Rhodopsine

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Le complexe rhodopsine-transducine. La rhopsine est la structure multicolore traversant la bicouche lipidique. On y distingue le rétinal en noir à l'intérieur.

La rhodopsine (du grec ροδος rhodos, rose, et οψω opsô, futur du verbe ορω orô, voir) ou pourpre rétinienne est un pigment protéique photosensible présent dans un des deux types des cellules photoréceptrices de la rétine (les bâtonnets) (œil des vertébrés, œil composé des arthropodes). Elle est responsable de la sensibilité de l'œil à la lumière.


Mécanisme de la vision[modifier | modifier le code]

Les bâtonnets portent une substance sensible à la lumière et qui détecte la lumière la plus faible : la rhodopsine; elle ressemble à l'émulsion sensible des plaques et des pellicules photographiques. Cependant, à l'inverse de l'émulsion photographique sensible, le pourpre rétinien possède une réaction chimique réversible et peut donc renouveler continuellement sa sensibilité à la lumière. Quand la lumière tombe sur le pourpre rétinien elle y provoque des réactions chimiques et transfère les électrons périphériques d'une espèce d'atome sur une autre espèce. Certains atomes se trouvent alors ionisés et sont donc capables de créer et de transporter des courants électriques, comme le font les ions dans l'électrolyte d'une batterie d'accumulateurs. La rétine étant stimulée par la lumière, ses photo-récepteurs engendrent des impulsions électriques (effet Photoélectrique) qui affectent les fibres du nerf optique auxquelles ils sont connectés. La durée de ces réactions chimiques est beaucoup plus grande que celle du saut de l'électron d'une orbite à une autre.

La rhodopsine est formée d'une protéine transmembranaire, l'opsine, sur laquelle vient se fixer un groupement prosthétique, le rétinal ou rétinène, qui n'est autre qu'un aldéhyde de la vitamine A (rétinol), elle-même issue de la pro-vitamine A ou β-carotène, fournie par l'alimentation (aliments souvent orange : carottes, abricots, myrtilles, beurre, épinards…). Le processus de la vision consiste en la réception d'un photon d'énergie appropriée (bande visible, 650 à 400 nm environ) par une molécule de rhodopsine, dont la partie rétinène passe alors de la conformation 11-cis à la conformation tout-trans (appelée métarhodopsine II).

Cette transformation a deux effets :

  • le rétinène trans se détache spontanément de la molécule d'opsine, il diffuse dans le milieu intra- puis extracellulaire où il est repris et, sous action enzymatique (isomérase), reconverti en rétinène 11-cis, au bout de 40 à 60 minutes chez l'Homme lors du cycle de la vision ;
  • la métarhodopsine II produite par transformation de la rhodopsine sous l'effet de la lumière active une protéine Gt, la transducine, laquelle à son tour active une phosphodiestérase qui transforme le GMPc en GMP. Par suite, les canaux Na+ des cellules réceptrices se ferment, provoquant une hyper-polarisation membranaire qui engendre in fine un potentiel d'action dans les cellules ganglionnaires (voir rétine).

Ce processus est valable pour les bâtonnets, responsables de la vision scotopique (et panchromatique). Les cônes, responsables de la vision diurne multispectrale, sont répartis en trois catégories : chacune d'entre elles se caractérise par une opsine particulière sensible soit au rouge, soit au vert, soit au bleu.

Pour avoir une idée de ce que serait la vision provenant uniquement des bâtonnets et donc de la rhodopsine, il suffit de s'intéresser au cas des achromates. Les sujets atteints d'achromatopsie congénitale ont des cônes totalement déficients; leur vision provient donc essentiellement des bâtonnets. Ces sujets ont donc une vision sans couleurs, en nuances de gris, ainsi qu'une acuité visuelle réduite (<2/10) et une forte photophobie. Cette maladie rare a d'ailleurs longtemps été appelée "rod monochromacy".

La substance a été découverte par Franz Christian Boll en 1876 et isolée par Wilhelm Kühne[1].

Sensibilité[modifier | modifier le code]

L'œil humain atteint une sensibilité de 10−14 W, ce qui correspond à l'incidence de quelques photons, ou encore l'intensité lumineuse d'une bougie à 16 km ; ce maximum est atteint pour 507 nm, longueur d'onde bleu-vert en vision nocturne. En vision diurne, le maximum de sensibilité se déplace vers 555 nm, dans le vert-jaune, correspondant à l'intensité lumineuse maximale du spectre solaire[2].

La rhodopsine est également sensible aux ultraviolets, mais ces derniers sont absorbés par l'humeur vitrée, et ne produisent donc pas de sensation rétinienne.

La sensibilité extrêmement acérée de l'œil humain fait de la vision l'un des sens les plus efficaces.

La vitesse des impulsions allant le long du nerf optique au cerveau est relativement lente - seulement 100 mètres par seconde - comparée à la vitesse de la lumière (300 millions de mètres à la seconde). La tendance des photo-récepteurs et du nerf à continuer de transmettre des impulsions électriques après que le stimulus lumineux ait cessé s'explique par ce phénomène.

Liens externes[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. http://www.fasebj.org/content/22/12/4038.full
  2. Dans le cas d'une lumière solaire dont la température de couleur est celle du jour normalisé, 5600 K