Le cristallin de l'oeil humain

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Les pigments rétiniens absorbent certaines longueurs d'ondes. Les pigments visuels sont constitués d'une partie non protéique, le rétinal, identique pour tous les pigments, et d'une partie protéique, l'opsine.

Chaque cellule photoréceptrice ne synthétise qu'un seul type de pigment photorécepteur : tous les bâtonnets synthétisent de la rhodopsine. Chaque cône synthétise une seule variété d'opsine (L,M ou S) caractérisée par la couleur ou longueur d'onde qu'elle absorbe le plus.

Les opsines sont codées par des gènes dont on connaît la localisation chromosomique. Toutes les cellules photoréceptrices possèdent les mêmes gènes, codant les différentes opsines, mais elles n'en expriment qu'un seul. (chromosome X → L M M ; chromosome 7 → S ; chromosome 3 → Rho).

Grâce aux trois types de cônes, le système visuel humain peut, à partir de la combinaison des 3 couleurs, reconstituer toutes les couleurs du spectre : l'Homme est trichromate.

On constate que les daltoniens protanopes (voient pas rouge) et deutéranopes (voient pas le vert) possèdent une insensibilité à une des couleurs absorbées par les cônes, on peut supposer que ces cellules sont absentes de la rétine, qu'elles ne contiennent pas de pigment ou bien qu'il n'est pas fonctionnel.

L'individu A possède un gène modifié codant l'opsine rouge, on peut donc supposer que cette opsine est modifiée et incapable d'absorber les longueurs d'ondes correspondant au rouge. L'individu B ne possède pas le gène codant l'opsine verte, les membranes des cônes ne peuvent donc pas contenir ce pigment. Pour l'individu C, c'est la région de contrôle indispensable à l'expression des gènes qui est absente : les cellules photoréceptrices ne possèdent aucun pigment mais les bâtonnets sont présents, et permettent une vision en nuance de gris.

Pigment : molécules capables d'absorber une partie du spectre lumineux et réémettre une partie.

Activité 5 : Les gènes des pigments rétiniens

Les pigments rétiniens présentent de nombreuses similitudes structurales et fonctionnelles.

On suppose que les gènes qui représentent des séquences nucléotidiques proches dérivent d'un unique gène ancestral, qui se serait dupliqué et dont les copies auraient divergé par mutations successives. Certaines copies peuvent également subir un déplacement sur un autre chromosome, ou transposition. L'ensemble des gène issus du même gène ancestral forme une famille multigénique.

On constate que les gènes codant les opsines rouge ou verte sont très semblables.

Un nœud représente un ancêtre commun des espèces qui en dérivent. Chaque nœud de cet arbre correspond à une duplication d'un gène en deux copies identiques qui évoluent ensuite par accumulation de mutations différentes apparaissant au hasard.

Un gène ancestral subit une première duplication en deux copies dont l'une subit également une duplication ce qui explique l'existence de trois gènes dans l'espèce humaine.

Les gènes codant les opsines rouge et verte sont sur le chromosome X, et le gène codant l'opsine bleue est sur le chromosome 7. Il est indispensable afin d'expliquer la disposition actuelle des gènes, d'envisager une transposition d'une des copies au cours du temps. Famille multigénique :

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L'ancêtre commun est d'autant plu ancien que le nombre de différences entre les espèces existantes est important. Les séquences protéiques des opsines bleues du Chimpanzé et de l'Homme indiquent qu'ils partagent un caractère commun qui n'existe pas pour les autres primates. On peut donc supposer que ces deux espèces possèdent un ancêtre commun plus récent que celui partagé avec les autres primates.

Seul l'Homme et les primates de l'ancien monde possèdent trois gènes codant les opsines, alors que les singes du nouveau monde ne possède que deux gènes. La duplication à l'origine du gène codant les opsines verte et rouge a du avoir lieu après la séparation de la lignée des singes de l'ancien monde de celle des singes du nouveau monde, soit environ entre 40 et 20 Ma.

Duplication : apparition sur le même chromosome de deux copies identiques d'un même gène.

Transposition : déplacement d'un gène sur un autre chromosome.

Famille multigénique : ensemble de gènes qui dérivent d'un même gène ancestral.

Activité 6 : De l’œil au cerveau : la perception visuelle

Les cellules photoréceptrices de la rétine, cônes et bâtonnets, transforment le stimulus lumineux en messages électriques conduits vers le cerveau.

Lorsqu'un aire du cerveau participe à l'exécution d'une tâche, les neurones sont actifs, ce qui augment le débit sanguin. La tomographie par émission de positions (TEP) permet de mesurer ce débit, et de mesurer ainsi l'activité du cortex cérébral d'un sujet. La zone du cortex cérébral actif varie en fonction de l'activité réalisée. Toutes lésion du lobe occipital entraîne une cécité : il contient les aires visuelles qui reçoivent les messages issus de la rétine.[pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25][pic 26][pic 27][pic 28]

Une image comporte différentes informations telles que la couleur, la forme et le mouvement. Des sujets ayant subi des lésions cérébrales dans le lobe occipital peuvent présenter des troubles visuels qui n'affectent qu'une des caractéristiques : incapacité de percevoir les couleurs, absence de reconnaissance des formes ou de perception du mouvement. On cherche à comprendre l'implication des aires visuelles dans l'analyse des caractéristiques d'une image.

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