Dans cet article de blog, nous explorerons les principes qui expliquent comment les cellules coniques de l'œil humain reconnaissent et distinguent les différentes couleurs.
Vous avez probablement déjà entendu dire que les chiens et les chats sont daltoniens et que seuls les humains peuvent distinguer les couleurs. En réalité, les animaux domestiques perçoivent le monde différemment de nous. Ils ne détectent pas certaines couleurs ou ne voient que dans une gamme de couleurs limitée. Cependant, les animaux perçoivent le monde grâce à d'autres sens que la couleur et possèdent souvent une ouïe et un odorat plus développés que les humains. Par ailleurs, les humains ont une capacité exceptionnelle à distinguer les couleurs. Bien que cela ne soit pas tout à fait vrai, il est exact que les humains sont plus sensibles aux couleurs que les autres animaux. Ceci est dû aux deux types de cellules photoréceptrices que nous possédons, et plus précisément aux cônes. Les cônes de la rétine humaine réagissent à la lumière rouge, verte et bleue, selon leur type, et transmettent cette information au cerveau. Le rôle des cônes dans la distinction des couleurs est largement connu du grand public. Cependant, la plupart des gens ne s'interrogent pas sur le fonctionnement précis de ce processus. Alors, comment les cônes réagissent-ils exactement à la lumière ? Et comment sont-ils classés en trois types : RVB (rouge, vert et bleu) ? Ces questions peuvent paraître difficiles au premier abord, mais on peut en réalité y répondre grâce aux connaissances scientifiques de niveau lycée. Explorons les réponses à ces questions en nous concentrant sur la structure chimique des cellules coniques.
Pour comprendre comment les cellules coniques distinguent les couleurs, il n'est pas nécessaire de disséquer chaque partie de la cellule. Concentrons-nous uniquement sur la partie absorbant la lumière, située à l'extrémité de la cellule conique. La vision commence avec une protéine appelée opsine et le rétinal, une forme de vitamine A, qui s'y lie. La vision débute lorsque le rétinal absorbe l'énergie lumineuse et se transforme en un isomère. Un isomère est une molécule qui possède la même formule moléculaire mais une structure différente, ce qui lui confère des propriétés physiques et chimiques distinctes. Pour qu'une molécule se transforme en un autre isomère, elle a besoin d'énergie pour modifier sa structure ; dans le cas du rétinal, cette énergie provient de la lumière. À ce stade, l'énergie spécifique requise pour l'isomérisation est nécessaire, ce qui permet à la molécule d'absorber uniquement certaines longueurs d'onde de la lumière. Ainsi, les cellules coniques absorbent des longueurs d'onde spécifiques de la lumière rouge, bleue et verte, ce qui leur permet de distinguer les couleurs.
Ce qui est fascinant, c'est que la perception des couleurs n'est pas un simple phénomène visuel, mais résulte d'interactions complexes entre le système nerveux et le cerveau. Lorsque la lumière atteint les cônes, cette information est immédiatement transmise au cerveau et convertie en couleurs. Le cerveau compare alors l'intensité et la longueur d'onde de la lumière absorbée par chaque cône pour créer les différentes couleurs que nous voyons. Autrement dit, c'est grâce à l'extraordinaire capacité de calcul du cerveau que nous pouvons créer une infinité de combinaisons de couleurs à partir de seulement trois couleurs : le rouge, le vert et le bleu. Ce processus étant rapide et précis, nous reconnaissons instantanément les couleurs qui nous entourent au quotidien.
À présent, explorons comment les cônes sont classés en types rouge, bleu et vert. Puisque tous les cônes utilisent le même rétinal, ce dernier seul ne peut distinguer les couleurs RVB. C'est l'opsine, liée au rétinal, qui crée la différence entre les types de cônes. L'opsine est une protéine, et l'unité de base d'une protéine est l'acide aminé. Dans chaque acide aminé, l'atome de carbone central est lié par covalence à un groupe amine, un groupe carboxyle et un atome d'hydrogène. La nature de l'acide aminé est déterminée par la molécule à laquelle est liée la liaison covalente restante, appelée groupe R. Dans ce cas, la molécule liée au groupe R de l'opsine diffère pour chaque type de cône. Cette molécule détermine la force de l'interaction avec la molécule de rétinal.
Revenons au processus de transformation du rétinal en un isomère. Lors de cette transformation, l'énergie requise est influencée par les forces d'attraction des molécules environnantes. En effet, le rétinal doit surmonter ces forces pour modifier sa structure. Par conséquent, la quantité d'énergie nécessaire varie selon l'intensité de l'interaction avec le groupe R de l'opsine, ce qui entraîne l'absorption de la lumière à différentes longueurs d'onde.
Jusqu'à présent, nous avons abordé la manière dont les cellules coniques absorbent la lumière de longueurs d'onde spécifiques, en nous concentrant sur leur structure chimique. L'essentiel est que, lorsque le rétinal contenu dans les cellules coniques absorbe la lumière, il se convertit en un isomère permettant sa détection, et que la couleur de cette lumière est déterminée par le groupe R de l'opsine. Comme mentionné précédemment, ce phénomène peut être expliqué à l'aide du programme de chimie enseigné au lycée. En réalité, la plupart des phénomènes qui nous entourent peuvent être expliqués au niveau des sciences du lycée. J'espère que les lecteurs de cet article se sont familiarisés un peu mieux avec les applications scientifiques dans la vie quotidienne.
