Chaque photorécepteur est constitué de deux parties distinctes : un segmet interne et un segment externe. Ces deux parties sont reliées par un cil connecteur.

Les synapses

On observe deux types de synapses:

-Les synapses à ruban qui connectent le photorécepteur à 3 éléments posts synaptiques : une dendrite de cellule bipolaire au centre et 2 dendrites ou axones de cellules horizontales de chaque coté. Chez les cônes, cette triade peut se répéter jusqu'à 15 à 20 fois. Les batonnets ne peuvent contenir qu'une seule triade par pied en raison de la petite taille de celui-ci. Ces synapses présentent de part et d'autre du ruban un grand nombre de vésicules contenant les neurotransmetteurs.

-Les synapses superficielles, situées uniquement sur les cônes n'ont de contact qu'avec les cellules bipolaires superficielles. A l'inverse, les bipolaires impliquées dans les synapses à ruban sont des bipolaires invaginées. Les synapses superficielles sont dépourvus de vésicules mais assurent tout de même une transmission chimique.

Les deux types de synapses fonctionnent avec le même neuro-transmetteur : le glutamate, qui est un acide aminé.

 

La naissance du message nerveux

C'est au niveau du segment externe (voir schema, écritures en rouge) que se produit l'interaction avec la lumière. Les molécules impliquées, les rhodopsines, sont présentes dans la membrane des lamelles. Un seul bâtonnet de rétine humaine en contient envirion 100 millions. La rhodopsine est formée de deux partie : l'opsine (une protéine) et le rétinal (un lipide dérivé de la vitamine A), qui est attaché à l'opsine. Seul le rétinal réagit avec la lumière. Ce lipide existe sous deux formes : une repliée, en l'abscence de lumière et une dépliée en présence de lumiere. Cette simple transformation ( ou photoisomérisation) suffit a initier la multitude d'évènements biochimiques qui conduit à la production d'un signal éléctrique.

Parlons en, de ce signal éléctrique. En fait, il est permanent, dans l'obscurité, les photorecepteurs ont un potentiel transmembranaire de -40 mV. Ce courant constant, dit courant d'obscurité résulte d'un flux d'ions Na+ qui entrent dans le cytoplasme du segment externe par des canaux transmembranaires ouverts. Ces canaux sont controlés par une molécule présente dans le cytoplasme : la GMPc ( Guanosine monophosphate cyclique). Quand la lumiere arrive et que la Rhodopsine se replie, le taux de GMPc chute brusquement, de ce fait, les canaux se ferment et le flux d'ions Na+ est diminué. Sur le plan électrophysiologique, le potentiel transmembranaire s'accroit: de -40 mV, il peut atteindre jusqu'à -80 mV. L'amplitude de cette hyperpolarisation varie selon l'energie lumineuse contenue dans la zone de l'image analysée par le segment externe des photorécepteurs.

Regardons de plus près ce qui se passe au niveau de la synapse (voir schema). Pour que le neurotransmetteur soit liberé par le photorécepteur, il faut que le potentiel transmembranaire au niveau de la synapse atteigne un certain seuil de dépolarisation. La quantité augmente ensuite en fonction du niveau de dépolarisation. Le photorécepteur plongé dans le noir est perpétuellement dépolarisé, son neurotramnsmetteur est donc libéré en permanence. A la lumière en revanche, l'hyperpolarisation réduit cette libération. Pour résumer: le photorécepteur est inhibé à la lumiere et excité dans le noir.

 

Différences entre cônes et bâtonnets

Les deux types distincts de photorécepteurs contenus dans la rétine de l'oeil humain diffèrent, on l'a vu, par leur segment externe et leur synapse. Mais ce n'est pas tout. Ils diffèrent aussi par leurs propriétés d'absorbtion. Il existe 125 millions de bâtonnets et 5 millions de cônes environ. Les cônes sont essentiellement situés au centre de la rétine et les bâtonnets sur les pourtours.

Il n'existe qu'une seule cathégorie de batonnets mais trois de cônes. Le pigment unique du bâtonnet à son taux maximal d'absorption vers 499nm (voir longueur d'onde). Les trois classes de cônes ont des pigments dont l'absorption maximale se situe dans trois régions du spectre visible, c'est à dire trois longueurs d'ondes différentes. Longueur d'ondes courtes,420 nm ; moyennes, 530 nm et grandes 565 nm. Ces trois cathégories permettent aux humains de voir les couleurs. On dit que l'homme est trichromate. N'importe quelle couleur peut être reproduite par la conjugaison de ces trois teintes en proportions choisies.

On peut également notter que les cônes réagissant à une courte longueur d'onde sont trés minoritaires et ne représentent que 1% de la totalité des cônes.