Dans le phénomène ‘couleur’ il y a 3 partenaires

Présentation au sujet: "Dans le phénomène ‘couleur’ il y a 3 partenaires"— Transcription de la présentation:

1 Dans le phénomène ‘couleur’ il y a 3 partenaires
la lumière, l’objet et l’oeil Source lumineuse lumière objet oeil cerveau

2 L’œil, 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 reçoit la lumière et transmet l’information au cerveau
épithélium pigmentaire membrane qui tapisse le fond de l’œil ≈ 250 mm reçoit la lumière et transmet l’information au cerveau photorécepteurs couche granuleuse 3 couches épithélium pigmentaire couche granuleuse cellules ganglionnaires cellules ganglionnaires corps vitré lumière Les cellules photoréceptrices ne recoivent qu’une lumière indirecte, rétrodiffusée par l’épithélium pigmentaire

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

6 Cellules réceptrices : cônes et bâtonnets

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

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

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

10 Vision trichromatique
3 types de cônes sensibles à 3 couleurs différentes L S M 560 426 530 nm 1 40 20 Sensibilité de l’œil maximum ≈ 560 nm 1 cône bleu - 20 cônes verts - 40 cônes rouges

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

12 homme 3 Les cônes animaux 2 oiseaux hibou singe homme

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

14 cône bâtonnet membrane pigments pigments membrane

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

17 stimulation de la protéine G
protéine qui transforme l’énergie lumineuse en signal électrique La rhodopsine hn stimulation de la protéine G ‘transducine’ Vertébrés = vision Bactéries = production d’énergie hn gradient de H+ synthèse de l’ATP bactériorhodopsine

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

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

20 lié par une base de Schiff à un groupement lysine de l’opsine
Le chromophore est le rétinal opsine rétinal Aldéhyde de la vitamine A lié par une base de Schiff à un groupement lysine de l’opsine RCHO H2N-(CH2)4- + RCH=NH-(CH2)4- H+ cis-rétinal opsine rhodopsine

21 rotation de 180° entre les carbones C11 et C12
L’activation de la rhodopsine est due à la photo isomérisation du rétinal forme repliée rotation de 180° entre les carbones C11 et C12 temps de commutation ≈ picoseconde (10-12 s)

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

23 La photoisomérisation entraîne un écartement des
7 chaînes a

24 Transmission du signal (≈ 10-9 s)
l’absorption d’un 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 l’obscurité le courant de dépolarisation diminue et induit une hyperpolarisation du potentiel de membrane signal électrique d’hyperpolarisation = potentiel récepteur (-40 mV mV)

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

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

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

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

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

30 Transmission du signal à travers les synapses
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 Glutamate neurotransmetteur couplé aux canaux Na+ 7. Inactivation enzymatique du glutamate 8. Recapture du glutamate

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

32 Dans le phénomène ‘couleur’ il y a 3 partenaires
la lumière, l’objet et l’oeil Source lumineuse cerveau oeil lumière objet

33 Couleur = lumière + matière
pour qu’un objet soit coloré, il faut qu’il soit éclairé mais là où il n’y a pas de matière, il n’y 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 magenta (rouge + bleu) éclairage jaune (rouge + vert) tomate rouge queue noire tomate rouge queue verte Éclairage bleu Éclairage vert tomate noire queue verte tomate noire queue noire

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

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

37 Nature de la lumière Isaac Newton - 1666 Christian Huygens - 1678
Introduit la notion de corpuscules de lumière ‘ la lumière est composée de petites particules ’ photons Christian Huygens Onde remplissant l’éther Les lois de l’optique géométrique peuvent être démontrée en considérant que le verre ralentit la progression de l’onde Huygens

38 rayonnement électromagnétique
Nature de la lumière Thomas Young ( ) Met en évidence la nature ondulatoire de la lumière via les phénomènes d’interférence ‘franges d’Young ’ James Maxwell ( ) rayonnement électromagnétique

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

40 Lumière = rayonnement électromagnétique
fréquence n longueur d’onde l champ électrique magnétique deux mesures longueur d’onde l (longueur) fréquence n (énergie) n = c/l Onde E = hn Corpuscule = photon

41 Le spectre électromagnétique
l m cm-mm m ,8-0,4m Å Å Å EeV ,

42 La lumière visible L’œil humain n’est sensible qu’à un tout petit domaine allant de 0,4 à 0,8 m violet rouge UV IR

43 Production de lumière Filament métallique chaud Source chaude
Spectre Continu corps noir ampoule halogène

44 Rayonnement du corps noir
température de couleur 6.500 K

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

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

47 Importance de l’illuminant dans la définition de la couleur
Lumière blanche Sodium basse pression Sodium haute pression Mercure haute pression

48 Interaction rayonnement - matière
Source lumineuse cerveau oeil lumière matière chocs élastiques DE = 0 chocs inélastiques DE ≠ 0

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

50 Chocs inélastiques DE ≠ 0
hn 1. Absorption Règle de Bohr hn = DE pigments vitrail peinture réflexion transmission

51 Chocs inélastiques DE ≠ 0
hn 2. émission spontanée Règle de Bohr hn = DE luminescence

52 Chocs inélastiques DE ≠ 0
3. émission stimulée Règle de Bohr hn = DE laser

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