E4 Photoréception : Cônes, bâtonnets et transduction visuelle

Topique

Chaque photorécepteur de la rétine contient un pigment visuel, une molécule capable d'absorber un photon et de se déformer lors de cette absorption. Ce changement de forme déclenche une cascade de phototransduction au sein du photorécepteur. Contrairement aux autres récepteurs sensoriels, qui ouvrent des canaux ioniques en réponse à un stimulus, cette cascade se termine par la fermeture de canaux ioniques restés ouverts dans l'obscurité, permettant ainsi un flux constant appelé courant d'obscurité.

Plus le pigment visuel d'un photorécepteur absorbe de photons simultanément, plus la cascade de phototransduction ferme de canaux ioniques, et plus le courant d'obscurité entrant dans ce photorécepteur est réduit. Cette réduction du courant d'obscurité modifie la tension au sein du photorécepteur, générant un potentiel de récepteur dont l'amplitude dépend directement du nombre de photons absorbés par le pigment visuel : plus le nombre de photons absorbés est élevé, plus la réduction du courant d'obscurité est importante et plus le potentiel de récepteur est élevé.

La sensibilité d'un photorécepteur – le nombre de photons nécessaires pour produire un potentiel de récepteur d'une amplitude donnée – n'est pas fixe. En pleine lumière, le photorécepteur réduit sa sensibilité par adaptation à la lumière afin d'éviter d'être saturé par le grand nombre de photons qu'il reçoit simultanément et de continuer à distinguer les différences d'intensité dans cet environnement lumineux. Inversement, lorsque l'environnement s'assombrit soudainement, le photorécepteur augmente progressivement sa sensibilité par adaptation à l'obscurité, un processus qui dure plusieurs minutes, afin de produire à nouveau un potentiel récepteur détectable avec le faible nombre de photons arrivant dans cet environnement sombre.

Au sein des photorécepteurs de la rétine, les cônes — les mêmes cônes S, M et L distingués par le modèle du daltonisme — ont chacun leur propre sensibilité spectrale et sont concentrés principalement dans la fovéa, la zone de plus grande acuité visuelle. Les bâtonnets, quant à eux, partagent une seule sensibilité spectrale ; ils ne permettent donc aucune comparaison entre les différentes sensibilités spectrales et ne contribuent par conséquent pas à la distinction des couleurs. Cependant, ils sont beaucoup plus sensibles que n'importe quel cône à un faible nombre de photons et sont concentrés en dehors de la fovéa, dans le reste de la rétine. Ceci explique pourquoi, en très faible luminosité, il est plus facile de distinguer un objet peu lumineux en regardant légèrement sur le côté plutôt que directement dessus.

Ce modèle calcule le seuil de détection, c'est-à-dire la quantité minimale de lumière qu'un photorécepteur peut détecter, en fonction du nombre de photons nécessaires pour produire un potentiel de récepteur détectable dans un photorécepteur et de sa sensibilité à un instant donné. La sensibilité au contraste est calculée à partir de la variation du potentiel de récepteur lorsque le nombre de photons varie légèrement d'un point à l'autre de l'image ; cette même sensibilité est altérée par la cataracte, qui diffuse la lumière avant qu'elle n'atteigne les photorécepteurs. Enfin, la couleur est calculée à partir de la sensibilité spectrale spécifique de chaque cône, comparée à celle des autres, comme le décrit le modèle de la dyschromatopsie lorsque cette comparaison est erronée.

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