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Source lumineuse

Source lumineuse. cerveau. oeil. lumière. objet. Dans le phénomène ‘couleur’ il y a 3 partenaires la lumière, l’objet et l’oeil. lumière œil cerveau. L’œil, organe de la perception lumineuse. La lumière forme une image sur la rétine et stimule le système nerveux optique.

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Presentation Transcript

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

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

  3. La rétine 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

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

  5. Cellules réceptrices : cônes et bâtonnets

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

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

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

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

  10. déficience cônes M - vert déficience cônes L - rouge déficience cônes S - bleu vision normale

  11. homme 3 Les cônes animaux 2 oiseaux 5 hibou singe homme

  12. ≈ 2000 disques dans la membrane desquels se trouve la rhodopsine synthèse des molécules mises en jeu dans la vision segment interne segment externe Cellules photoréceptrices

  13. cône bâtonnet membrane pigments pigments membrane

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

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

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

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

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

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

  20. 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)

  21. La vision Comment le signal optique se transmet au cerveau ?

  22. La photoisomérisation entraîne un écartement des 7 chaînes a

  23. 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 -80 mV) Transmission du signal (≈ 10-9 s)

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

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

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

  27. 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

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

  29. 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

  30. Transformation du signal optique électrique Les mécanismes de la vision 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+ Amplification du signal

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

  32. 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

  33. 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

  34. 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

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

  36. Nature de la lumière Isaac Newton - 1666 Introduit la notion de corpuscules de lumière ‘ la lumière est composée de petites particules ’ photons Christian Huygens - 1678 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

  37. Nature de la lumière Thomas Young (1773 - 1829) Met en évidence la nature ondulatoire de la lumière via les phénomènes d’interférence ‘franges d’Young ’ James Maxwell (1831 - 1879) rayonnement électromagnétique

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

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

  40. Le spectre électromagnétique l m cm-mm m0,8-0,4m 102Å Å 10-2Å EeV 10-7 10-3 0,1 1 10 103 104

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

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

  43. Rayonnement du corps noir température de couleur 6.500 K

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

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

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

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

  48. 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

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

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