Résumé scientifique. L’astigmatisme est un défaut optique tridimensionnel : la puissance de l’œil dépend du méridien considéré. Sa description exige de distinguer cylindre, axe, régularité et contributions cornéennes ou internes.
Auteur et révision. Damien Gatinel, MD, PhD — dernière révision médicale : 19 août 2026.
Publications de référence.
- Langenbucher A et al. Deciphering corneal astigmatism: calculation pitfalls and how to avoid them. J Cataract Refract Surg, 2025.
- Optimizing IOL Calculators with Deep Learning Prediction of Total Corneal Astigmatism. J Clin Med, 2024.
- Differences Between Keratometry and Total Keratometry Measurements. Am J Ophthalmol, 2024.
Astigmatisme : comprendre un défaut optique tridimensionnel
L’astigmatisme est souvent présenté comme une simple « déformation » de la cornée. Cette image est utile mais incomplète. La puissance optique varie selon l’orientation, la cornée possède une face antérieure et une face postérieure, et le cristallin peut aussi contribuer à l’astigmatisme oculaire. Cette page développe les notions de méridiens, de conoïde de Sturm, de toricité, de cylindre et d’axe.
Choisir le bon niveau de lecture. Pour une première explication, consulter la page générale destinée aux patients. Pour savoir comment une indication est posée, voir la chirurgie de l’astigmatisme. Les pages sur les définitions et formulations, l’astigmatisme cornéen et l’erreur d’axe prolongent cette analyse.
1. Astigmatisme : définition générale
L’astigmatisme est en ophtalmologie un défaut optique de l’œil fréquent, correspondant à une amétropie dite cylindrique, qui peut être associée aux amétropies dites sphériques (myopie ou hypermétropie), et qui provoque un flou visuel non corrigible par un verre sphérique seul. L’astigmatisme requiert en effet une correction par un verre dit « cylindrique » (cylindre), une lentille torique ou un implant torique. L’astigmatisme peut être :
- Isolé (astigmatisme simple)
- Associé (astigmatisme composé) à la myopie, l’hypermétropie, et/ou la presbytie
C’est un défaut tout à fait opérable en chirurgie réfractive et en chirurgie de la cataracte.
Astigmatisme régulier vs irrégulier
L’astigmatisme peut être régulier ou irrégulier. Cette page aborde le cas de l’astigmatisme régulier (ou « défocus cylindrique ») qui correspond à l’astigmatisme 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. Les implants toriques ne corrigent que l’astigmatisme régulier.
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 par une chirurgie réfractive appropriée (le plus souvent au laser, plus rarement par implant torique ou par incisions cornéennes relaxantes).
2. Astigmatisme : un défaut optique tridimensionnel
Pour appréhender l’astigmatisme, il faut raisonner dans les trois dimensions de l’espace. Une coupe de l’œil permet de représenter schématiquement le trajet des rayons lumineux dans les yeux myopes, emmétropes ou hypermétropes.
Dans un œil astigmate, la réfraction des rayons lumineux varie avec le méridien considéré ; un œil peut être emmétrope selon une direction (ex. : méridien horizontal) et myope (ou hypermétrope) selon une autre (ex : méridien vertical). Dans un œil astigmate, on distingue deux méridiens particuliers, qui sont mutuellement perpendiculaires : ce sont les méridiens de puissance extrême : l’un est le plus puissant (vergence maximale), l’autre le moins puissant (vergence minimale).
L’œil astigmate présente un défaut optique (amétropie) dont la particularité est de varier selon l’axe du méridien considéré. Tous les méridiens peuvent être trop puissants (myopie), mais présentent une variation de puissance entre eux. L’œil présente alors un astigmatisme dit « myopique composé ».
3. Astigmatisme : notions élémentaires
3.1 Astigmatisme : absence de stigmatisme
L’œil est un système optique complexe destiné à former l’image de la scène observée sur la rétine. Cette image est ensuite échantillonnée par la mosaïque des photorécepteurs rétiniens. Si l’image formée sur la rétine est fidèle, la vision est nette. En assimilant l’objet regardé à un point : si l’image de ce point est elle-même un point (tous les rayons se coupent en un point) et qu’elle se forme sur la rétine, alors la vision de ce point est fidèle. La propriété d’un système optique à faire d’un point objet un point image s’appelle le stigmatisme. On devine que l’astigmatisme (« a » privatif) correspond à l’absence de stigmatisme ; cette déperdition du stigmatisme réduit la qualité de l’image et explique le flou visuel provoqué par l’astigmatisme. En l’absence de défaut optique, seule la 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 un peu élargies, mais son diamètre est du même ordre que celui 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 (acuité visuelle) de l’ordre de 20/10.
⚠️ Idée reçue : l’astigmate voit-il « déformé » ?
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 de la constatation de la distorsion qu’induisent les verres de lunettes destinés à la correction de l’astigmatisme, en particulier sur les bords. Ainsi, les caractéristiques des œuvres du 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.
3.2 Effet de l’astigmatisme sur le trajet optique
L’astigmatisme est un défaut optique complexe. Cette complexité est liée à la difficulté à représenter tridimensionnellement l’effet provoqué par cette aberration. 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. On peut ainsi rapprocher courbure et puissance d’une lentille ; pour une lentille pourvoyeuse d’astigmatisme, la courbure (et donc la puissance optique) varie entre les méridiens.
L’image d’un point sera formée ponctuellement dans un plan (appelé plan focal, puisqu’il correspond au foyer de la lentille). Ce plan est d’autant plus proche de la lentille que celle-ci possède une courbure importante. Au-delà de ce plan focal, la lumière poursuit son trajet, le faisceau n’étant plus convergent mais divergent.
Imaginons une lentille « solide » dans un espace à 3 dimensions, dont la courbure varie régulièrement selon les méridiens, et ce, entre deux méridiens de puissance extrêmes (le plus puissant et le moins puissant), 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 pas 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 certains plans sont meilleurs que d’autres).
3.3 La conoïde de Sturm
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 entre les deux méridiens extrêmes).
Si l’on poursuit cette méthode en ajoutant les rayons réfractés par d’autres méridiens intermédiaires, on commence à entrevoir la nature complexe du trajet des faisceaux lumineux induits par la réfraction d’une lentille ou d’un dioptre torique. L’enveloppe de l’ensemble des rayons réfractés par un système astigmate est appelée conoïde de Sturm (Sturm conoid).
Plusieurs points sont à noter :
- La forme de la tache focale varie entre l’ellipse plus ou moins allongée, dans l’espace situé en dehors des « focales » principales
- La forme de la tache focale est d’allure globalement ovalaire dans l’espace situé entre les focales
- La réduction de la qualité optique est moindre si l’on recueille l’image du point source dans un plan situé entre les focales principales (zone dite du cercle de moindre diffusion)
4. Classification de l’astigmatisme
Les différents types d’astigmatisme rencontrés en pratique clinique sont classés selon la position des plans des focales principales par rapport à la rétine de l’œil concerné.
| Type d’astigmatisme | Position des focales | Caractéristiques |
|---|---|---|
| Myopique simple | Une focale sur la rétine, l’autre en avant | Un méridien emmétrope |
| Myopique composé | Deux focales en avant de la rétine | Tous méridiens myopes |
| Hypermétropique simple | Une focale sur la rétine, l’autre en arrière | Un méridien emmétrope |
| Hypermétropique composé | Deux focales en arrière de la rétine | Tous méridiens hypermétropes |
| Mixte | Une focale en avant, l’autre en arrière | Rétine au cercle de moindre diffusion |
L’astigmatisme mixte, quand il est modéré, est compatible avec une bonne acuité visuelle non corrigée, car la dégradation du stigmatisme est moindre qu’en cas d’astigmatisme myopique composé. La rétine est en effet située dans la région du cercle de moindre diffusion. Il induit cependant souvent des symptômes de « fatigue visuelle ».
5. Astigmatisme direct et indirect
Par convention :
- Un astigmatisme direct (ou conforme – « with-the-rule » ou WTR) induit une focalisation des rayons de telle sorte que la focale « verticale » est située dans un plan plus éloigné de la pupille d’entrée que la focale « horizontale ». Un astigmatisme direct est engendré par une courbure plus prononcée des méridiens verticaux de la cornée (ou du cristallin).
- Un astigmatisme indirect (ou non-conforme – « against-the-rule » ou ATR) induit une focalisation des rayons de telle sorte que la focale « horizontale » est située dans un plan plus éloigné de la pupille d’entrée que la focale « verticale ». Un astigmatisme indirect est engendré par une courbure moins prononcée des méridiens verticaux de la cornée (ou du cristallin).
Évolution avec l’âge
L’astigmatisme évolue typiquement avec l’âge :
- Chez le nouveau-né : ~40 % ont environ 1 D d’astigmatisme, qui se réduit vers l’âge d’un an
- Enfance/Adolescence : Prédominance de l’astigmatisme direct (cornée plus cambrée verticalement)
- Avec le vieillissement : Shift progressif vers l’astigmatisme indirect (against the rule)
- Données cliniques : À 10-20 ans, 80% d’astigmatisme direct ; après 81 ans, seulement 36%
L’orientation de l’astigmatisme a des conséquences fonctionnelles : l’astigmatisme myopique indirect simple correspond à une situation où l’image rétinienne d’un point est un « trait » vertical pour les objets rapprochés ; cette orientation favorise la perception plus nette des caractères d’imprimerie que si l’image d’un point était un trait horizontal. Un léger astigmatisme inverse myopique est à même de favoriser la lecture sans correction d’un presbyte, sans trop pénaliser la vision de loin.
6. Principes de la correction optique de l’astigmatisme
Pour être efficace, la correction de l’astigmatisme doit :
- Utiliser un verre dit « cylindrique » (ou torique) afin de rétablir le stigmatisme dans un plan focal, c’est-à-dire amener vers un foyer unique les rayons focalisés par l’ensemble formé par la cornée, le cristallin et le verre correcteur
- Utiliser un verre sphérique pour déplacer ce foyer unique dans le plan de la rétine
L’étape numéro 1 suffit dans le cas d’un astigmatisme simple.
L’axe « long » du cylindre (l’axe vertical dans cet exemple) est neutre sur le plan optique. L’axe « court » (horizontal dans cet exemple) correspond à l’axe où la correction optique est maximale. Cet axe est logiquement placé dans la même direction que l’axe le plus plat (celui où il manque une dioptrie), auquel il apporte le gain de puissance optique nécessaire à la correction de l’astigmatisme.
Correction chirurgicale au laser excimer
7. Principes de la correction chirurgicale de l’astigmatisme
Une stratégie chirurgicale ne se déduit pas du seul cylindre de l’ordonnance. Elle dépend de la structure qui produit l’astigmatisme, de sa régularité, de l’axe, de la stabilité des mesures et de la présence éventuelle d’une myopie, d’une hypermétropie ou d’une cataracte.
| Technique | Cible optique principale | Paramètres déterminants |
|---|---|---|
| LASIK ou PKR | Astigmatisme cornéen régulier, isolé ou associé à une amétropie sphérique | Topographie, tomographie, épaisseur, centrage, axe et compensation de la cyclotorsion |
| Implant phaque torique | Correction intraoculaire chez certains patients, notamment avec forte myopie associée | Profondeur de chambre antérieure, endothélium, dimensionnement et orientation de l’implant |
| Implant torique pseudophaque | Astigmatisme cornéen lors d’une chirurgie de la cataracte | Astigmatisme cornéen total, effet de l’incision, formule de calcul, alignement et stabilité rotationnelle |
| Incisions arciformes | Modification de la courbure cornéenne dans des indications sélectionnées | Architecture cornéenne, profondeur, diamètre, axe et contexte postopératoire ou post-greffe |
La page Chirurgie de l’astigmatisme : laser, implants et bilan présente la démarche clinique complète. Pour la géométrie de la photoablation, voir les profils d’ablation laser et la page LASIK et astigmatisme.
8. Implants toriques : mesure, calcul et alignement
Il n’existe pas de seuil universel à partir duquel un implant torique serait automatiquement indiqué. La décision dépend de l’astigmatisme cornéen total, de sa régularité, de l’effet attendu de l’incision, des objectifs réfractifs et de la reproductibilité des mesures. La face postérieure de la cornée explique une partie des écarts entre kératométrie conventionnelle et astigmatisme cornéen total.
- Mesure : comparer des acquisitions reproductibles et traiter les anomalies de surface oculaire.
- Modèle de calcul : intégrer la cornée postérieure et l’astigmatisme induit par la chirurgie.
- Marquage et orientation : faire correspondre l’axe calculé avec l’axe implanté.
- Rotation postopératoire : analyser vectoriellement le cylindre résiduel avant d’envisager un réalignement.
Approfondir avec les implants toriques, la rotation d’un implant torique et le calculateur de réalignement.
9. Simulation optique : AIOL Sci
La correction optimale de l’astigmatisme lors de la chirurgie de la cataracte nécessite de prendre en compte les caractéristiques individuelles de chaque œil. AIOL Sci permet de simuler le comportement optique de différents implants en fonction des paramètres cornéens spécifiques du patient.
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10. Références
Publications récentes (2024-2025)
- Comparative effectiveness of toric IOLs and LRIs for correction of moderate regular astigmatism during phacoemulsification. Sci Rep. 2025. doi: 10.1038/s41598-025-22858-7
- Li ES, Vanderford EK, Xu Y, Kang PC. Rotational stability of toric intraocular lenses by lens model and haptic design: systematic review and single-arm meta-analysis. J Cataract Refract Surg. 2024;50(9):976-984.
- Chen X, Jiang Y, Gao N, et al. Effectiveness of toric intraocular lens implantation for correcting irregular corneal astigmatism in cataract eyes. Sci Rep. 2024;14:8868. doi: 10.1038/s41598-024-59303-0
- Zhong Y, et al. Femtosecond laser arcuate keratotomy vs toric intraocular lens implantation in cataract surgery: A randomized clinical trial. JAMA Ophthalmol. 2025;143(3):199-206.
- Yen W-T, et al. Femtosecond laser-assisted astigmatic keratotomy versus toric IOL implantation for correcting astigmatism in cataract patients: a systematic review and meta-analysis with trial sequential analysis. Br J Ophthalmol. 2025;109(3):324-332.
- Bonacci E, et al. Toric Aberrometric Extended Depth of Focus Intraocular Lens: Visual Outcomes, Rotational Stability, Patients’ Satisfaction, and Spectacle Independence. J Pers Med. 2025;15(3):88.
Revues et références
- Mohankumar A, Mohan S. Toric Intraocular Lenses. StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023. NCBI Bookshelf
- EyeWiki. Astigmatism Correction at the Time of Cataract Surgery. eyewiki.org
- CRSToday. Myth: Correcting Low Astigmatism During Cataract Surgery Is Unnecessary for Optimal Visual Outcomes. October 2024. crstoday.com
Articles téléchargeables (Gatinel)
Voir aussi : Astigmatisme : explication générale | Chirurgie de l’astigmatisme | Implants toriques | LASIK et astigmatisme | Définitions et formulations | Profils d’ablation laser.
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