Embed Size (px)
Citation preview
Ronéo n°2 - UE2 - Cours n°2 Page 1 sur 12
UE2 - BIOPHYSIQUE
Pr I.Peretti
Le 02 Octobre 2018 de 13h30 à 15h30
Ronéotypeur : Hichem BACCOURI
Ronéoficheur : Leonie KERFANT
Cours n°2
OPTIQUE (2)
Le professeur, étant contre le système des Ronéos, a refusé de relire notre fiche. Elle a aussi refusé de nous donner
les questions tombables à l’examen.
Ronéo n°2 - UE2 - Cours n°2 Page 2 sur 12
SOMMAIRE
I. L’ŒIL
A. Description sommaire de l’œil
B. Constitution optique de l’œil
C. Modèle : œil réduit de Listing
II. FORMATION DES IMAGES
A. Accommodation
B. Punctum Proximum
C. Punctum Remotum
D. Amplitude d’accommodation
III. LA PRESBYTIE
IV. ACUITE VISUELLE
A. Définition
B. Notion de convergence de la rétine et des voies optiques
V. LES AMETROPIES SPHERIQUES
A. La myopie
B. L’hypermétropie ou hyperopie
C. L’astigmatisme
VI. CORRECTION DES AMETROPIES
A. Les lentilles minces
B. Relation fondamentale de conjugaison pour les lentilles minces
C. Puissance ou vergence d’une lentille
D. Grandissement transversal
E. Correction des amétropies à l’aide de lentilles
Ronéo n°2 - UE2 - Cours n°2 Page 3 sur 12
I - L’ŒIL
A. Description sommaire de l’œil
L’œil est de forme sphérique et possède trois enveloppes :
- La Sclérotique : membrane la plus externe blanche et solide d’épaisseur 0.5 à 1 mm qui se poursuit à
l’avant de l’œil par la cornée qui est plus mince et plus fragile. La cornée est transparente elle permet
l’entrée des rayon lumineux dans l’œil.
- La Choroïde : membrane contenant les vaisseaux sanguins qui irriguent l’œil. Elle tapisse la sclérotique et
se prolonge à l’avant de l’œil par une structure musculaire : les muscles ciliaires, et l’Iris qui est
responsable de la couleur des yeux. L’iris comporte une ouverture en son centre : la pupille, qui a des
dimensions variables en fonction de la quantité de la lumière, elle s’élargit dans l’obscurité pour capter un
maximum de rayons lumineux et se rétrécit en pleine lumière, ce phénomène est un réflexe.
- La rétine (couche la plus profonde) tapisse la choroïde. Elle comporte les cellule sensorielles (les cônes et
les bâtonnets) et possède en son centre, au fond de l’œil la fovéa centralis (tache jaune), zone de la rétine
contenant uniquement des cônes et où la vision est la plus précise. Plus on s’éloigne sur la rétine de la
fovéa centralis, plus il y a des bâtonnets. Sur la périphérie, il n’y a que des bâtonnets. Pas loin de la fovéa
centralis se trouve le point aveugle dans lequel la lumière n’est pas détectée, il correspond à l’origine du
nerf optique.
En plus de ces couches, l’œil possède d’autres composants :
- Le Cristallin, derrière l’iris, dont la forme peut être modifiée par les muscles ciliaires
- L’humeur aqueuse, liquide transparent
- Le Corps vitré, gel aqeux
B. Constitution optique de l’œil
Les cellules sensorielles ou réceptives : les cônes et les bâtonnets, (diffèrent par leurs formes comme leurs noms
l’indiquent) comporte une substance photosensible dans leur segment externe à l’origine de réaction chimique avec
les photons.
Ronéo n°2 - UE2 - Cours n°2 Page 4 sur 12
Les différentes zones de la rétine :
- La rétine centrale: fovéa (fovéa centralis ou fovéola) composée uniquement de cônes
- La région parafovéale (à côté) et périfovéale (autour) prédominance de cônes et apparition progressive des
bâtonnets.
- La région périphérique constituée uniquement des bâtonnets
Constitution optique de l’œil :
L’œil est un système optique centré, c’est-à-dire une suite de plusieurs dioptres sphériques de même axe optique.
La lumière provoque des réactions au niveau des cellules chromophores, qui réalise la réaction photochimique
entrainant la formation d’un potentiel d’action. Celui-ci est ensuite transmis au cerveau qui peut décoder le
message en image.
Quelques indices de réfraction :
n (air) = 1
n (cornée) = 1,337~ n (eau)
n (humeur aqueuse) =1,337
n (cristallin) = 1,420
n (corps vitrée) = 1,336
C. Modèle : œil réduit de Listing
Afin de simplifier l’approche physique, on ne considère plus les différents dioptres de l’œil séparément. Le système
optique de l’œil est réduit à un dioptre sphérique unique, convergent, séparant l’air (n = 1) d’un milieu
homogène d’indice n ’ = 1,336. L’utilisation de ce modèle permet d’obtenir des résultats parfaitement cohérents.
Caractéristiques moyennes d’un sujet emmétrope (vision normale), œil au repos
- Rayon de courbure : R = SO = 6 mm
- Puissance : C = 60R
n'-n δ
- Distance focale objet f = SF = 17 mm
- Distance focale image f ' = SF’ = 23 mm
La vision est nette si F’ est sur la rétine pour un objet situé à - ∞ (œil emmétrope au repos)
Attention, ce modèle représente l’ensemble des dioptres de l’œil et non pas uniquement la cornée comme on
pourrait à priori le penser.
Ces nombres ne sont pas à connaître mais leurs ordres de grandeur
(entre 1 et 1,4)
Ronéo n°2 - UE2 - Cours n°2 Page 5 sur 12
PRA
Md
II - FORMATION DES IMAGES
A. Accommodation
➢ Lorsqu’un objet placé à moins l’infini, l’œil emmétrope est au repos et l’image se forme en F’ sur la rétine.
➢ Lorsque l’objet est à une distance finie, une modification de la géométrie de l’œil permet à l’image d’être
sur la rétine (afin qu’elle soit nette). Cette modification est due à l’action des muscles ciliaires sur le
cristallin qui va faire varier le rayon de courbure R du dioptre équivalent et par conséquent sa puissance C.
Rappel : La puissance est inversement proportionnelle au le rayon de courbure, si l’un augmente l’autre diminue.
C’est donc cette variation de rayon de courbure qui permet de voir net à différentes distances et qui définit
l’accommodation. Ce phénomène se produit inconsciemment mais il peut être ressenti lors d’une fatigue visuelle
(lecture prolongée) due à un effort prolongé d’accommodation.
B. Punctum proximum (point le plus proche) PP
C’est le point objet situé à une distance où l’accommodation est maximale. C’est donc le point le plus
proche pour lequel l’œil peut encore voir nettement. Cette distance est appelée distance minimal de vision
distincte ( ), distance qui sépare l’objet du sommet S.
Cette distance varie avec l’âge qui réduit de l’effort d’accommodation. Cette diminution dépend des muscles
ciliaires et de leur action sur le cristallin mais aussi du cristallin lui-même qui devient de moins en moins élastique:
(naissance) = 0
(20ans) 15 cm
C. Punctum remotum PR
C’est le point objet le plus éloigné que l’œil au repos peut voir nettement.
On définit par la distance maximale de vision distincte. Par définition, le PR d’un œil emmétrope est à moins
l’infini.
Quand l’objet est au PR l’œil ne fait pas d’accommodation, dès que l’objet est entre Le PR et le PP l’œil fait un
effort d’accommodation.
D. L’amplitude d’accommodation
C’est la variation de puissance de l’œil entre sa puissance maximale au niveau du Punctum Proximum et sa
puissance minimale au niveau du Punctum Remotum.
0max CCA −= Unité SI : A en dioptriesδ(ou dt ou 1−m )
Le parcours d’accommodation (ou parcours accommodatif) est la zone de vision distincte, portion de l’espace
comprise entre PR et PP.
Remarques :
✓ Œil emmétrope
- Abscisse de : = - ∞
- Et proximité de : = 0
✓ Signes
- < 0 (devant l’œil)
- > 0 ou < 0 suivant les amétropies (nul pour les emmétropes)
PPA
md
md
md
maxC
0C
PRA PRp
PRA PRP
PPP
PRP
Ronéo n°2 - UE2 - Cours n°2 Page 6 sur 12
Expression de l’amplitude d’accommodation A en fonction des proximités du PR et du PP :
III- LA PRESBYTIE
C’est la variation de l’amplitude d’accommodation avec l’âge par l’éloignement progressif du PP. Ce n’est pas une
amétropie sphérique parce qu’elle est physiologique chez l’Homme, c’est une évolution physiologique normale.
Chiffres moyens : (donnés à titre indicatif)
A (8ans) ≈ 14 dioptries
A (20ans) ≈ 11 dioptries
A (30ans) ≈ 8 dioptries
A (45ans) ≈ 4 dioptries
Une amplitude d’accommodation inférieure à 4δ(A < 4 dioptries) est un cas de presbytie.
✓ Exemple : Quelle est la position minimale du PP ?
IV- ACUITE VISUELLE
A. Définition
Le minimum séparable est la valeur minimal d’α pour que A et B soient vus séparément. Pour cela, il faut que
A’ et B’ soient sur deux cellules sensorielles (cônes, bâtonnets) distinctes.
m
PPPR PPA −=
Ronéo n°2 - UE2 - Cours n°2 Page 7 sur 12
Exemple : la nuit, les phares d’une voiture venant de loin paraissent au début unis puis à une certaine distance ils se
séparent.
• Définition de l’acuité visuelle noté a :
Elle caractérise le pouvoir séparateur de l’œil
s’exprime en minute d’angle (ou 60ème de degré)
AV (ou a) s’exprime en «dixième»
Exemple : = 1 minute →
= 2 minutes →
Remarques : les valeurs doivent être calculées dans des conditions d’éclairage normales parce que l’AV baissent
avec la luminosité. Elle est supérieure à 10 dixièmes pour certains sujets (a =12 dixièmes → α = 0.8 minute).
B. Notion de Convergence de la rétine et des voies optiques
Rétine : 6. cônes, 120. bâtonnets
Nerf optique (NO) : fibres
La Convergence consiste au fait que plusieurs cellules sensorielles aboutissent à une seule fibre optique formant
ainsi un territoire rétinien indépendant du voisin.
Dans la rétine périphérique, beaucoup de bâtonnets se rejoignent en un seul territoire. On dit qu’ils sont coopératifs
parce qu’ils additionnent leurs signaux dans une seule fibre nerveuse. Cela permet d’avoir une bonne sensibilité
aux basses luminances (vision nocturne) au prix d’un pouvoir séparateur amoindri allant jusqu’à 3 dixièmes (les
territoires sont plus grands et donc moins nombreux)
Dans la rétine centrale, les cônes au contraire sont peu nombreux (1 à 3) à partager la même fibre surtout au niveau
de la fovéa. On dit qu’ils fonctionnent individuellement. Cela permet d’avoir un pouvoir séparateur élevé mais
réduit la capacité de voir dans l’obscurité (vision diurne).
V- LES AMETROPIES SPHERIQUES
• Œil normal = œil emmétrope
• Œil anormal = œil amétrope
L’Amétropie sphérique est un défaut de l’œil qui conserve la sphéricité de l’œil. Il en existe de types : la myopie
et l’hypermétropie (ou hypermyopie)
m
1=AV
m dixièmesAV 1010
101
1
1====
m dixièmesAV 510
55,0
2
1====
m
610 610610
Ronéo n°2 - UE2 - Cours n°2 Page 8 sur 12
Définition du degré d’amétropie :
Avec Ppr : proximité du ponctum rémontum
Remarque : pour un œil emmétrope le degré d’amétropie est égal à 0 dioptrie puisque PR est à moins l’infini
A. La myopie
Pour un objet situé à l’infini, le plan focal de son image dans un œil au repos est à l’avant de la rétine
L’objet, étant à l’infini, émet des rayons lumineux parallèles qui sont déviés en passant par le dioptre (l’œil en
repos). Ils se croisent en F’ avant d’atteindre la rétine, qui est anormal. Le sujet observe une image floue avec des
taches circulaires et n’améliore pas sa vision avec l’accommodation. Le PR est donc plus proche que celui d’un
sujet sain du même âge. La correction pour la presbytie viendra par conséquent plus tard que pour un sujet sain.
B. L’hypermétropie (ou hyperopie)
Pour un objet situé à l’infini, le plan focal de son image dans un œil au repos est en arrière de la rétine.
Le sujet observe une image floue avec des taches non ponctuelle.
Un sujet faiblement hypermétrope ne sont pas forcément diagnostiqués car ils arrivent à corriger leur amétropies
par accommodation, mais suite à des lectures prolongées ils risquent d’avoir des céphalées.
Ronéo n°2 - UE2 - Cours n°2 Page 9 sur 12
Positions respectives du punctum proximum et du punctum remotum pour les différents cas :
Vision distincte réelle Vision distinctes virtuelle
C. L’astigmatisme
C’est un défaut de l’œil dans lequel la sphéricité n’est pas conservée → défaut de sphéricité.
Le rayon de courbure est variable suivant le plan de coupe de l’œil, la puissance varie donc aussi de la même façon.
On distingue deux types :
• L’astigmatisme irrégulier dû à une cornée déformée ou moins transparente ou à d’autres pathologies
comme un traumatisme ou une affections (kératocône).
• L’astigmatisme régulier est caractérisé par une variation continue du rayon de courbure avec la distinction
de deux plans méridiens principaux. L’un correspond à une puissance maximale avec un minimum de
rayon R. L’autre correspond à une puissance minimale avec un maximum de rayon R. Leurs foyers
respectifs ne sont pas ponctuels mais plutôt rectilignes (sous forme de droite).
Deux types possibles d’astigmatisme régulier :
- Astigmatisme « conforme à la règle » focale horizontale avant focale verticale (le plus fréquent)
- Astigmatisme « non conforme à la règle » focale horizontale en arrière de la focale verticale.
Ronéo n°2 - UE2 - Cours n°2 Page 10 sur 12
Degré de l’astigmatisme (régulier) : différence entre les puissances des 2 méridiens principaux
1er cas : les deux focales sont en avant : double myopie
2ème cas : une focale sur la rétine, une focale en avant : myopie pour la focale en avant
3ème cas : une focale en avant, une en arrière : myopie + hypermétropie
4ème cas : une focale sur la rétine, une focale en arrière : hypermétropie pour focale en arrière
5ème cas : les deux focales sont en arrière : double hypermétropie
Remarque : vision d’une mire horaire
- Œil emmétrope : les deux branches sont vues nettement.
- Astigmatisme myopique simple (avec focale verticale sur la rétine) : la branche verticale est nette et la branche
horizontale est floue
VI- CORRECTION DES AMETROPIES
Les amétropies peuvent être corrigées par des lunettes (ou verres de contact) grâce au principe des lentilles. Il
existe aussi des interventions chirurgicales ophtalmologiques avec l’utilisation de lasers pour notamment corriger
les défauts du globe oculaire.
A. Les lentilles minces
C’est un ensemble de deux dioptres ayant le même axe optique fabriqué généralement en verre (pour sa
transparence et son homogénéité). Les lentilles sont dites mince car leurs épaisseurs sont très inférieures aux rayons
de Courbure. Le centre optique O de la lentille est pratiquement confondu avec les sommets S1 et S2 des deux
dioptres. Tout rayon passant par O non dévié.
Ronéo n°2 - UE2 - Cours n°2 Page 11 sur 12
Il existe deux types de lentilles minces :
• Les lentilles convergentes : biconvexe / plan convexe / ménisque convergent.
Elles sont représentées par une double flèche.
• Les lentilles divergentes: biconcave / plan concave / ménisque divergent.
Elles sont représentées par une flèche du haut qui pointe vers le bas et une flèche du bas qui pointe vers le haut.
Foyers et distances focales d’une lentille mince
Tout rayon incident parallèle à l’axe optique émerge vers le foyer image F’.
Tout rayon incident passant par le foyer objet F émerge parallèlement à l’axe optique.
Pour les lentilles f = -f’ →les deux foyers sont symétriques par rapport à la lentilles (au centre optique O)
B. Relation fondamentale de conjugaison (lentilles)
Pour une lentille, placée dans l’air et en utilisant l’approximation de Gauss, on a :
Attention, il s’agit de valeurs algébriques !
C. Puissance (ou vergence) d’une lentille
Lentille convergente : V positif
Lentille divergente : V négatif
L’association de deux lentilles donne l’équivalent d’une seule lentille dont la puissance s’exprime ainsi :
Ronéo n°2 - UE2 - Cours n°2 Page 12 sur 12
D. Grandissement transversal
Relation propre aux lentilles
E. Correction d’une amétropie à l’aide de lentille
Calcul de la correction d’une amétropie sphérique par une lentille
Le principe est d’apporter une correction de telle sorte qu’un objet à l’infini ait son image sur la rétine sans
accommodation de la part de l’œil. Pour cela, il faut que l’objet soit au niveau du Punctum Remotum. La lentille
doit donc faire une image intermédiaire de l’objet (qui lui est à l’infini) au niveau de
Calcul de la puissance du verre correcteur
Schéma (cas de l’hypermétropie)
Remarque : Pour l’hypermétropie, le > 0 d’où V > 0 → La lentille doit être convergente
Pour la myopie, le < 0 d’où V < 0 → La lentille doit être divergente
Cas de l’astigmatisme régulier
Cette amétropie est équivalente à une double amétropie sphérique.
Exemple : Astigmatisme myopique composé est une myopie de x dioptries au méridien verticale et une myopie de
y dioptries au méridien horizontal. Pour corriger cette pathologie il faut des lentilles constituées d’une combinaison
de verres avec des rayons de courbure différents dans les 2 méridiens.
PRA
PRp
PRp
