecular structure) : dédiée a la mémoire de Victor Henri, 297.
- TOMIE-HISTOLOGIE, A. N. A. (1965). L'architectonique de la rétine humaine. Archives d'ophtalmologie. New series, 31.
- [PDF] Le Gargasson, Jean-François (2012) « L'œil et la vision », Œil et Physiologie de la Vision - chap. II.
- Holmgren, F. (1877). De la cécité des couleurs dans ses rapports avec les chemins de fer et la marine. Imprimerie centrale.
- Vogt, A. (1922). Cécité complète pour les couleurs avec présentation de trois cas. Rev. Gen. d'ophth, 36.
- SENGUPTA, S. (1981). Note sur les variations de la cécité aux couleurs chez trois castes endogames de l'Assam, Inde. In Anthropologie (L'), Paris, 85(2), 328-331.
- Goubert, É. (1867). De la perceptivité normale et surtout anormale : de l'œil pour les couleurs, spécialement de l'achromatopsie ou cécité des couleurs. Adrien Delahaye.
- Lhermitte, F., Chain, F., Aron, D., Leblanc, M., & Souty, O. (1969). Les troubles de la vision des couleurs dans les lésions postérieures du cerveau. Rev. Neurol. (Paris), 121(1), 5-29.
- Gilgenkrantz S (2002) La cécité aux couleurs: du génotype au phénotype. Le Magazine: Nouvelles.
- Bastide P., Rouher F., Tronche P. ; Rhodopsine et anthocyanosides À propos de quelques faits expérimentaux. Extrait du bulletin des Sociétés d'Ophtalmologie de France, 1968, no 910.
- Dr Hans Brandi, R. Widmann ;Reduction of Re-adaptation after Dazzling by anthocyanes extracted from bilberries Air force medical Institute ; Furstenfeldbruck (1996).
- Chevaleroud J, Pedrel G ;Peut-on améliorer la vision nocturne des aviateurs ; Extrait gazette Medic de France, no 18, 25 juin 1968.
- Jayle G.E. & Aubert L. Action des glucosides d'anthocyanes sur la vision scotopique et mésopique du sujet normal. Thérapie, 1964, XIX, 171185.
- Buffler ; Étude de l'action rapide des anthocyanosides par la scotoptometrie dans un centre de sélection ; Revue du corps de santé, 11,6,1970 p. 809.
- Belleoud, Leluan, Boyer : Étude des effets des glucosides d'anthocyane sur la vision nocturne du personnel navigant Société Française de physiologie et de médecine Aéronautiques et cosmonautiques, séance du 19 mai 1967.
- La myrtille (Vaccinium myrtillus) : Botanique, chimie et intérêts thérapeutiques, Jean Espitalier, p. 67.
