Œil

L'œil est un organe rond qui sert à capter la lumière pour que les organismes puissent voir. C'est la première partie du système visuel. Environ 97 % des animaux ont des yeux. Les yeux à résolution d'image sont présents chez les cnidaires, les mollusques, les vertébrés, les annélides et les arthropodes.

Chez les mammifères, deux types de cellules, les bâtonnets et les cônes, permettent la vue en envoyant des signaux au cerveau par le biais du nerf optique.

Certains animaux peuvent voir de la lumière que les humains ne peuvent pas voir. Ils peuvent voir la lumière ultraviolette ou infrarouge.

La lentille située sur la partie antérieure de l'œil agit comme un objectif de caméra. Elle peut être tirée plus à plat par les muscles à l'intérieur de l'œil, ou être laissée à devenir plus ronde. En vieillissant, certaines personnes peuvent ne pas être aussi capables de le faire parfaitement. De nombreuses personnes naissent avec d'autres petits problèmes ou les obtiennent plus tard dans la vie, et elles peuvent avoir besoin de lunettes (ou de lentilles de contact) pour régler le problème.




L'œil humain décoré de cosmétiques
L'œil humain décoré de cosmétiques

Mise au point de la lumière provenant d'un point unique d'un objet distant et de la lumière provenant d'un point unique d'un objet proche
Mise au point de la lumière provenant d'un point unique d'un objet distant et de la lumière provenant d'un point unique d'un objet proche

L'œil du faucon
L'œil du faucon

Types d'yeux

Aujourd'hui, on connaît dix types d'yeux différents. La plupart des façons de capturer une image ont évolué au moins une fois.

Une façon de catégoriser les yeux est de regarder le nombre de "chambres". Les yeux simples sont constitués d'une seule chambre concave, peut-être avec une lentille. Les yeux composés ont de nombreuses chambres de ce type, avec leurs lentilles sur une surface convexe.

Les yeux peuvent également être regroupés en fonction de la façon dont le photorécepteur est fabriqué. Les photorécepteurs sont soit aillaires, soit rhabdomadaires. et certains annélides possèdent les deux.

Des yeux simples

Les yeux de puits

Les pit eyes sont placés dans une dépression de la peau. Cela réduit les angles auxquels la lumière peut entrer. Cela permet à l'organisme de dire d'où vient la lumière.

On trouve de tels yeux dans environ 85% des phyla. Ils sont probablement antérieurs au développement d'yeux plus complexes. Les yeux de fosse sont petits. Ils sont constitués d'une centaine de cellules, couvrant environ 100 µm. La directivité peut être améliorée en réduisant la taille de l'ouverture et en plaçant une couche réfléchissante derrière les cellules réceptrices.

Œil d'épingle

L'œil d'épingle est une forme avancée d'œil de fosse. Il comporte plusieurs parties, notamment une petite ouverture et une fosse profonde. Parfois, l'ouverture peut être modifiée. On ne le trouve que dans le Nautilus. Sans lentille pour mettre au point l'image, il produit une image floue. Par conséquent, les nautiloïdes ne peuvent pas distinguer les objets dont l'écart est inférieur à 11°. Une réduction de l'ouverture produirait une image plus nette, mais laisserait entrer moins de lumière.

Oeil à lentille sphérique

La résolution des yeux de fosse peut être grandement améliorée en ajoutant un matériau pour fabriquer une lentille. Cela permettra de réduire le rayon de flou et d'augmenter la résolution qui peut être obtenue. La forme la plus élémentaire peut encore être observée chez certains gastropodes et annélides. Ces yeux ont une lentille d'un seul indice de réfraction. Il est possible d'obtenir une meilleure image avec des matériaux qui ont un indice de réfraction élevé qui diminue vers les bords. Cela diminue la distance focale et permet de former une image nette sur la rétine.

Cet œil crée une image suffisamment nette pour que le mouvement de l'œil puisse provoquer un flou important. Pour minimiser l'effet du mouvement de l'œil pendant que l'animal se déplace, la plupart de ces yeux ont des muscles oculaires stabilisateurs.

Les ocelles des insectes ont une lentille simple, mais leur point focal se trouve toujours derrière la rétine, ils ne peuvent jamais former une image nette. Cela limite la fonction de l'œil. Les ocelles (yeux en forme de fosse des arthropodes) brouillent l'image sur toute la rétine. Ils réagissent très bien aux changements rapides d'intensité lumineuse dans l'ensemble du champ visuel. Cette réaction rapide est encore accélérée par les gros faisceaux nerveux qui acheminent l'information au cerveau. La focalisation de l'image entraînerait également la focalisation de l'image du soleil sur quelques récepteurs. Ceux-ci pourraient être endommagés par la lumière intense ; le blindage des récepteurs bloquerait une partie de la lumière et réduirait leur sensibilité.

Cette réaction rapide a conduit à suggérer que les ocelles des insectes sont principalement utilisés en vol, car ils peuvent être utilisés pour détecter les changements soudains de direction vers le haut (parce que la lumière, en particulier la lumière UV qui est absorbée par la végétation, vient généralement d'en haut).

Cornée réfractive

Les yeux de la plupart des vertébrés vivant sur terre (ainsi que ceux de certaines araignées et larves d'insectes) contiennent un fluide dont l'indice de réfraction est plus élevé que celui de l'air. La cornée est fortement courbée et réfracte la lumière vers le foyer. Il n'est pas nécessaire que la lentille fasse toute la réfraction. Cela permet à la lentille d'ajuster plus facilement la mise au point, pour une résolution beaucoup plus élevée.

Les yeux réflecteurs

Au lieu d'utiliser une lentille, il est également possible d'avoir des cellules à l'intérieur de l'œil qui agissent comme des miroirs. L'image peut alors être réfléchie pour se focaliser sur un point central. Cette conception signifie également qu'une personne regardant dans un tel œil verra la même image que l'organisme qui les possède.

De nombreux petits organismes tels que les rotifères, les copépodes et les platyhelminthes utilisent ce type de conception, mais leurs yeux sont trop petits pour produire des images utilisables. Certains organismes plus grands, tels que les coquilles Saint-Jacques, utilisent également des yeux réflecteurs. Le pecten de la coquille Saint-Jacques a des yeux réflecteurs d'une taille allant jusqu'à 100 millimètres qui bordent le bord de sa coquille. Il détecte les objets en mouvement lorsqu'ils passent devant des lentilles successives.

Yeux composés

Les yeux composés sont différents des yeux simples. Au lieu d'avoir un seul organe qui peut percevoir la lumière, ils en rassemblent plusieurs. Certains yeux composés en ont des milliers. L'image qui en résulte est produite dans le cerveau, à partir des signaux des nombreuses unités oculaires. Chacune de ces unités est appelée ommatidium, plusieurs sont appelées ommatidia. Les ommatidies sont situées sur une surface convexe, chacune d'entre elles pointant dans une direction légèrement différente. Contrairement aux yeux simples, les yeux composés ont un très grand angle de vue. Ils peuvent détecter les mouvements rapides, et parfois la polarisation de la lumière.

Les yeux composés sont courants chez les arthropodes, les annélides et certains mollusques bivalves

Le Nautilus a un oeil d'épingle
Le Nautilus a un oeil d'épingle

Les arthropodes tels que cette abeille charpentière ont des yeux composés
Les arthropodes tels que cette abeille charpentière ont des yeux composés

L'évolution de l'œil

L'évolution des yeux a commencé avec les taches photosensibles les plus simples dans les organismes unicellulaires. Ces taches oculaires ne font rien d'autre que de détecter si l'environnement est clair ou sombre. La plupart des animaux ont une "horloge" biochimique à l'intérieur. Ces simples points oculaires sont utilisés pour régler cette horloge quotidienne, appelée rythme circadien. Certains escargots, par exemple, ne voient aucune image (photo), mais ils détectent la lumière, ce qui les aide à rester à l'abri de la lumière du soleil.

Les yeux plus complexes n'ont pas perdu cette fonction. Un type spécial de cellules dans l'œil perçoit la lumière dans un but différent de celui de la vision. Ces cellules sont appelées cellules ganglionnaires. Elles sont situées dans la rétine. Elles envoient leurs informations sur la lumière au cerveau par un chemin différent (le tractus rétino-hypothalamique). Ces informations ajustent (synchronisent) le rythme circadien de l'animal au cycle lumière/obscurité de la nature, qui est de 24 heures. Le système fonctionne également pour certaines personnes aveugles qui ne voient pas du tout la lumière.

Les yeux qui sont un peu mieux ont la forme de tasses, ce qui permet à l'animal de savoir d'où vient la lumière.

Des yeux plus complexes donnent le sens complet de la vision, y compris la couleur, le mouvement et la texture. Ces yeux ont une forme ronde qui fait que les rayons lumineux se concentrent sur la partie arrière de l'œil, appelée la rétine.

Autres

Les bons pilotes comme les mouches ou les abeilles, ou les insectes qui attrapent des proies comme la mante religieuse ou les libellules, ont des zones spécialisées d'ommatidia organisées en une zone de fovéa qui donne une vision nette. Dans cette zone, les yeux sont aplatis et les facettes sont plus grandes. L'aplatissement permet à plus d'ommatidia de recevoir la lumière d'un point. Cela donne une plus grande résolution.

Le corps de l'Ophiocoma wendtii, une sorte d'étoile fragile, est recouvert d'ommatidia, transformant toute sa peau en un œil composé. Il en va de même pour de nombreux chitons.

L'oeil composé d'une libellule
L'oeil composé d'une libellule


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