Adaptation (œil)

Il existe une série de méthodes différentes, avec des niveaux de preuve variables, qui ont été prétendues ou démontrées pour augmenter la vitesse à laquelle la vision peut s’adapter dans l’obscurité.

Lumières rouges et lentillesEdit

En raison du fait que les cellules à bâtonnets ont un pic de sensibilité à une longueur d’onde de 530 nanomètres, elles ne peuvent pas percevoir toutes les couleurs du spectre visuel. Les cellules à bâtonnets étant insensibles aux grandes longueurs d’onde, l’utilisation de lumières rouges et de lunettes à lentilles rouges est devenue une pratique courante pour accélérer l’adaptation à l’obscurité. Pour que l’adaptation à l’obscurité soit significativement accélérée, une personne devrait idéalement commencer cette pratique 30 minutes avant d’entrer dans un environnement à faible luminescence. Cette pratique permet à l’individu de conserver sa vision photopique (jour) tout en se préparant à la vision scotopique. L’insensibilité à la lumière rouge empêchera les cellules des bâtonnets de blanchir davantage et permettra au photopigment rhodopsine de se recharger et de retrouver sa conformation active. Une fois qu’un individu entre dans un environnement sombre, la plupart de ses cellules à bâtonnets seront déjà accommodées à l’obscurité et pourront transmettre des signaux visuels au cerveau sans période d’accommodation.

Le concept de lentilles rouges pour l’adaptation à l’obscurité est basé sur l’expérimentation d’Antoine Béclère et ses premiers travaux en radiologie. En 1916, le scientifique Wilhelm Trendelenburg a inventé la première paire de lunettes d’adaptation rouge pour que les radiologues puissent adapter leurs yeux à la visualisation des écrans pendant les procédures fluoroscopiques.

Contexte évolutifModifier

Bien que de nombreux aspects du système visuel humain restent incertains, la théorie de l’évolution des photopigments des bâtonnets et des cônes est acceptée par la plupart des scientifiques. On pense que les premiers pigments visuels étaient ceux des photorécepteurs coniques, les protéines des opsines des bâtonnets ayant évolué plus tard. Après l’évolution des mammifères à partir de leurs ancêtres reptiliens, il y a environ 275 millions d’années, il y a eu une phase nocturne au cours de laquelle la vision complexe des couleurs a disparu. Étant donné que ces pro-mammifères étaient nocturnes, ils ont augmenté leur sensibilité dans des environnements à faible luminescence et ont réduit leur système photopique de tétrachromatique à dichromatique. Le passage à un mode de vie nocturne exigerait davantage de photorécepteurs à bâtonnets pour absorber la lumière bleue émise par la lune pendant la nuit. On peut extrapoler que le rapport élevé entre les bâtonnets et les cônes présents dans les yeux de l’homme moderne a été conservé même après le passage d’un mode de vie nocturne à un mode de vie diurne.On pense que l’émergence de la trichromie chez les primates s’est produite il y a environ 55 millions d’années, lorsque la température de surface de la planète a commencé à augmenter. Les primates étaient de nature diurne plutôt que nocturne et nécessitaient donc un système visuel photopique plus précis. Un troisième photopigment en forme de cône était nécessaire pour couvrir l’ensemble du spectre visuel permettant aux primates de mieux discriminer les fruits et de détecter ceux qui ont la plus grande valeur nutritionnelle.

ApplicationsEdit

• Les aviateurs portent couramment des lunettes à lentille rouge ou des lunettes de protection avant de décoller dans l’obscurité pour s’assurer qu’ils sont capables de voir à l’extérieur de l’avion. De plus, tout au long du vol, le cockpit est éclairé par de faibles lumières rouges. Cet éclairage permet de s’assurer que le pilote est capable de lire les instruments et les cartes tout en conservant une vision scotopique pour regarder à l’extérieur.
• Sous-marins : Souvent, les sous-marins sont « gréés pour le rouge », ce qui signifie que le bateau va faire surface ou venir à la profondeur du périscope la nuit. Pendant ces périodes, l’éclairage de certains compartiments est commuté en lumière rouge pour permettre aux yeux des vigies et des officiers de s’adapter à l’obscurité avant de regarder à l’extérieur du bateau. De plus, les compartiments d’un sous-marin peuvent être éclairés par une lumière rouge afin de simuler des conditions nocturnes pour l’équipage.

Vitamine AEdit

La vitamine A est nécessaire au bon fonctionnement de l’œil humain. Le photopigment rhodopsine présent dans les cellules des bâtonnets humains est composé de rétinal, une forme de vitamine A, lié à une protéine opsine. Lors de l’absorption de la lumière, la rhodopsine se décompose en rétinal et en opsine par blanchiment. Le rétinal pouvait alors avoir l’un des deux destins suivants : il pouvait se recombiner avec l’opsine pour reformer la rhodopsine ou il pouvait être converti en rétinol libre. Le scientifique américain George Wald a été le premier à reconnaître que le système visuel consomme de la vitamine A et dépend de l’alimentation pour son remplacement. Elle est essentielle au maintien d’un système immunitaire sain ainsi qu’à une croissance et un développement normaux. L’homme et la femme adultes moyens doivent consommer 900 et 700 microgrammes de vitamine A par jour, respectivement. Une consommation supérieure à 3000 microgrammes par jour est appelée toxicité de la vitamine A et est généralement causée par l’ingestion accidentelle de suppléments.

Sources de vitamine AEdit

La vitamine A est présente dans les sources animales et végétales sous forme de rétinoïdes et de caroténoïdes, respectivement. Les rétinoïdes peuvent être utilisés immédiatement par l’organisme dès leur absorption dans le système cardiovasculaire ; en revanche, les caroténoïdes d’origine végétale doivent être convertis en rétinol avant d’être utilisés par l’organisme. Les sources animales les plus importantes de vitamine A sont le foie, les produits laitiers et le poisson. Les fruits et les légumes contenant des quantités élevées de caroténoïdes sont de couleur vert foncé, jaune, orange et rouge.

Contexte évolutifEdit

Les protéines opsines à base de vitamine A ont été utilisées pour détecter la lumière dans les organismes pendant la majeure partie de l’histoire de l’évolution, en commençant il y a environ 3 milliards d’années. Cette caractéristique est passée des organismes unicellulaires aux organismes multicellulaires, y compris Homo sapiens. Cette vitamine a très probablement été sélectionnée par l’évolution pour la détection de la lumière car le rétinal provoque un déplacement de l’absorbance des photorécepteurs vers la gamme de lumière visible. Ce décalage de l’absorbance est particulièrement important pour la vie sur Terre car il correspond généralement au pic d’irradiation de la lumière solaire à sa surface. Une deuxième raison pour laquelle la rétine a évolué pour être vitale pour la vision humaine est qu’elle subit un important changement de conformation lorsqu’elle est exposée à la lumière. On pense que ce changement de conformation permet à la protéine du photorécepteur de distinguer plus facilement son état silencieux et activé contrôlant ainsi mieux la phototransduction visuelle.

Preuves expérimentalesEdit

Diverses études ont été menées pour tester l’efficacité d’une supplémentation en vitamine A sur l’adaptation à l’obscurité. Dans une étude de Cideciyan et al, la durée de l’adaptation à l’obscurité a été mesurée chez un patient présentant une carence systémique en vitamine A (VAD) avant et après la supplémentation en vitamine A. La fonction d’adaptation à l’obscurité a été mesurée avant la supplémentation, 1 jour après le traitement et 75 jours après le traitement. Il a été observé qu’après seulement un jour de supplémentation en vitamine A, la cinétique de récupération de l’adaptation à l’obscurité était significativement accélérée après le blanchiment des photorécepteurs. L’adaptation à l’obscurité était encore accélérée après 75 jours de traitement. Une étude ultérieure de Kemp et al. a étudié l’adaptation à l’obscurité chez des sujets atteints de cirrhose biliaire primaire et de la maladie de Crohn, qui présentaient tous deux une carence en vitamine A. Après 8 jours de supplémentation orale en vitamine A, la fonction visuelle des deux patients est redevenue normale. De plus, la cinétique d’adaptation s’est significativement améliorée chez les deux sujets après la supplémentation.

AnthocyaninesEdit

Les anthocyanines constituent la majorité des 4000 substances phytochimiques flavonoïdes connues. Ce groupe d’environ 600 antioxydants bioactifs porte les effets physiologiques les plus forts de tous les composés végétaux. Ces substances chimiques sont également les plus visibles parmi les phytochimiques flavonoïdes, car elles confèrent une pigmentation bleue, rouge ou violette à de nombreuses espèces végétales. Les anthocyanes servent également à protéger les tissus photosynthétiques des rayons directs du soleil. En outre, les propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires et vasoprotectrices des anthocyanes leur permettent de démontrer divers effets sur la santé. Chez l’homme, les anthocyanes sont efficaces pour une variété de problèmes de santé, y compris les dommages neurologiques, l’athérosclérose, le diabète, ainsi que la déficience visuelle. Les anthocyanes interagissent fréquemment avec d’autres composés phytochimiques pour potentialiser les effets biologiques ; par conséquent, les contributions des biomolécules individuelles restent difficiles à déchiffrer.Comme les anthocyanes donnent une coloration vive aux fleurs, les plantes contenant ces composés phytochimiques réussissent naturellement à attirer les pollinisateurs tels que les oiseaux et les abeilles. Les fruits et légumes produits par ces plantes sont également très colorés, ce qui attire les animaux qui les mangent et dispersent les graines. Grâce à ce mécanisme naturel, les plantes contenant des anthocyanes sont très abondantes dans la plupart des régions du monde. La grande abondance et la répartition des plantes contenant de l’anthocyane en font une source de nourriture naturelle pour de nombreux animaux. Grâce aux preuves fossiles, on sait que ces composés étaient consommés en grande quantité par les hominines primitifs.

Pendant les deux guerres mondiales, les aviateurs de l’armée de l’air britannique étaient connus pour consommer de grandes quantités de confiture d’airelles. Les aviateurs consommaient cet aliment riche en anthocyanes en raison de ses nombreux avantages visuels, notamment une adaptation accélérée à l’obscurité, qui serait précieuse pour les missions de bombardement de nuit.

Sources alimentairesEdit

Les fruits et légumes de couleur vive sont riches en anthocyanes. Cela est intuitivement logique car les anthocyanes offrent une pigmentation aux plantes. Les mûres sont les aliments les plus riches en anthocyanes, avec une teneur de 89 à 211 milligrammes pour 100 grammes. Les autres aliments riches en cette substance phytochimique sont les oignons rouges, les myrtilles, les myrtilles, le chou rouge et les aubergines. L’ingestion de l’une ou l’autre de ces sources alimentaires produira une variété de substances phytochimiques en plus des anthocyanes, car elles existent naturellement ensemble. L’apport quotidien d’anthocyanines est estimé à environ 200 milligrammes chez l’adulte moyen ; cependant, cette valeur peut atteindre plusieurs grammes par jour si un individu consomme des suppléments de flavonoïdes.

Effet sur l’adaptation à l’obscuritéModifié

Les anthocyanines accélèrent l’adaptation à l’obscurité chez les humains en améliorant la régénération du photopigment des bâtonnets, la rhodopsine. Les anthocyanines accomplissent cela en se liant directement à l’opsine lors de la dégradation de la rhodopsine en ses constituants individuels par la lumière. Une fois lié à l’opsine, l’anthocyane modifie sa structure, accélérant ainsi son accès à la poche de liaison rétinienne. Grâce à un régime riche en anthocyanines, un individu est capable de générer de la rhodopsine en un temps plus court en raison de l’affinité accrue de l’opsine pour le rétinal. Grâce à ce mécanisme, un individu est capable d’accélérer l’adaptation à l’obscurité et d’obtenir une vision nocturne dans un laps de temps plus court.

Preuves à l’appuiEdit

Dans une étude en double aveugle, contrôlée par placebo, menée par Nakaishi et al. un concentré d’anthocyanes en poudre dérivé de cassis a été fourni à un certain nombre de participants. Les participants ont reçu une des trois doses d’anthocyanines afin de mesurer si le résultat se produisait de manière dose-dépendante. La période d’adaptation à l’obscurité a été mesurée avant et deux heures après la supplémentation chez tous les participants. Les résultats de cette expérience indiquent que les anthocyanes accélèrent significativement l’adaptation à l’obscurité à une seule dose par rapport au placebo. En observant les données dans leur ensemble, Nakaishi et al. ont conclu que les anthocyanines réduisaient efficacement la période d’adaptation à l’obscurité de manière dose-dépendante.

Preuves contradictoiresEdit

Malgré le fait que de nombreux scientifiques pensent que les anthocyanines sont bénéfiques pour accélérer l’adaptation à l’obscurité chez les humains, une étude menée par Kalt et al. en 2014 a montré que les anthocyanines de myrtille n’ont aucun effet. Dans cette étude, deux études en double aveugle, contrôlées par placebo, ont été menées pour examiner l’adaptation à l’obscurité après la prise de produits à base de myrtille. Dans aucune des deux études, la prise d’anthocyanines de myrtille n’a eu d’effet sur la durée de l’adaptation à l’obscurité. A partir de ces résultats, Kalt et al. ont conclu que les anthocyanines de myrtille n’apportent aucune différence significative à la composante d’adaptation à l’obscurité de la vision humaine.