Docteur Damien Gatinel

L’astigmatisme est un défaut optique de l’œil fréquent, qui peut être associé à la myopie ou à l’hypermétropie, et qui provoque un flou visuel non corrigible par un verres sphérique concave ou convexe. L’astigmatisme associé ou non à la myopie, l’hypérmétropie, ou la presbytie est un défaut tout à fait opérable aujourd’hui.

Cette définition relativement simple dissimule la véritable complexité de l’astigmatisme. Les documents qui donnent une description claire de l’astigmatisme sont assez rares.

Par exemple, la plupart des schémas sensés expliquer l’aberration optique causée par l’astigmatisme représentent de façon sommaire un tracé de rayons à travers une lentille torique (pourvoyeuse d’astigmatisme) et qui convergent vers des focales perpendiculaires.

Ces explications sur l’astigmatisme illustrent le danger de l’ « hyper-simplisme » dans l’enseignement de l’optique clinique. La plupart des étudiants en ophtalmologie croient connaître et comprendre les conséquences de l’astigmatisme oculaire. On constate bien souvent qu’en fait, ils éprouvent une certaine difficulté ne serait-ce qu’à en présenter une définition satisfaisante.

Ainsi, même s’il fait partie du quotidien de l’ophtalmologiste, la compréhension des phénomènes optiques réels provoqués par l’astigmatisme est souvent imparfaite, ou repose sur des conceptions erronées (ce qui n’empêche pas d’en effectuer un diagnostic précis et une prescription de correction efficace).

J’ai voulu relever ce challenge pédagogique et exposer ici une méthode didactique et illustrée pour expliquer sans simplifications trop abusives la nature et les moyens de correction de l’astigmatisme oculaire.

L’œil est un système optique complexe destiné à la formation de l’image de la scène observée sur la rétine. Cette image est ensuite échantillonnée par la mosaïque des photorécepteurs rétiniens.

En l’absence d’aberration optique (ni myopie, ni astigmatisme, ect …) la résolution maximale théorique de l’image perçue dépend de la densité de ces photorécepteurs, tout comme la résolution d’un écran est lié au nombre de pixels qu’il comporte.

Au passage, il est intéressant de constater qu’en l’absence de défaut optique, seule l’incontournable diffraction intervient pour réduire la qualité optique de l’œil. Dans des conditions optimales (aucune aberration, et pupille dilatée pour réduire au maximum la diffraction), les dimensions de l’image formée d’une source lumineuse ponctuelle sont du même ordre que celle d’un cône de la fovéa (deux microns environ).

La fovéa est la région de la rétine utile pour la vision précise centrale et où la densité des cônes est maximale. Cette densité autorise une résolution de l’ordre de 20/10. Ce pouvoir de résolution permet à l’œil de séparer deux points séparés par une distance angulaire de 30 secondes d’arc (c’est à dire un cent-vingtième de degré).

L’œil astigmate non corrigé présente une acuité bien inférieure, car il forme une image non fidèle (c’est à dire plus large que ne l’impose la seule diffraction) d’un point source, et ceci explique le flou engendré par l’astigmatisme.

L’astigmate voit flou, mais contrairement à une idée répandue, ne perçoit pas le monde environnant « déformé » sans sa correction optique. Cette « croyance » est probablement née dela constation de la distorsion qu’induisent en revanche les verres de lunettes destinés à la correction de l’astigmatisme, en particulier sur les bords. Ainsi, le peintre El Greco, connu pour sa propension à représenter des personnages effilés et « verticalement disproportionnés » ne sauraient s’expliquer par l’existence d’un astigmatisme chez cet artiste (de plus, la compréhension optique de l’astigmatisme et la mise au point de verres toriques correcteurs est largement postérieure à la Renaissance).

L’astigmatisme peut être régulier ou irrégulier. Nous aborderons ici le cas de l’astigmatisme régulier, ou « defocus cylindrique » qui correspond à l’astigmatisme régulier que l’on peut corriger en lunettes (l’astigmatisme irrégulier correspond à l’ensemble des aberrations optiques de haut degré qui ne sont pas corrigibles par les verres de lunettes).

L’astigmatisme régulier peut être corrigé non seulement par le port d’un verre de lunette, mais également par celui d’une lentille de contact torique, ou la réalisation d’une chirurgie réfractive appropriée (laser le plus souvent, implant torique, incisions cornéennes relaxantes plus rarement).

L’astigmatisme est un défaut optique complexe. Cette complexité est liée à la difficulté à représenter de manière tri-dimensionelle l’effet provoqué par cette aberration. Autrement dit, il est difficile d’effectuer une juste représentation du trajet erroné des rayons lumineux réfractés par un système entaché d’astigmatisme.

Pour comprendre la nature de l’astigmatisme régulier, il suffit de se rappeler que la puissance optique d’une lentille dépend de sa courbure. Plus celle-ci est élevée, plus la distance focale sera courte.

La figure suivante représente trois sections de lentilles de puissance différente. Elles ne focalisent pas à la même distance.

Imaginons une lentille dont la courbure varie régulièrement selon les méridiens, entre deux méridiens de puissance extrêmes perpendiculaires entre eux ; une telle lentille est dite torique. Elle peut être vue comme un assemblage continu de sections de lentilles de puissance variable.

Elle ne peut faire d’un point source une image ponctuelle, car les rayons réfractés par la lentille iront focaliser à une distance différente selon le méridien qu’ils auront traversé. Ainsi, il n’existe pas de plan idéal pour recueillir l’image d’un point (même si comme nous le verrons bientôt, certains plans sont meilleurs que d’autres).

La plupart des représentations du trajet optique formé par un système pourvoyeur d’astigmatisme se limitent à la description du trajet des rayons réfractés par ce même système. Nous ferons de même, mais en ajoutant de la couleur et de la perspective.

Dans cet exemple, la lentille est plus courbe en vertical, et la lumière réfractée par le méridien vertical converge en avant de celle réfractée par le méridien horizontal;

Il en résulte une figure relativement complexe, qui ressemble un peu à un empennage d’avion (rappelons que nous n’avons représenté que le trajet des rayons lumineux selon les deux méridiens extrêmes).

Imaginons maintenant que l’on déplace un écran le long de ce train de lumière. Il existe des positions « remarquables » où l’on observe une tâche de diffusion optique particulière…

Et voilà d’où proviennent ces fameuses images de focales en forme de « trait »..: