Vision et chirurgie réfractive
Vision et défauts optiques de l’œil
Comprendre les amétropies et leurs corrections
La vision est un phénomène complexe comportant une étape optique dont la bonne réalisation conditionne la netteté de l’image perçue. La lumière captée par l’œil doit être focalisée sur la rétine pour y former une image aussi nette que possible. Les défauts optiques de l’œil — les amétropies : myopie, hypermétropie, astigmatisme et presbytie — affectent cette étape optique et induisent un flou de l’image rétinienne.
L’objectif principal de la chirurgie réfractive au laser est de rendre, grâce à une opération des yeux réalisée sous simple anesthésie locale (gouttes oculaires), une indépendance accrue voire totale à sa correction au patient dépendant d’un équipement optique en lunettes ou lentilles de contact.
Vision de l’œil sain
Pour comprendre les défauts optiques de l’œil — que l’on appelle « erreurs réfractives » ou amétropies — il est essentiel de connaître les principales caractéristiques et performances « normales » d’un œil sain, et de simplifier les processus et phénomènes optiques impliqués dans la perception visuelle.
Les étapes de la vision humaine
L’œil humain est doté d’un système optique complexe dont le rôle est de capter la lumière émise par le monde environnant afin d’en produire une représentation sous forme de sensation visuelle. La vision est un sens élaboré, mettant en jeu de nombreux évènements de nature complexe. Elle fait intervenir une cascade d’évènements amorcée par la captation de photons provenant de la cible observée, et achevée par une sensation visuelle née de l’activation de structures neuronales spécialisées du cortex occipital.
Étape optique
La première étape comporte les réfractions successives au travers des interfaces optiques de l’œil (film lacrymal, cornée, cristallin, vitré) des ondes lumineuses jusqu’aux photorécepteurs rétiniens. Cette étape est cruciale car elle conditionne la qualité de la vision chez les sujets indemnes de pathologies des voies visuelles. La qualité de la réfraction des rayons lumineux est essentielle à l’obtention d’une vision nette.
Étape neurosensorielle
L’étape suivante vise à convertir le signal lumineux en signal électrique, qui sera transmis au cerveau pour activer les aires visuelles et provoquer la sensation visuelle. La vision est le sens qui sollicite le plus le cerveau. L’œil est avant tout un « capteur de lumière », mais il existe un codage relativement complexe de l’information visuelle dès sa réception au niveau de la rétine.
À noter : La résolution d’un instrument optique ne dépend pas uniquement de la qualité des lentilles : la qualité du capteur où se forme l’image est également cruciale. La densité en photorécepteurs rétiniens conditionne l’obtention d’une bonne « finesse » de l’image, c’est-à-dire d’une bonne acuité visuelle.
Les acteurs de la vision
On distingue les éléments réfractifs (cornée et cristallin) qui dévient la lumière vers la rétine et le capteur (la rétine). L’œil est muni d’un diaphragme (la pupille irienne) situé entre la cornée et le cristallin.
Éléments optiques : cornée et cristallin
Les principaux acteurs de l’étape optique de la vision sont la cornée et le cristallin. Par analogie avec un appareil photographique, l’objectif de l’œil humain est constitué de ces deux lentilles. Ces tissus ont pour rôle essentiel de faire converger la lumière captée vers la rétine. Entre les deux se trouve un diaphragme, la pupille irienne, dont le diamètre varie pour réguler la quantité de lumière transmise.
La cornée
Le « hublot transparent » à l’avant de l’œil possède une puissance optique fixe. Elle assure environ 2/3 du pouvoir optique de l’œil grâce à la différence d’indice de réfraction entre l’air et le tissu cornéen. C’est sur la cornée qu’agit la chirurgie réfractive au laser.
Le cristallin
La lentille interne dispose d’une focale variable permettant la « mise au point » : c’est l’accommodation, utilisée pour la vision de près. Structure souple (jusqu’à la presbytie) et transparente (jusqu’à la cataracte), la lentille interne peut modifier son pouvoir optique selon les besoins visuels.
La pupille
Le diaphragme naturel de l’œil, situé dans l’iris, régule la quantité de lumière entrant dans l’œil. Son diamètre varie de 2 mm en lumière intense à 8 mm dans l’obscurité, influençant la profondeur de champ et les aberrations optiques.
Principe de la correction laser
Les opérations au laser intéressent la cornée : le laser excimer délivre un profil d’ablation qui modifie sa courbure pour compenser le défaut à corriger. Une réduction de la courbure corrige la myopie, une augmentation corrige l’hypermétropie, une égalisation corrige l’astigmatisme, et l’induction d’une courbure variable (multifocalité) permet de traiter la presbytie.
Le capteur de lumière : la rétine
La rétine est une membrane multicouche tapissant l’intérieur de la paroi oculaire, contenant des éléments photosensibles appelés photorécepteurs. La fovéa est la région centrale où se projette la partie centrale du champ de vision. Elle est tapissée de cônes, cellules photosensibles responsables de la vision des détails et des couleurs.
Rétine et performance visuelle
La rétine possède un nombre limité de photorécepteurs par unité de surface, comparables aux « pixels » d’un capteur numérique. L’espacement et la taille des cônes (2,5 à 3 microns) sont optimaux dans la fovéa. La densité des cônes au centre de la fovéa permet d’atteindre une résolution maximale, exprimée en dixièmes d’acuité visuelle.
L’angle minimal de résolution (MAR) est de 30 secondes d’arc pour l’œil humain, soit une acuité visuelle théorique pouvant atteindre 20/10. Une acuité de 10/10 à 12/10 avec correction est considérée comme normale.
Attention : l’amblyopie
L’amblyopie est une affection correspondant à un mauvais « décodage » de l’image au niveau des aires visuelles. Elle survient quand un défaut optique n’est pas dépisté dans l’enfance (souvent le cas pour un astigmatisme unilatéral). Les voies visuelles poursuivant leur maturation jusqu’à 6 ans environ, un œil non corrigé précocement peut subir une perte irrémédiable de dixièmes. Un dépistage précoce et une rééducation spécifique permettent généralement d’empêcher son développement.
Les défauts optiques de l’œil
Les défauts optiques sont liés au fait que tout ou partie des rayons lumineux sont focalisés en dehors du plan de la rétine. La réfraction par la cornée et le cristallin n’est pas optimale vis-à-vis de la longueur de l’œil : on parle d’erreur réfractive ou d’amétropie.
| Type d’amétropie | Mécanisme | Correction laser | En savoir plus |
|---|---|---|---|
| Myopie | Œil trop long, focalisation en avant de la rétine | Aplatissement cornéen (réduction de courbure) | Page myopie |
| Hypermétropie | Œil trop court, focalisation en arrière de la rétine | Bombement cornéen (augmentation de courbure) | Page hypermétropie |
| Astigmatisme | Courbure irrégulière, absence de focalisation ponctuelle | Régularisation de la courbure cornéenne | Page astigmatisme |
| Presbytie | Perte d’élasticité du cristallin, défaut d’accommodation | Induction de multifocalité cornéenne | Page presbytie |
Amétropies sphériques : myopie et hypermétropie
En cas d’amétropie sphérique, tout se passe comme si on avait reculé ou avancé l’écran recueillant la lumière d’un projecteur : l’image devient d’autant plus floue que l’écran s’écarte de sa position initiale (voir les causes de la vision floue du myope). La rétine n’est pas dans le plan où l’image est la plus nette.
La myopie
L’œil myope présente une longueur axiale excessive : il est « trop long ». Le plan de l’image la plus nette est situé en avant de la rétine. L’image formée sur la rétine est floue.
Correction : verre concave (plus mince au centre) ou aplatissement cornéen au laser, qui fait diverger les rayons avant qu’ils ne frappent la cornée.
L’hypermétropie
L’œil hypermétrope est « trop court » : les rayons lumineux ne convergent pas assez vite et se focalisent en arrière de la rétine. Le système optique de l’œil n’est pas assez puissant pour sa longueur axiale (distance à la rétine).
Correction : verre convexe (« loupe ») ou bombement cornéen au laser, qui fait converger les rayons avant qu’ils n’atteignent la cornée.
Pourquoi « sphérique » ? Les verres correcteurs nécessaires peuvent être obtenus à partir de segments de sphère grâce à leur symétrie de révolution. La puissance de ces verres s’exprime en dioptries (D), à ne pas confondre avec les dixièmes d’acuité visuelle.
Amétropies cylindriques : l’astigmatisme
Les amétropies cylindriques regroupent les astigmatismes simples et composés. L’astigmatisme est dû à une variation excessive de la courbure de la cornée et/ou du cristallin entre les méridiens. La lumière n’est plus focalisée sur un point, ce qui cause le flou visuel.
Origine du terme « astigmatisme »
L’absence de focalisation ponctuelle — propriété appelée « stigmatisme » en optique — donne son nom au défaut : a-stigmatisme (absence de stigmatisme). La géométrie du verre correcteur est assimilable à une portion de cylindre ou de tore, d’où le terme « cylindrique ». Le verre possède une géométrie destinée à compenser les variations de courbure de la cornée et/ou du cristallin.
En résumé
La vision est un phénomène complexe que l’on peut scinder en deux étapes :
1. L’étape optique
Elle assure le transport des rayons lumineux (photons) émis par la source observée vers la rétine, via la cornée et le cristallin.
2. L’étape cognitive
Elle fait intervenir la rétine, les voies visuelles (codage en influx neuronal) et les aires cérébrales occipitales (décodage produisant la sensation visuelle).
En cas d’erreur réfractive, l’étape optique est altérée. Pour un œil myope, hypermétrope ou astigmate non corrigé, la vision est floue car l’image n’est pas correctement projetée sur les photorécepteurs de la fovéa. La chirurgie réfractive a pour but de corriger les anomalies optiques et de parfaire l’étape optique de la vision.
Références scientifiques
Publications sur l’optique oculaire et les aberrations
Gatinel D, Malet J, Hoang-Xuan T, Azar DT. Corneal asphericity change after excimer laser hyperopic surgery: theoretical effects on corneal profiles and corresponding Zernike expansions. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2004;45(5):1349-1359.
PubMed — Modélisation des profils cornéens et aberrations optiques
Gatinel D, Hoang-Xuan T, Azar DT. Determination of corneal asphericity after myopia surgery with the excimer laser: a mathematical model. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2001;42(8):1736-1742.
PubMed — Modèle mathématique de l’asphéricité cornéenne post-chirurgie
Gatinel D, Azar DT, Dumas L, Malet J. Effect of anterior corneal surface asphericity modification on fourth-order Zernike spherical aberrations. J Refract Surg. 2014;30(10):708-715.
PubMed — Relation entre asphéricité et aberrations sphériques
Gatinel D, Rampat R, Dumas L, Malet J. An efficient method to predict the visual outcomes of combined spherocylindrical refraction and higher-order aberration corrections. Transl Vis Sci Technol. 2022;11(3):21.
PubMed — Prédiction des résultats visuels par analyse du front d’onde
Gatinel D, Debellemanière G, Saad A, Dubois M, Rampat R. Determining the Theoretical Effective Lens Position of Thick Intraocular Lenses for Machine Learning–Based IOL Power Calculation and Simulation. Transl Vis Sci Technol. 2021;10(4):27.
PubMed — Position effective de lentille et calcul de puissance d’implant
Pour approfondir
Pr Damien Gatinel
Chef du service de chirurgie antérieure et réfractive
Fondation Rothschild, Paris • www.gatinel.com
Les commentaires sont fermés.