PERRET OPTICIENS Vision et perception des couleurs par l'être humain

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Vision et perception des couleurs par l'être humain

Quand nous regardons, le cristallin de l'oeil humain projette une image optique sur la rétine. La lumière est alors transformée en signaux électriques. Ces signaux passent par le nerf optique pour arriver au cerveau. C'est alors que l'image est perçue par l'individu. La rétine comporte trois types de cellules sensibles à la couleur, les cônes. Chaque type de cônes est sensible à une des couleurs primaires (rouge, vert, bleu). La couleur est une partie importante de la perception visuelle de notre environnement. Cependant la couleur est une notion crée par l'homme, il n'y a pas de couleur dans la nature sans la vision humaine.

Gènes et couleurs

Le rétinal des différents pigments des photorécepteurs étant le même, nous pouvons en déduire que les différences entre pigments rétiniens se font au niveau de l'opsine l'entourant. Celle-ci est une protéine, et sa séquence est donc codée par l'information génétique de l'individu.

Ce n'est pas un gène unique qui détermine la structure des opsines: comme il en existe plusieurs différents chez un même individu, différents gènes peuvent être identifiés. Chez l'Homme, le gène codant pour la rhodopsine peut être trouvé sur le chromosome 3, celui codant pour la iodopsine S sur le chromosome 7, et les gènes des iodopsines M et L sont alignés l'un derrière l'autre sur le chromosome X, ce qu'il sera intéressant de savoir pour comprendre le daltonisme.

La vision trichromatique n'est pas la seule possible: beaucoup d'animaux sont dichromates et certains même tétrachromates. Nous pouvons donc nous demander d'où vient le trichromatisme humain. Comme nous l'avons vu, il y a des ressemblances entre bâtonnets et iodopsine S, de même qu'entre iodopsines L et M. Selon une théorie, il y avait à l'origine deux iodopsines, S et M/L, qui se sont différenciées au cours du temps. La différenciation iodopsine S/rhodopsine est probablement plus ancienne (60% de différence) que celle des iodopsines L/M (15 acides aminés uniquement diffèrent). Les cônes S ont aussi une place spécifique dans la rétine, n'étant pas présente dans la fovéa, mais l'entourant, ce qui montre encore une fois une nette différence. Le trichromatisme est donc le résultat de l'existence de protéines différentes, contrôlées par des gènes.

Couleurs additives :

Il s'agit d'un procédé par ajout de lumière pour reproduire les différentes couleurs. Le procédé est principalement utilisé dans les domaines du traitement électronique de l'image tels que télévision, écran d'ordinateur, vidéo et vidéo projection. Le masque perforé des écrans comporte des éléments phosphorescents qui s'éclairent en rouge, vert et bleu pour constituer l'image en couleurs. L'ensemble des éléments phosphorescents produisent la sensation de couleur, par synthèse additive. L'oeil ne perçoit pas les points audiovisuels si le diamètre est inférieur au seuil de perception (inférieur à 0.3 mm).

Couleurs soustractives :

Cette méthode est utilisée dans l'imprimerie couleur, la photographie et les diapositives. Ce procédé repose sur un système de retrait de lumière par utilisation de filtres et de pigments. Ces procédés de reproduction des couleurs utilisent les couleurs primaires soustractives qui sont le cyan, le magenta et le jaune.

Les procédés soustractifs trichromes sont les couleurs complémentaires des couleurs de base de la synthèse additive.

le jaune (rouge + vert)
le cyan (vert + bleu)
le magenta (rouge + bleu)

RVB (RGB):

Acronyme de Red Green Blue. Mode de composition des couleurs basé sur le principe des couleurs additives : le rouge, le vert et le bleu sont les trois primaires utilisées dans la constitution de couleurs à partir de sources lumineuses. Une image RVB est composée de trois couches, codées chacune sur 8 bits. (256 niveaux de couleur par couche, ce qui donne 16 millions de couleurs). Le mode de représentation RVB est surtout utilisé pour la reproduction de couleurs sur écran.

CMJN (CMYK):

Acronyme de Cyan Magenta Yellow black (K pour Key black). Le cyan, le magenta, le jaune et le noir sont les quatre couleurs d'encre utilisées dans le procédé d'impression quadrichromique et dans tout procédé de reproduction à base de pigments ou de colorants (principe des couleurs soustractives). Sur chaque couche le pixel est défini par un pourcentage de la couleur correspondante. Le mode CMJN est la norme pour l'imprimerie. Les imprimeurs ajoutent une composante noire pour améliorer le rendu des aplats noirs.( Même si le noir peut aussi être obtenu par le mélange des trois autres composantes, il est plus économique à l'impression de n'appliquer qu'une couleur au lieu de trois)

International de L'Eclairage (CIE)

Pour la standardisation des mesures colorimétriques, le Comité International de l'Eclairage (CIE) en 1931 propose le système couleur XYZ. Tout autre modèle tri chromatique peut être décrit à partir de ces trois primitives. La luminance est caractérisée par la valeur Y. Le système XYZ est une combinaison linéaire des valeurs R, G et B héritant ainsi des dépendances du système RGB

Le daltonisme-Quand les couleurs nous jouent des tours:

Forme la plus fréquente de la dyschromatopsie (trouble de la vision des couleurs), le daltonisme est une anomalie de la vue qui se caractérise par l'absence de perception des couleurs ou par une incapacité à différencier certaines teintes ou couleurs.
Ce trouble de la vision est connu sous le nom de «daltonisme» depuis le 18e siècle, du nom du physicien anglais John Dalton, atteint de ce type de «cécité des couleurs» et diagnostiqué comme tel par le médecin anglais Thomas Young.
John Dalton souffrait de la forme la plus courante de daltonisme, soit l'absence de distinction entre le rouge et le vert. La confusion entre le jaune et le bleu est une forme beaucoup plus rare de dyschromatopsie. Encore plus rare est l'incapacité complète à distinguer les couleurs, où toutes les couleurs sont perçues comme une teinte de gris. Ce trouble est appelé monochromatisme.

Les origines génétiques du daltonisme

Pour expliquer le daltonisme, il faut remonter l'histoire des pigments: les pigments de la rétine ont une séquence d'acides aminés très semblable. Celà est du à leur origine commune.

En effet, un seul gène ancestral commun est à l'origine des pigments. Puis trois gènes en sont issus : un gène codant pour la rodopsine (le pigment contenu dans les bâtonnets), un gène pour le pigment bleu (situé sur le chromosome 7), et un gène codant pour un pigment dont le spectre d'absorption allait du rouge au vert.
La différenciation du pigment rouge et du pigment vert est très récente (elle est survenue après la séparation des continents africain et américain), d'ou une ressemblance dans la séquence des acides aminés des 2 protéines: 15 des 364 acides aminés sont différents. (Celà expliquerait la présence de seulement 2 pigments chez les singes du Nouveau Monde, contre 3 chez les singes du Vieux Continent).

Les gènes codant pour les pigments verts et rouges sont situés à la suite sur le chromosome X. Au moment de la méiose (formation des gamètes), il y a des risques de mauvaise recombinaison des chromosomes.

Pourquoi les garçons sont plus touchés que les filles par le daltonisme?
Le daltonisme est du à une anomalie génétique sur le chromosome X. La femme possède deux chromosomes X, l'anomalie sur un gène est souvent compensée par l'autre gène normal. Elle peut donc transmettre le daltonisme sans en être atteinte. L'homme n'a lui qu'un seul chromosome X, et un chromosome Y, le gène anormal ne peut donc pas être compensé.
Le daltonisme est par conséquent beaucoup plus fréquent chez les hommes (8% de la population française), que chez les femmes. (0.6%)

Les différents types de daltonisme

On classe le daltonisme selon les 3 types de cônes atteints et l'importance du trouble visuel.

Dichromate (Absence du gène, donc du pigment)

protanope

deutéranope

tritanope

Trichromate anormal (le gène est hybride donc le pigment a une sensibilité différente)

protanormal

deutéranormal

tritanormal

Cone L Rouge

Cône M Vert

Cône S Bleu

La tritanopie est un cas très rare (le gène codant pour le pigment bleu est situé sur le chromosome 7, et non pas sur le chromosome X comme les gènes codant pour les pigments rouges et verts)
Il existe un autre cas de daltonisme où tous les pigments sont absents. Le sujet voit en niveaux de gris, comme un film en noir et blanc : il est monochromate.

Types principaux	Sous type	système déficient	Hommes	Femmes
Trichromates	Normal	-	92% (88% Homme Européen, 94% Homme asiatique, 96% Homme Africain)	99.6%
	Protanomalie	Rouge	1%	0.01%
	Deuteranomalie	Vert	5%	0.25%
	Tritanomalie	Bleu	Trace	Trace
Dichromatic	Protanopie	Rouge	1%	0.01%
	Deuteranopie	Vert	1%	0.01%
	Tritanopie	Bleu	0.002%	0.002%
Monochromatic	Atypique (incomplet) achromasie (vision à cône unique)	Rouge -Vert, Bleu -jaune	0.000001%	0.000001%
Monochromatic	Achromasie (Vision à bâtonnets uniquement)	Rouge -Vert, Bleu -jaune	0.003%	0.003%

Vision des couleurs normales (trichromate normal)

Vision monochromate

Trichromates anormales:

Vision protanomalie (trichromate anormal) rouge déficient

Vision deuteranomalie (trichromate anormal) vert déficient

Vision triteranomalie (trichromate anormal) bleu déficient

Bichromates:

Vision protanope déficience complète du rouge

Vision deuteranope déficience complète du vert

Vision tritanope déficience complète du bleu

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Pour dépister le daltonisme : Le test d'Ishihara

Ce test, inventé en 1917, est un recueil de 38 planches utilisé pour dépister les anomalies de la vision des couleurs. Les planches de ce test sont composées d'une mosaique de points de couleurs différentes, disposés de façon apparemment aléatoire, au sein duquel apparaît une forme sur un fond. Un ensemble de points représente une forme reconnaissable par l'unité de la teinte.

Les couleurs des points sont saturées différemment. Ainsi, le dyschromate qui ne verrait pas la couleur, ne pourra pas non plus déchiffrer la forme par le seul fait d'une homogénéité de saturation ou de luminosité. Sur d'autres planches, cette homogénéité est utilisée pour faire percevoir des formes à des dyschromates alors que des sujets normaux, abusés par les couleurs qui leur paraissent différentes, ne les percevront pas.