Exercice corrigé

Restitution organisée de connaissances

Montrez que le phénotype fonctionnel de la vision dépend du génotype mais aussi de facteurs environnementaux.

Vous organiserez votre réponse avec une introduction, une conclusion et des parties cohérentes.

Cette question nécessite une maîtrise des acquis du chapitre 13.

 Introduction

Chaque individu a une vision qui repose sur des structures oculaires et cérébrales innées, issues de l'évolution et codées génétiquement, ainsi que sur la plasticité cérébrale au cours de son histoire personnelle en relation avec son milieu.

1. Au niveau de l'œil

La forme du cristallin, plus ou moins bombée, et la forme de l'œil sont codées génétiquement. Pour preuve, les défauts de vision sont héréditaires.

Les pigments rétiniens sont des protéines et donc leur présence et leur activité sont codées génétiquement. Tous les humains ont les mêmes pigments rétiniens et à la base la même vision Les défauts de vision des couleurs, tel que le daltonisme sont des anomalies génétiques.

Globalement tous les humains ont la même organisation de l'œil.

2. Au niveau du cerveau

Tous les individus d'une même espèce ont les mêmes gènes : l'organisation générale du cortex visuel est la même pour tous les humains car elle est codée par les gènes. Les chaînes de neurones conduisant les sensations visuelles sont mises en place pendant le développement embryonnaire sous contrôle génétique. Les neurones sont produits en excès, reliés par de très nombreuses synapses.

Cependant le polymorphisme de ces gènes (présence d'allèles différents) produit des différences.

Les récepteurs des neurotransmetteurs sont des protéines et donc sont codés par des gènes identiques pour tous les humains, mais avec des allèles différents expliquant des anomalies de la transmission des messages nerveux.

Donc chaque cerveau est unique, bien que construit sur les mêmes bases anatomiques et fonctionnelles dans une espèce donnée. Seuls les vrais jumeaux, ayant les mêmes informations génétiques, naissent avec leur cerveau identique.

1. Au niveau oculaire

Problèmes de cristallin : les jumeaux monozygotes qui ont a priori le même patrimoine génétique n'ont pratiquement jamais le même degré de myopie. Les gènes n'expliquent pas tout.

Ainsi par exemple le facteur génétique pourrait être potentialisé par un facteur environnemental dans le développement de la myopie. Il a été suggéré que des causes alimentaires, particulièrement la consommation de sucres rapides, étaient responsables de la forte augmentation de myopes durant les dernières décennies. Les données anthropologiques, ethnologiques, historiques et médicales en faveur de cette hypothèse sont assez fortes.

Vitamine A et pigment rétinien : les personnes qui ont une alimentation trop pauvre en vitamine A ont généralement une mauvaise vision, surtout nocturne. De plus, une carence sévère chez l'enfant peu entraîner une xérophtalmie (atrophie et sécheresse de la membrane conjonctive de l'œil). Cette maladie fréquente de la naissance à cinq ans est la cause majeure de cécité chez l'enfant. Parfois, la supplémentation en vitamine A est nécessaire.

En effet le pigment rétinien rhodopsine présent dans les bâtonnets est produit à partir de vitamine A. Sa faible présence entraîne une vision nocturne médiocre voir la cécité en cas d'absence.

2. Au niveau cérébral

Action d'un gaz : le monoxyde de carbone peut modifier la perception visuelle. En effet lors d'une intoxication à ce gaz en inhalant la fumée d'un incendie, le patient a des difficultés à reconnaître les formes des objets. La perception des couleurs et des mouvements est conservée. Ce sont les neurones de l'aire visuelle V4 qui sont le plus sensibles à ce gaz.

La plasticité cérébrale : le cerveau est donc en perpétuel remaniement, et la plasticité suggère un grand jeu de construction et de démolition. En effet, parmi tous les chemins neuronaux possibles entre deux aires cérébrales, le plus efficace sera sélectionné et consolidé en vue d'une réutilisation ultérieure.

Ce processus de stabilisation sélective des neurones et des synapses est le plus important durant la vie intra-utérine et la petite enfance.

Dès la dix-huitième semaine de la grossesse, la plupart de nos 100 milliards de neurones, dont une fraction importante va mourir, principalement durant la période fœtale, sont constitués et ont trouvé leur destination.

Les neurones mis en place lors de l'exécution du programme génétique deviennent fonctionnels sous l'action des apprentissages et de l'environnement. Dans les semaines qui suivent la naissance, les neurones du cortex s'organisent en colonnes de dominance et la disposition en 6 bandes alternées devient visible. Les neurones et les synapses régulièrement activées persistent, les autres dégénèrent.

Le vécu personnel est à l'origine de l'organisation des réseaux de neurones corticaux, ce qui fait qu'aucun cerveau ne voit le monde exactement comme un autre, y compris pour les vrais jumeaux !

C'est le phénomène de plasticité : par exemple, la zone de l'aire visuelle traite les informations tactiles ou auditives chez l'aveugle, un enfant qui louche et ne se sert que d'un seul œil devient aveugle pour l'autre œil car son aire corticale visuelle est entièrement connectée à l'œil fonctionnel. Les premiers mois de vie sont une période critique où l'absence de stimulation entraîne une incapacité définitive.

La fin des périodes critiques du développement n'arrête pas la plasticité cérébrale, mais elle réduit l'intensité de ses manifestations (l'enfant doit tout apprendre : marcher, parler...).

La plasticité existe aussi chez l'adulte comme par exemple à la suite d'accidents cérébraux.

Le phénotype visuel déterminé par nos capacités oculaires et cérébrales dépend de nos gènes mais aussi de notre environnement.

Tel qu'il se dévoile à chaque instant, notre cerveau est le produit de nos gènes et des modifications permanentes que lui impose notre histoire individuelle. Les gènes définissent l'organisation de base humaine, le vécu et certains facteurs du milieu vont modifier cette structure de base. La plasticité est un facteur essentiel de progrès et de survie.

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