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Rat Behavior and Biology : Les yeux du rat

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Les yeux du rat
(http://www.ratbehavior.org/Eyes.htm)


Auteur original : Anne Hanson (11 juin 2009)
Traduction : Cécile Voisin (17 décembre 2010)
Correction : Charlotte Dumartin, Estelle Deyrieux et Laura De Paepe
Retouche d'image : Nastasia Garsia Morais


Anatomie des yeux des rats et des yeux humains

L'œil du rat a la même structure et fonction de base que tous les yeux des mammifères, dont l'œil humain (Figures 1 et 2).

Pour une vision interactive en 3D de l'œil humain, visitez l'Anatomie de l'Oeil.

Quand vous regardez l'extérieur de l'œil d'un rat, que voyez vous ? A première vue, les yeux du rat ressemblent à une sphère d'une seule couleur, petite perle noire ou rose. Si vous regardez de plus près, vous pouvez distinguer l'iris et la pupille. Ces structures sont plus simples à voir sur un rat aux yeux roses (Fig 3).

Comment les yeux fonctionnent-ils : vue d'ensemble

Voici un résumé du fonctionnement de l'œil. La lumière passe à travers la structure frontale de l'œil, la cornée, le cristallin et ainsi de suite. Ces structures concentrent la lumière sur la rétine, une couche de récepteurs à la lumière à l'arrière de l'œil. Ces récepteurs transforment l'image en message neural qui voyage vers le cerveau via le nerf optique.

La lumière passe à travers une couche de tissus transparents à l'avant de l'œil, appelée cornée. La cornée courbe la lumière et est le premier élément dans le système de centrage de l'œil. La lumière passe ensuite à travers la chambre antérieure, un espace rempli de fluide juste derrière la cornée. Le fluide est appelé humeur aqueuse, et est produit par une glande nommée corps ciliaire. La lumière passe ensuite à travers la pupille, une ouverture ronde au centre de l'iris. L'iris est un cercle de tissus musculaires pigmentés qui contrôle la taille de la pupille, qui se régule selon la quantité de lumière entrant dans l'œil : la pupille grossit quand la lumière est faible et rétrécit jusqu'à devenir un petit trou quand la lumière est puissante. La lumière passe à travers le cristallin, un corps transparent et biconvexe qui aide à concentrer la lumière de la pupille sur la rétine. La lumière du cristallin passe à travers l'humeur vitrée, une substance claire et gélatineuse qui remplit la partie inférieure du globe oculaire, et est centrée sur la rétine, une couche de tissu sensible à la lumière située à l'arrière de l'œil. La rétine contient des cellules sensibles à la lumière appelées photorécepteurs, qui transforment l'énergie lumineuse en signaux électriques. Ces signaux électriques voyagent vers le cerveau via le nerf optique. La rétine est alimentée par le choroïde, une membrane hautement vascularisée qui se trouve juste sous la rétine. A part la cornée transparente à l'avant de l'œil, le globe oculaire est aussi recouvert par une membrane opaque blanche et résistante nommée sclérotique.

Œil humain vs. œil de rat : comparaison

Chez les humains comme chez les rats, la lumière traverse la cornée, ce qui permet aux lumières visibles et ultraviolettes (en dessous de 300 nm) de passer à travers (Hemmingsen et Douglas 1970). La lumière passe ensuite à travers la pupille. Comme pour la pupille humaine, la taille de la pupille du rat est hautement variable. Sous une lumière faible, la pupille du rat peut atteindre un diamètre de 1,2 mm (Block 1969). Sous une lumière forte elle rétrécie pour devenir une petite ouverture d'environ 0,2 mm de diamètre (Block 1969, voir aussi Lashley 1932). Les changements de diamètre de la pupille peuvent être très rapides chez le rat : une contraction de 2 mm à 0,5 mm prend seulement une demi seconde (Lashley 1932).

Ensuite, la lumière passe à travers le cristallin. Le cristallin agit comme un filtre pour bloquer certaines ondes de lumière : il n'a pas la même opacité pour toutes les couleurs. Les couleurs qui peuvent le traverser diffèrent selon les espèces. Le cristallin humain permet seulement aux lumières visibles et quasiment pas aux ultraviolettes de le traverser. Le cristallin du rat, par contre, permet cela à toutes les lumières visibles et à environ 50 % des UV A (Gorgels et van Norren 1992).

Le cristallin humain est flexible : le corps ciliaire pousse le cristallin et change ainsi sa forme. Ce changement de forme entraîne le fait que la lumière passant à travers le cristallin se courbe de différentes manières (appelé réfraction), ce qui permet au cristallin de concentrer la lumière sur la rétine (un procédé appelé accommodation). Le rat semble incapable de changer la forme de son cristallin. D'une part, les rats ont un corps ciliaire très peu développé (Lashley 1932, Woolf 1956). D'autre part, relâcher le cristallin avec des gouttes pour les yeux (atropine) ne change pas sa concentration (Artal et al. 1998). Ces découvertes sont cohérentes avec l'idée selon laquelle les rats sont incapables de changer la forme de leur rétine, mais ne la prouvent pas.

Lorsque la lumière frappe la rétine, elle est détectée par des photorécepteurs. Les humains ont deux types de photorécepteurs : un qui détecte la lumière et le sombre, appelé bâtonnet, et un qui détecte la couleur, appelé cône. Nous avons trois types de cônes : vert, bleu et rouge. Les rats ont aussi des bâtonnets et des cônes, mais seulement deux types de cônes : vert et bleu. Donc les rats sont incapables de discerner le rouge. De plus, les cônes bleus du rat sont sensibles à de plus petites ondes que les nôtres, ce qui signifie que les rats peuvent voir les ultraviolets (Jacobs et al. 1991). Des expérimentations comportementales ont démontré que les rats peuvent faire une distinction entre le vert, le bleu et les ultraviolets, mais aussi que ces couleurs n'ont pas de signification intrinsèque pour eux (Jacobs et al. 2001). Les rats n'ont pas autant de cônes que nous, 5 % de la rétine humaine est composée de cônes (Hecht 1987), contre 1 % pour la rétine du rat (LaVail 1976), donc leur perception des couleurs doit être plus faible que la nôtre.

La rétine du rat a un grain neural très "grossier". Chaque cellule neurale de la rétine du rat est réceptive à un plus grand nombre de photorécepteurs que celles de la rétine humaine, ce qui augmente la sensibilité au détriment de l'acuité. Plus précisément, les champs réceptifs des cellules ganglionnaires du rat ont un ordre de magnitude plus large que ceux du fovéa humain (Brown 1965).

Il y a une grande controverse sur le stade réfractif du cristallin chez le rat, en d'autre mots, si les rats sont myopes (myopie, Lashley 1932, Weisenfeld & Branchek 1976), presbytes (hyperopie, Block 1969, Massof and Chang 1972), ou se situent quelque part entre les deux (exemple Hughes 1977). Cependant, la majorité s'accorde à dire que le rat a une faible acuité visuelle, comme le démontrent les expérimentations comportementales. L'acuité du rat est environ 20 fois plus faible que celle des humains (Wiesenfeld et Branchek 1976, Birch et Jacobs 1979, Artal et al. 1998). De récentes expériences de Prusky et al. (2000, 2002) ont démontré qu'un rat normalement pigmenté a une vision autour de 20/600 (1 cpd), alors qu'un albinos est autour de 20/1200 (0,5 cpd) (voir aussi Birch et Jacobs 1979; Lashley 1930, 1938; Wiesenfeld et Branchek 1976). La faible acuité visuelle du rat est liée à sa faible optique combinée avec le grain neural grossier de la rétine (Artal et al. 1998).

De la petite taille des yeux des rats et de leur faible acuité visuelle résulte une grande profondeur de concentration (Green et al. 1980). La profondeur de concentration est une propriété du système visuel déterminant les rangs sur lesquels les objets sont réellement à la même distance focale. Cela est déterminé par la taille et l'acuité de l'œil. Chez les humains, la profondeur de concentration de l'œil non-accommodé va de 2 à 3 mètres à l'infini (Campbell 1957). Chez les rats, elle va de 7 cm à l'infini. Une conséquence de cette différence est que l'humain perçoit ce qui est flou après un changement d'environ 1/3 de dioptrie, mais le rat a besoin d'un changement de dioptrie de 14 pour percevoir ce qui est flou (Powers et Green 1978).

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