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Source lumineuse lumière objet oeil cerveau Dans le phénomène couleur il y a 3 partenaires la lumière, lobjet et loeil.

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1 Source lumineuse lumière objet oeil cerveau Dans le phénomène couleur il y a 3 partenaires la lumière, lobjet et loeil

2 Lœil, organe de la perception lumineuse La lumière forme une image sur la rétine et stimule le système nerveux optique lumière œil cerveau

3

4 La rétine membrane qui tapisse le fond de lœil 250 m reçoit la lumière et transmet linformation au cerveau épithélium pigmentaire photorécepteurs cellules ganglionnaires corps vitré lumière 3 couches épithélium pigmentaire couche granuleuse cellules ganglionnaires couche granuleuse Les cellules photoréceptrices ne recoivent quune lumière indirecte, rétrodiffusée par lépithélium pigmentaire

5 Épithélium pigmentaire photo-réceptrices (cônes et bâtonnets) Couche granuleuse cellules bipolaires Cellules ganglionnaires le prolongement forme le nerf optique lumière signal

6 Cellules réceptrices : cônes et bâtonnets

7 Cônes et bâtonnets Cônes sensibles aux fortes luminances (100 fois moins sensible que les bâtonnets) bon pouvoir séparateur (10/10 ièmes ) vision diurne - couleur Bâtonnets sensibles aux basses luminances mauvais pouvoir séparateur (3/10 ièmes ) vision nocturne bâtonnets cônes

8 Macula (tâche jaune) centre de la vision tâche jaune cônes bâtonnets fovéa

9 Segment externe BATONNET Extrémité synaptique CONE Cil connecteur Segment interne pigments photosensibles dans le segment externe bâtonnet cône segment interne segment externe Bâtonnets répartis sur lensemble de la rétine (120 millions) Cônes localisés autour de la fovéa ( 6 millions) tâche jaune cônes bâtonnets fovéa

10 3 types de cônes sensibles à 3 couleurs différentes L S M nm Vision trichromatique Sensibilité de lœil maximum 560 nm 1 cône bleu - 20 cônes verts - 40 cônes rouges

11 déficience cônes M - vert vision normale déficience cônes L - rouge déficience cônes S - bleu

12 hibousingehomme homme 3 Les cônes animaux 2 oiseaux 5

13 2000 disques dans la membrane desquels se trouve la rhodopsine synthèse des molécules mises en jeu dans la vision segment internesegment externe Cellules photoréceptrices

14 pigments membrane bâtonnet cône

15 Les cellules photo-réceptrices sont situés dans le segment externe formés de disques empilés contenant la rhodopsine rétinal membrane Rhodopsine = protéine (opsine) + chromophore (rétinal)

16 Récepteurs photoniques Rhodopsine opsine + chromophore 11-cis-rétinal rétinal opsine

17 La rhodopsine protéine qui transforme lénergie lumineuse en signal électrique Bactéries = production dénergie bactériorhodopsine Vertébrés = vision h gradient de H + synthèse de lATP h stimulation de la protéine G transducine

18 Rhodopsine : récepteur visuel des bâtonnets Opsine chaîne de 348 acides aminés formant 7 hélices trans- membranaires extrémité extra cellulaire extrémité intra-cellulaire Protéine trans-membranaire

19 Récepteurs photoniques Bâtonnets = rhodopsine Rhodopsine opsine + chromophore 11-cis-rétinal rétinal opsine

20 Le chromophore est le rétinal Aldéhyde de la vitamine A lié par une base de Schiff à un groupement lysine de lopsine opsine rétinal RCHO H 2 N-(CH 2 ) 4 -+ RCH=NH-(CH 2 ) 4 - opsinecis-rétinal H+H+ rhodopsine

21 Lactivation de la rhodopsine est due à la photo isomérisation du rétinal rotation de 180° entre les carbones C 11 et C 12 forme repliée temps de commutation picoseconde ( s)

22 La vision Comment le signal optique se transmet au cerveau ?

23 La photoisomérisation entraîne un écartement des 7 chaînes

24 Transmission du signal ( s) labsorption dun photon par le rétinal active la rhodopsine (Rh - Rh*) qui active une protéine G, la transducine (T) qui se coupe en deux et active une enzyme, la phosphodiestérase (PDE) abaisse la concentration du nucléotide GMPc dans le segment externe GMPc = ouverture des canaux ioniques Na+ fermeture des canaux ioniques ouverts dans lobscurité le courant de dépolarisation diminue et induit une hyperpolarisation du potentiel de membrane signal électrique dhyperpolarisation = potentiel récepteur (-40 mV -80 mV)

25 transducinerhodopsine Rh Rh* T PDE GMPc canal ionique PDE = phosphodiestérase GTP = guanosine triphosphate GMPc = guanosine monophosphate cyclique GDP = guanosine diphosphate Le signal optique reçu par le récepteur (Rh) est transmis aux protéines G intracellulaires (T) qui activent les effecteurs

26 GMPc = guanosine monophosphate cyclique Réactions de phosphorylation - déphosphorylation GTP = guanosine triphosphate GTP = guanosine monophosphate

27 Signal photonique Photo-isomérisation Signal électrique Modification de la concentration en GMPc dans le segment externe Fermeture des canaux ioniques

28 rhodopsine inactive canaux ioniques ouverts (GMPc) -40 mV passage des cations = dépolarisation GMPc photo-isomérisation du rétinal hydrolyse du GMPc fermeture des canaux ioniques -80 mV blocage des cations hyperpolarisation à lobscurité à la lumière Transformation du signal photonique en signal électrique fermeture des canaux ioniques Na + potentiel récepteur

29 Transmission du signal au nerf optique nerf optique cellules ganglionaires cellules bipolaires synapse photorécepteurs cellules horizontales cellules amacrines

30 1. Stockage du glutamate 2. Potentiel récepteur 3. Fusion des vésicules 4. Libération du glutamate 5. Fixation du glutamate sur les récepteurs 6. Nouveau potentiel récepteur 7. Inactivation enzymatique du glutamate 8. Recapture du glutamate Transmission du signal à travers les synapses Glutamate neurotransmetteur couplé aux canaux Na +

31 1. Photoréception photo isomérisation du rétinal 2. Transduction signal chimique - signal électrique 3. Message nerveux via les synapses (glutamate) 1 photon active 1 molécule de rétinal plusieurs centaines de molécules de transducine 1 molécule de GMPc ferme 106 canaux Na + Transformation du signal optique électrique Amplification du signal Les mécanismes de la vision

32 Source lumineuse lumière objet oeil cerveau Dans le phénomène couleur il y a 3 partenaires la lumière, lobjet et loeil

33 Couleur = lumière + matière pour quun objet soit coloré, il faut quil soit éclairé mais là où il ny a pas de matière, il ny a pas de couleur

34 En lumière blanche, la tomate paraît rouge car sa peau absorbe toutes les autres couleurs et ne réfléchit que le rouge éclairage jaune (rouge + vert) éclairage magenta (rouge + bleu) tomate rouge queue noire tomate rouge queue verte Éclairage vert Éclairage bleu tomate noire queue verte tomate noire queue noire

35 Deux objets qui ont la même couleur à la lumière naturelle peuvent avoir de couleurs différentes en lumière artificielle Métamérisme La composition des lumières incidente est différente

36 La lumière, onde ou corpuscule ? E = h = c/ La longue histoire de la lumière

37 Nature de la lumière Christian Huygens Onde remplissant léther Les lois de loptique géométrique peuvent être démontrée en considérant que le verre ralentit la progression de londe Huygens Isaac Newton Introduit la notion de corpuscules de lumière la lumière est composée de petites particules photons

38 Nature de la lumière Thomas Young ( ) Met en évidence la nature ondulatoire de la lumière via les phénomènes dinterférence franges dYoung James Maxwell ( ) rayonnement électromagnétique

39 Max Planck E = h Albert Einstein Rayonnement du corps noir Effet photoélectrique Dualité onde-corpuscule

40 Lumière = rayonnement électromagnétique E = h Corpuscule = photon fréquence longueur donde champ électrique champ magnétique Onde deux mesures longueur donde (longueur) fréquence (énergie) = c/

41 m cm-mm 0,8-0, Å Å Å E eV , Le spectre électromagnétique

42 Lœil humain nest sensible quà un tout petit domaine allant de 0,4 à 0,8 La lumière visible violetrouge UV IR

43 FilamentmétalliquechaudFilamentmétalliquechaud Production de lumière Source chaude corps noir Spectre Continu ampoule halogène

44 Rayonnement du corps noir température de couleur K

45 Atomes Molécules Atomes Molécules Production de lumière Source froide Spectre de raies Lampes à décharge dans un gaz lampe à vapeurs de mercure (UV)

46 Spectre combiné Sources mixtes Production de lumière Tubes au néon décharge + fluorescence tube fluorescent type warm white

47 Sodium basse pression Mercure haute pressionSodium haute pression Lumière blanche Importance de lilluminant dans la définition de la couleur

48 Interaction rayonnement - matière chocs élastiques E = 0 chocs inélastiques E 0 Source lumineuse lumièrematière oeil cerveau

49 Chocs élastiques : E = 0 Modification de la vitesse : v < c indice optique optique géométrique dispersion de la lumière Modification de la direction diffusion incohérente diffusion cohérente opalescence iridescence

50 Chocs inélastiques E 0 Règle de Bohr h = E 1. Absorption pigments E h peinture vitrail réflexiontransmission

51 Chocs inélastiques E 0 Règle de Bohr h = E 2. émission spontanée luminescence E h

52 Règle de Bohr h = E 3. émission stimulée laser Chocs inélastiques E 0

53 Les chocs élastiques E = 0 iridescence Couleurs physiques Optique géométrique dispersion


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