Anatomie et Physiologie des Sens: Vue et Ouïe

Le Sens de la Vue

La vue est sans doute l'un des sens les plus importants, car c'est par elle que nous obtenons le plus d'informations sur notre environnement.

Les structures liées à la vision sont :

• Structures accessoires
• Le globe oculaire
• Le nerf optique
• Le cerveau

Structures Accessoires de l'Œil

• Paupières : Les paupières supérieures et inférieures couvrent les yeux pendant le sommeil, les protègent de la lumière excessive et des corps étrangers, et étendent les sécrétions lubrifiantes sur les globes oculaires.
• Cils et sourcils : Les cils, qui poussent sur le bord de chaque paupière, sont composés de nombreux poils. Avec les sourcils, situés en arc au-dessus des paupières, ils aident à protéger les yeux de la pénétration de corps étrangers, de la sueur et de la lumière solaire directe.

Les follicules pileux des cils sont associés à une glande appelée glande de Zeis (une glande sébacée impliquée dans la lubrification de l'œil). Lorsque la glande de Zeis est infectée, elle devient un orgelet.

L'Appareil Lacrymal

L'appareil lacrymal est un ensemble de structures qui produisent et drainent les larmes.

• Glande lacrymale : En forme d'amande, elle possède de 6 à 12 canaux lacrymaux qui drainent les larmes à la surface de la conjonctive de la paupière supérieure.

De là, les larmes passent par deux petites ouvertures, les canalicules lacrymaux, puis par le sac lacrymal pour se jeter dans la cavité nasale.

Le liquide lacrymal : Il s'agit d'une solution aqueuse contenant des sels, du mucus et une enzyme bactérienne appelée lysozyme (qui détruit la paroi cellulaire des bactéries).

Les fonctions du liquide lacrymal sont de nettoyer, lubrifier et humidifier le globe oculaire.

• Les larmes sont éliminées par évaporation et par les canaux lacrymaux.
• Si un irritant atteint la conjonctive, les glandes lacrymales sont stimulées, augmentant la sécrétion et l'accumulation de larmes dans l'œil. On parle alors d'yeux larmoyants.

C'est un mécanisme de protection : les larmes entraînent les irritants.

La Conjonctive

C'est une membrane muqueuse, un épithélium stratifié mince et protecteur, avec de nombreuses cellules caliciformes.

On distingue :

• Conjonctive palpébrale : Elle tapisse la surface interne des paupières.
• Conjonctive bulbaire : Elle s'étend de la paupière à la surface du globe oculaire, recouvrant la sclérotique.

Lorsque les vaisseaux sanguins de la conjonctive bulbaire sont dilatés et remplis de sang suite à une infection, les yeux apparaissent rouges (comme lors d'une conjonctivite).

Le Globe Oculaire

Le globe oculaire mesure environ 2,5 cm de diamètre. Seul un sixième est exposé, le reste étant caché et protégé par l'orbite qui l'abrite.

Anatomiquement, la paroi du globe oculaire est divisée en :

• La tunique fibreuse
• La tunique vasculaire
• La tunique nerveuse (rétine)

La Tunique Fibreuse

C'est l'enveloppe extérieure du globe oculaire. Elle se compose de la cornée dans la région antérieure et de la sclérotique dans la région postérieure.

• La cornée : C'est une enveloppe fibreuse transparente et avasculaire qui couvre l'iris coloré et permet à la lumière de se concentrer.
• La sclérotique (blanc de l'œil) : C'est une enveloppe de tissu conjonctif dense qui recouvre le globe oculaire, lui conférant sa rigidité.

Elle est traversée uniquement par le nerf optique dans sa région postérieure.

La Tunique Vasculaire

C'est la couche moyenne de la paroi du globe oculaire et elle est composée de :

• La choroïde : Très vascularisée, elle est située à l'arrière et couvre la majeure partie de la surface interne postérieure de la sclérotique.

Elle fournit les nutriments et présente une couleur noirâtre due à la présence de mélanocytes. Ces mélanocytes contiennent de la mélanine, responsable de l'absorption des rayons lumineux diffusés dans le globe oculaire.

À l'avant, cette tunique s'épaissit, formant :

• Le corps ciliaire : Il est formé par les procès ciliaires, des protubérances capillaires qui sécrètent l'humeur aqueuse.

On trouve également dans le corps ciliaire le muscle ciliaire, une bande circulaire de muscles lisses qui modifient la morphologie du cristallin pour accommoder la vision de près ou de loin.

• L'iris : C'est la partie colorée de l'œil. Il a une forme aplatie de beignet et est suspendu entre la cornée et le cristallin.

L'iris est constitué de cellules musculaires lisses, circulaires et rayonnées. Son ouverture centrale est la pupille, qui régule la quantité de lumière pénétrant le globe oculaire grâce à des impulsions sympathiques qui l'ouvrent et parasympathiques qui la ferment.

La Tunique Nerveuse (Rétine)

C'est la couche la plus interne du globe oculaire et elle représente le début de la voie optique.

La tunique nerveuse comprend :

• Le disque optique : C'est l'endroit où le nerf optique quitte le globe oculaire.
• Les vaisseaux sanguins : Ils forment un faisceau avec le nerf optique et y sont attachés.

On y trouve :

• L'artère rétinienne centrale
• La veine rétinienne centrale

Les deux accompagnent le nerf optique jusqu'à la papille optique et sont utilisées pour irriguer et nourrir l'œil et la rétine.

• La rétine : On y trouve :
  • L'épithélium pigmentaire (couche pigmentaire) : C'est la partie non visuelle. Il se compose d'une couche de cellules épithéliales contenant de la mélanine, qui absorbe les rayons lumineux dispersés, empêchant ainsi la réflexion de la lumière pour que l'image reste nette et claire.

Les albinos ont moins de mélanine dans la couche pigmentaire (mélanocytes) et perçoivent donc la lumière comme modérément aveuglante.

• La partie nerveuse : C'est la partie visuelle. Elle est composée de trois couches de neurones rétiniens :
  • Couche des photorécepteurs
  • Couche des cellules bipolaires
  • Couche des cellules ganglionnaires

Entre ces trois couches de cellules se trouvent des cellules horizontales et des cellules amacrines.

La Couche des Photorécepteurs

Ce sont des cellules spécialisées qui initient le processus par lequel les rayons lumineux sont convertis en impulsions nerveuses.

Deux types de photorécepteurs existent :

• Les bâtonnets : Ils sont allongés et cylindriques. Ils sont responsables de la vision en noir et blanc, par exemple pour la vision nocturne.

Ils sont stimulés par différentes intensités lumineuses, ce qui nous permet de voir la nuit.

• Les cônes : Ils sont petits et légèrement coniques. Ils assurent la vision des couleurs et l'acuité visuelle.

Ils se trouvent essentiellement dans la fovéa centrale, une dépression située dans la macula lutea. Cette zone est le centre de la chambre postérieure de l'œil.

Il existe trois types de cônes, stimulés par des longueurs d'onde différentes :

• Cônes sensibles au vert : Ils sont sensibles à la lumière verte, stimulés par des longueurs d'onde d'environ 575 nanomètres.
• Cônes sensibles au bleu : Ils sont sensibles à la lumière bleue, stimulés par des longueurs d'onde de 450 nanomètres.
• Cônes sensibles au rouge : Ils sont sensibles à la lumière rouge, stimulés par des longueurs d'onde de 700 nanomètres.

À partir de ces photorécepteurs, l'information est transmise aux cellules bipolaires, puis aux cellules ganglionnaires. Les axones de ces dernières s'étendent dans le disque optique et quittent le globe oculaire pour former le nerf optique.

• Les cellules amacrines sont excitées par les cellules bipolaires et établissent des connexions avec les cellules ganglionnaires, signalant un changement d'illumination de la rétine.
• Les cellules horizontales sont des interneurones qui se connectent aux photorécepteurs et aux cellules bipolaires, pouvant modifier les informations transmises par les cellules bipolaires et ganglionnaires.
• Les axones quittent le nerf optique, passent par le chiasma optique, pénètrent dans le thalamus du cerveau et projettent les images dans les aires visuelles du cortex cérébral.

Physiologie de la Vision

La première étape de la transduction visuelle est l'absorption de la lumière par les photopigments. Ces protéines colorées absorbent la lumière et subissent alors des modifications structurelles.

• Dans les bâtonnets : Il y a un photopigment unique appelé rhodopsine.

Lorsque la lumière frappe la rhodopsine, elle se décompose en opsine (le composant protéique) et en cis-rétinal (la partie qui absorbe la lumière et est capable d'isomérisation, passant du cis-rétinal au trans-rétinal).

Le cis-rétinal est un dérivé de la vitamine A.

• Dans les cônes : Nous trouvons trois types de photopigments :
  • Photopsine pour le vert
  • Photopsine pour le bleu
  • Photopsine pour le rouge

Ces photopigments se décomposent en photopsines (le composant protéique) et en cis-rétinal.

La stimulation de ces photopigments déclenche une réaction en cascade menant à des seconds messagers, qui sont responsables de l'ouverture des canaux sodiques.

Le Cristallin et les Cavités Oculaires

Le cristallin est une structure avasculaire composée de protéines disposées comme les couches d'un oignon.

Il est transparent et se trouve entre la pupille et l'iris, maintenu en position par des ligaments suspenseurs. La perte de transparence du cristallin est appelée cataracte.

Le globe oculaire se divise en deux cavités :

• La chambre antérieure : C'est l'espace situé devant le cristallin et elle est divisée en :
  • Chambre antérieure
  • Chambre postérieure

Ces chambres sont remplies d'humeur aqueuse, sécrétée par les procès ciliaires de l'iris, qui contribue à la nutrition du cristallin.

La pression intraoculaire est due à l'humeur aqueuse.

Lorsque la pression intraoculaire est altérée, on parle de glaucome.

• La cavité postérieure : Elle contient le corps vitré, qui se forme durant la vie embryonnaire et n'est pas remplacé. Il aide à prévenir l'effondrement du globe oculaire.

Formation des Images Visuelles

Lorsque la lumière se déplace d'un milieu (par exemple, l'air) vers un autre milieu de densité différente (comme l'eau), elle est réfractée, c'est-à-dire qu'elle subit un changement de direction du faisceau.

Lorsque la lumière pénètre dans l'œil, elle est également réfractée par la cornée, le cristallin et l'humeur aqueuse pour être focalisée sur la rétine.

• Le cristallin : Il est responsable de la mise au point fine et de l'ajustement de la vision des objets éloignés aux objets rapprochés. Le cristallin est une lentille biconvexe ; par conséquent, les rayons lumineux sont réfractés de manière à converger et à être finalement interceptés.

La capacité de réfraction du cristallin augmente à mesure que sa courbure augmente.

Lorsque l'œil se concentre sur un objet proche, le cristallin se courbe, et cette courbure accrue est appelée accommodation.

La fatigue visuelle ou la presbytie est due à un manque d'accommodation du cristallin.

Pathologies de la Réfraction et de l'Accommodation

L'œil normal est appelé emmétrope. Cependant, il existe des conditions telles que la myopie, où l'image se forme en avant de la rétine, ce qui nécessite des lentilles divergentes pour que les rayons se séparent avant d'atteindre la cornée.

À l'inverse, l'hypermétropie forme les images derrière la rétine. Sa solution est de la corriger avec des lentilles convergentes.

La myopie et l'hypermétropie sont des anomalies de la réfraction.

Dans notre champ visuel, nous avons une tache aveugle qui correspond à la sortie du nerf optique du globe oculaire, en raison de l'absence de cônes et de bâtonnets (cellules photoréceptrices) dans cette région.

Le Sens de l'Ouïe et de l'Équilibre

L'une des principales fonctions de l'oreille est de convertir les ondes sonores en vibrations qui stimulent les mécanorécepteurs de l'oreille et transmettent les sensations auditives vers le cortex.

On peut distinguer trois parties distinctes de l'oreille, interconnectées, et chacune ayant une fonction spécifique dans le traitement sonore.

L'oreille contient des récepteurs de l'équilibre et des récepteurs d'ondes sonores.

Les trois parties de l'oreille sont :

• L'oreille externe
• L'oreille moyenne
• L'oreille interne

L'Oreille Externe

Elle est chargée de recueillir les ondes sonores et de les conduire à l'oreille moyenne.

Elle se compose de :

• Le pavillon (ou auricule)
• Le conduit auditif externe
• Le tympan

Le Pavillon (ou Auricule)

Il est composé de cartilage élastique recouvert de peau et est divisé anatomiquement en :

• L'hélix : La région de l'arête supérieure de l'oreille.
• Le lobule : Situé en bas, c'est le lobe.

Le pavillon est relié au :

Le Conduit Auditif Externe

Il contient des poils et des glandes sébacées appelées glandes cérumineuses, qui sécrètent le cérumen.

Cette combinaison de poils et de cérumen empêche les corps étrangers de pénétrer dans le conduit.

Le Tympan

C'est une mince couche de tissu conjonctif fibreux. Il est situé entre le conduit auditif externe et l'oreille moyenne.

L'Oreille Moyenne

Sa mission est d'amplifier le signal des ondes sonores et de transformer ces vibrations sonores en vibrations mécaniques.

L'oreille moyenne se compose de :

• La fenêtre ovale
• La fenêtre ronde
• La trompe d'Eustache
• Les osselets (marteau, enclume et étrier)

L'oreille moyenne est une petite cavité remplie d'air, bordée par un épithélium.

L'oreille moyenne est séparée de l'oreille externe par le tympan et de l'oreille interne par un mince septum osseux percé de deux ouvertures membraneuses : la fenêtre ovale et la fenêtre ronde.

La paroi antérieure de l'oreille moyenne présente une ouverture qui communique avec le tube auditif, ou trompe d'Eustache, et relie l'oreille moyenne au nasopharynx.

Cette voie (la trompe) peut transmettre des infections de la gorge à l'oreille. Elle est normalement fermée mais s'ouvre lors de la déglutition ou du bâillement. Sa fonction est d'égaliser la pression de l'oreille moyenne avec la pression atmosphérique.

• Traversant l'oreille moyenne et attachés à elle par des ligaments, se trouvent une série d'osselets dont les noms dérivent de leur morphologie. Ce sont :
  • Le marteau : Attaché à la surface intérieure de la membrane du tympan.
  • L'enclume : Elle s'articule avec le marteau et l'étrier.
  • L'étrier : Il s'insère dans la fenêtre ovale, une membrane qui sépare l'oreille moyenne de l'oreille interne. En dessous de la fenêtre ovale, une autre ouverture, la fenêtre ronde, fournit un débouché pour les vibrations sonores.

• Dans l'oreille moyenne se trouvent deux muscles associés :
  • Le muscle tenseur du tympan : Il augmente la tension de la membrane tympanique (tympan) afin d'éviter des dommages auditifs dus à des bruits forts.
  • Le muscle stapédien (de l'étrier) : Il permet d'amortir les vibrations causées par des sons très forts.

L'Oreille Interne

Elle est aussi appelée le labyrinthe en raison d'une série complexe de tubes qu'elle contient.

C'est la région où le son est converti en impulsions nerveuses.

Dans l'oreille interne, on distingue trois zones :

• Les canaux semi-circulaires
• Le vestibule (responsable de l'équilibre)
• La cochlée (responsable de l'audition)

Tout ce labyrinthe se trouve dans ce qu'on appelle le labyrinthe osseux, qui est recouvert par le périoste et contient un liquide appelé périlymphe.

Le labyrinthe osseux est la paroi extérieure dure qui entoure l'oreille interne et comprend les canaux semi-circulaires, le vestibule et la cochlée.

Dans le labyrinthe osseux se trouve le labyrinthe membraneux, qui est entouré par la périlymphe et rempli d'endolymphe.

La partie centrale et ovale du labyrinthe osseux est appelée le vestibule. Il comprend deux structures appartenant au labyrinthe membraneux, qui sont :

• L'utricule
• Le saccule

Et, projetant vers le haut, les trois canaux semi-circulaires.

• Ensuite, après le vestibule, se trouve la cochlée, un os en spirale qui se divise en trois compartiments définis par des cloisons :
  • Le canal supérieur, appelé rampe vestibulaire : Il se jette dans la fenêtre ovale.
  • Le canal inférieur, appelé rampe tympanique : Il se termine à la fenêtre ronde.

Les deux canaux sont remplis de périlymphe et se rejoignent à l'extrémité de la cochlée par un trou appelé hélicotrème.

• Le canal cochléaire, aussi appelé scala media : Il contient l'endolymphe.

Entre le canal cochléaire et la rampe vestibulaire se trouve la membrane vestibulaire, et entre le canal cochléaire et la rampe tympanique se trouve la membrane basilaire.

La membrane basilaire supporte l'organe de Corti, qui est responsable de l'audition.

Cet organe de Corti est constitué de cellules de soutien qui maintiennent les cellules ciliées, lesquelles sont les récepteurs des sensations auditives. Ces cellules ciliées possèdent des projections qui s'étendent dans l'endolymphe du canal cochléaire.

Au-dessus de ces projections se trouve la membrane tectoriale, une membrane gélatineuse et flexible qui recouvre les cellules ciliées.

Ces cellules ciliées établissent des synapses avec les neurones sensoriels de la branche cochléaire du nerf vestibulo-cochléaire (huitième nerf crânien).

Physiologie de l'Audition

Les vibrations sonores sont transmises par le conduit auditif externe et frappent le tympan.

Ces vibrations du tympan déplacent le marteau, qui à son tour déplace l'enclume, puis l'étrier. L'étrier frappe la fenêtre ovale, et ce mouvement produit des ondes de pression dans la périlymphe de la rampe vestibulaire. Cela entraîne à son tour le déplacement de la membrane vestibulaire, qui exerce une pression sur l'endolymphe du canal cochléaire et sur la membrane basilaire qui le supporte.

L'onde est ensuite transmise à la rampe tympanique où elle se dirige finalement vers la fenêtre ronde.

Le mouvement de la pression de la périlymphe fait bouger la membrane tectoriale sur les extensions des cellules ciliées de l'oreille. En fonction de la fréquence des vibrations sonores, certaines régions de la membrane basilaire sont stimulées avec plus d'intensité que d'autres, car chaque segment de la membrane basilaire est conçu pour répondre à un certain ton.

La flexion des cils stimule ces cellules à libérer des neurotransmetteurs dans la synapse des cellules de la branche cochléaire du huitième nerf crânien. Ces impulsions sont ensuite acheminées vers le thalamus et de là vers le cortex cérébral.

Physiologie de l'Équilibre

L'appareil vestibulaire est responsable du maintien de l'équilibre de l'individu.

L'appareil vestibulaire est constitué de :

• L'utricule
• Le saccule
• Les canaux semi-circulaires

• L'utricule et le saccule : Ils exercent leur action dans l'équilibre statique et sont nécessaires pour détecter la position de la tête par rapport à la gravité, ainsi que pour percevoir l'accélération et la décélération du corps lorsque nous sommes assis dans un véhicule.
• Les canaux semi-circulaires : Ils fonctionnent dans l'équilibre dynamique, une fonction nécessaire pour maintenir l'équilibre lors de rotations ou de mouvements brusques.

La mission de l'équilibre statique est de percevoir les mouvements de la tête dans les trois dimensions de l'espace et de les signaler au cerveau.

Chaque canal est rempli d'endolymphe et contient des cils sensoriels connectés à des cellules réceptrices.

Lorsque la tête se déplace, l'endolymphe appuie sur ces cils et les cellules réceptrices convertissent la pression en signaux électriques qui sont envoyés au cerveau sous forme d'influx nerveux.

L'Équilibre Statique

Dans l'utricule et le saccule, il y a des régions appelées macules. Ces macules sont des régions épaissies contenant deux types de cellules :

• Cellules ciliées
• Cellules de soutien

Les mouvements de la macula fournissent des informations sur les mouvements et l'accélération de la tête, générant des potentiels d'action dans ces cellules ciliées.

Les cellules ciliées ont des stéréocils à leur surface apicale.

Les cellules de soutien sécrètent une substance gélatineuse à la surface apicale appelée membrane otolithique. Cette membrane est composée de protéines et de carbonate de calcium.

Les macules de l'utricule et du saccule sont orientées perpendiculairement l'une à l'autre, de sorte que tout changement de position de la tête provoque un changement dans la quantité de pression exercée sur cette matrice d'otolithes.

Cela stimule la membrane otolithique, et les cellules ciliées envoient des impulsions à la branche vestibulaire du nerf auditif (huitième nerf crânien).

Ces fibres nerveuses conduisent les impulsions vestibulo-cochléaires au cerveau et produisent une sensation de position de la tête et de changement dans la force de gravité.

En plus de stimuler la macula, cela évoque des réflexes posturaux, c'est-à-dire des réponses musculaires du corps pour son retour à sa position normale.

L'Équilibre Dynamique

L'équilibre dynamique a lieu dans les canaux semi-circulaires et détecte l'accélération de rotation.

Ces canaux semi-circulaires, en contact avec la région vestibulaire, sont dilatés à leur extrémité, formant une ampoule ou une crête.

Au sein de cette ampoule, il y a des cellules ciliées et des cellules de soutien.

Dans ce cas, la substance gélatineuse recouvrant les cils des cellules ciliées est appelée une cupule.

Le mécanisme est similaire à celui décrit ci-dessus, et les impulsions sont également acheminées vers la branche vestibulaire du huitième nerf crânien.

Dans ce cas, la cupule (la substance gélatineuse) ne contient pas de précipités de protéines et de carbonate de calcium.

Ces canaux semi-circulaires sont orientés perpendiculairement les uns par rapport aux autres. Cette disposition leur permet de détecter les mouvements dans toutes les directions de l'espace.

Le déplacement de la cupule incline les cils, produisant un potentiel d'action qui passe par le nerf crânien jusqu'au tronc cérébral et de là vers les zones du cerveau pour l'interprétation et la réponse.

Lorsque la tête d'une personne tourne, les canaux semi-circulaires se déplacent avec le corps, mais l'inertie empêche l'endolymphe de se déplacer à la même vitesse. Pour cette raison, la cupule est déplacée dans la direction opposée au mouvement initial. L'équilibre dynamique peut ainsi détecter les changements de direction et la vitesse du mouvement.