Parce que les rayons lumineux divergent dans toutes les directions depuis leur source, l’ensemble des rayons provenant de chaque point de l’espace qui atteignent la pupille doit être focalisé. La formation d’images focalisées sur les photorécepteurs de la rétine dépend de la réfraction (courbure) de la lumière par la cornée et le cristallin (figure 11.2). La cornée est responsable de la majeure partie de la réfraction nécessaire, une contribution que l’on peut facilement apprécier en considérant les images floues et hors foyer que l’on obtient en nageant sous l’eau. L’eau, contrairement à l’air, a un indice de réfraction proche de celui de la cornée ; par conséquent, l’immersion dans l’eau élimine pratiquement la réfraction qui se produit normalement à l’interface air/cornée. Le cristallin a un pouvoir de réfraction considérablement inférieur à celui de la cornée ; cependant, la réfraction fournie par le cristallin est réglable, ce qui permet de mettre au point sur la surface rétinienne des objets situés à différentes distances de l’observateur.
Figure 11.2
Diagramme montrant la partie antérieure de l’œil humain à l’état non accommodé (à gauche) et accommodé (à droite). L’accommodation pour la mise au point sur des objets proches implique la contraction du muscle ciliaire, qui réduit la tension des fibres de la zonule et (suite…)
Les changements dynamiques du pouvoir de réfraction du cristallin sont appelés accommodation. Lors de la vision d’objets éloignés, le cristallin est rendu relativement mince et plat et possède le pouvoir de réfraction le plus faible. Pour la vision de près, le cristallin devient plus épais et plus rond et possède le pouvoir de réfraction le plus élevé (voir figure 11.2). Ces changements résultent de l’activité du muscle ciliaire qui entoure le cristallin. Le cristallin est maintenu en place par des bandes de tissu conjonctif disposées radialement (appelées fibres zonulaires) qui sont attachées au muscle ciliaire. La forme du cristallin est donc déterminée par deux forces opposées : l’élasticité du cristallin, qui tend à le maintenir arrondi (lorsqu’il est retiré de l’œil, le cristallin devient sphéroïdal), et la tension exercée par les fibres zonulaires, qui tend à l’aplatir. Lors de la visualisation d’objets éloignés, la force exercée par les fibres du zonule est supérieure à l’élasticité du cristallin, et celui-ci prend la forme plus plate appropriée à la vision de loin. La mise au point sur des objets plus proches nécessite de relâcher la tension des fibres du zonule, ce qui permet à l’élasticité inhérente du cristallin d’augmenter sa courbure. Cette relaxation est obtenue par la contraction du muscle ciliaire. Comme le muscle ciliaire forme un anneau autour du cristallin, lorsque le muscle se contracte, les points d’attache des fibres de la zonule se déplacent vers l’axe central de l’œil, réduisant ainsi la tension sur le cristallin. Malheureusement, les modifications de la forme du cristallin ne permettent pas toujours de produire une image focalisée sur la rétine, auquel cas une image nette ne peut être focalisée qu’à l’aide de verres correcteurs supplémentaires (voir encadré A).
Les ajustements de la taille de la pupille (c’est-à-dire l’ouverture circulaire de l’iris) contribuent également à la clarté des images formées sur la rétine. Comme les images formées par d’autres instruments optiques, celles générées par l’œil sont affectées par des aberrations sphériques et chromatiques, qui ont tendance à brouiller l’image rétinienne. Comme ces aberrations sont plus importantes pour les rayons lumineux qui passent le plus loin du centre de la lentille, le rétrécissement de la pupille réduit les aberrations sphériques et chromatiques, tout comme la fermeture du diaphragme d’un appareil photo améliore la netteté d’une image photographique. La réduction de la taille de la pupille augmente également la profondeur de champ, c’est-à-dire la distance à laquelle les objets sont visibles sans être flous. Cependant, une petite pupille limite également la quantité de lumière qui atteint la rétine et, dans des conditions de faible éclairage, l’acuité visuelle devient limitée par le nombre de photons disponibles plutôt que par les aberrations optiques. Une pupille réglable constitue donc un moyen efficace de limiter les aberrations optiques, tout en maximisant la profondeur de champ dans la mesure où différents niveaux d’éclairage le permettent. La taille de la pupille est contrôlée par l’innervation des divisions sympathiques et parasympathiques du système moteur viscéral, qui sont à leur tour modulées par plusieurs centres du tronc cérébral (voir chapitres 20 et 21).