Biophysique de la vision (étude n'abordant pas l'intervention des voies optiques et du cortex cérébral) L ’astigmatisme (Ast) Mars 2002 Jacques SIMON, Pierre PAYOUX Laboratoire de Biophysique, Faculté de Médecine Toulouse Purpan Remerciements : Professeur Jean-Louis ARNE, Président en exercice de la Société Française d'Ophtalmologie, pour ses conseils et son aimable relecture Madame Pierrette AZUELOS pour sa participation active à la réalisation de ce document

1. Définitions : 1.1 œil stigmate ("": le point)  objet ponctuel à l ’ :   image ponctuelle sur la rétine (Fi) :   cornée  sphérique (approximation de Gauss) 1.2 œil astigmate ("a" privatif)  objet ponctuel à l’   image sur la rétine : petit segment de droite ou  cornée : défaut de symétrie de révolution sphérique 1.3 l ’Ast est souvent associé à une amétropie :Ast myopique ou hypermétropique

2. L ’astigmatisme régulier : 2.1 La cornée ne présente pas une symétrie de révolution sphérique. Elle présente cependant une forme d ’organisation géométrique, avec 2 méridiens principaux. 2.2 Les 2 méridiens principaux :  l ’un  vertical,  l ’autre  horizontal,  l ’un le plus courbe, le plus puissant,  l ’autre le moins courbe, le moins puissant,  entre les 2 méridiens principaux : existence de nombreux méridiens intermédiaires dont la courbure et la puissance varient progressivement,  réfraction inégale selon les différents méridiens de la cornée.

2.3 Ast régulier direct ou "conforme à la règle"  méridien vertical : le plus courbe, le plus puissant,  méridien horizontal : le moins courbe, le moins puissant,  cornée aplatie verticalement : cuillère manche horizontal,  cas le plus fréquent, 2.4 Ast inverse : plus rare cuillère manche vertical 2.5 Ast oblique : les méridiens principaux sont obliques 2.6 Ast irrégulier (keratocône).

3. Réfraction dans un œil astigmate : 3.1 Rappel:réfraction dans un œil stigmate:faisceau réfracté de forme conique Fi 3.2 Réfraction dans un œil astigmate :  œil Ast ne possède pas de Fi ponctuel sur la rétine,  œil Ast présente 2 focales :petits segments de droites perpendiculaires à l ’axe optique et au méridien principal qui leur donne naissance : F1 et F2. Ast direct, le plus fréquent, illustré par la suite :  F1 ou focale antérieure : horizontale,  F2 ou focale postérieure : verticale,

3.3 Cheminement du faisceau réfracté : genèse des focales : le faisceau réfracté ne présente pas une forme conique (symétrie axiale, section circulaire, sommet ponctuel),comme dans le cas de l ’œil stigmate 3.3.1 La conoïde de Sturm : le faisceau réfracté présente la forme d’une "conoïde" : - symétrie axiale, - section elliptique, - "sommet" = arête. rayon incident droite focale ant cercle de moindre diffusion droite focale post. cornée astigmate : méridien horizontal méridien vertical

 Méridien vertical  focale ant., horizontale F1 3.3.2 Autre explication de la genèse des focales : cas de l ’Ast régulier direct  Méridien vertical  focale ant., horizontale F1 F1

 Méridien horizontal  focale post. , verticale F2

 Représentation de la genèse des 2 focales :

3.3.3 Modifications du faisceau réfracté par la présence des focales :  faisceau réfracté initialement de forme conique  faisceau réfracté comprimé par une pince à mors horizontaux en F1  faisceau réfracté comprimé par une pince à mors verticaux en F2  faisceau réfracté "se tord sur lui-même, s’émince" (R.Auvergnat) F2 F1

4. Classification des astigmatismes réguliers : 4.1 Ast régulier vs Ast irrégulier (pour mémoire), 4.2 Ast oblique (pour mémoire), 4.3 Ast "vertico-horizontal" :  direct (le plus fréquent) ou inverse  en fonction de la position des focales par rapport à la rétine : Astigmatisme composé Ast myopique simple Astigmatisme mixte Ast hyperopique composé Ast hyperopique simple

Astigmatisme composé Ast myopique simple Astigmatisme mixte Ast hyperopique composé Ast hyperopique simple

5. Vision de l ’astigmate :  l’astigmate voit un objet ponctuel comme un petit segment de droite, horizontal ou vertical selon la focale qui se trouve ou qui est amenée sur la rétine.  illustrations : cas d ’un Ast direct : focale verticale sur la rétine. 5.1 Objet ponctuel Image rétinienne 5.2 Objet droite verticale Image rétinienne droite verticale nette

droite horizontale floue 5.3 Objet droite horizontale Image rétinienne droite horizontale floue 5.4 Objet cadran horaire Vision de l ’Ast.

5.5 Un astigmate ne peut voir simultanément de façon nette 2 droites perpendiculaires, l ’une horizontale, l ’autre verticale. 5.6 Illustration : Vision de structures horizontales et verticales par un sujet stigmate Vision par un sujet astigmate de type régulier, direct Vision par un sujet dont l’astigmatisme est plus prononcé

5.7 Degré d ’astigmatisme : différence de puissance dioptrique entre les 2 méridiens principaux. D = - = (n-1) - n-1 r1 r2 1  mesure du degré d ’astigmatisme : kératométrie, réfractométrie automatisée.  existence d’un Ast. physiologique, de type direct (0,5 D), à respecter lors de la correction 6. Correction de l ’Astigmatisme 6.1 Principe :  restituer une réfraction égale selon les différents méridiens de la cornée,  fusionner les 2 focales en un point situé sur la rétine (restituer un foyer image d ’emmétrope). 6.2 Chirurgie réfractive cornéenne:kératotomies, interventions photoréfractives, voire greffe de cornée (kératocône évolué).

6.3 Port de lentilles (lunettes, lentilles de contact) : 6.3.1 lentille = association de lentilles :  l ’une, sphérique, de puissance égale selon ses différents axes,  l ’autre, cylindrique ou torique de puissance variable selon ses différents axes,  lentille sphéro-cylindrique ou sphéro-torique. 6.3.2 exemple : Ast direct mixte corrigé par une lentille sphéro-cylindrique.

6.3.3 modification des images après correction :  généralement, la puissance de la lentille diffère selon ses axes horizontal et vertical,  le grandissement de l ’image rétinienne diffère selon ces 2 axes,  exemple : objet image