Iris et couleur des yeux

Comment nait la couleur des yeux?

  L’iris est le diaphragme de l’œil. Il donne sa couleur aux yeux: bruns (marrons), verts ou bleus. L’iris est un des composants du tissu uvéal de l’œil (uvée), qui comprend également les corps ciliaires et la choroïde. De nombreuses interrogations existent quant à la couleur des yeux, et les possibilités de modifier celle-ci. Il est important de connaître quelques unes des caractéristiques du support anatomique de la couleur des yeux: l’iris.

Géométrie de l’iris

La géométrie de l’iris est celle d’un disque perforé d’une ouverture circulaire appelée pupille. Le diamètre de la pupille varie entre 1mm (conditions de forte luminosité, dites photopiques qui provoquent une constriction de la pupille appelée myosis) et 9 mm (conditions de faibles luminosité, dites scotopiques qui provoquent une dilatation de la pupille – mydriase). Les yeux dont la pupille est large et qui sont pris en photo au flash peuvent apparaître rouges sur le clichés. Cette couleur n’est bien entendu pas liée à la couleur de l’iris mais la retrodiffusion de l’éclairement du fond de l’oeil par un tissu richement vascularisé (rétine). Le diamètre de l’iris est proche de 12 mm. Son épaisseur varie, elle atteint 1.5 mm au niveau de la collerette de l’iris, qui est la zone la plus épaisse et située à environ 1.5 mm du bord pupillaire. La base ou racine de l’iris ne fait en comparaison que 0.5 mm d’épaisseur. Le bord pupillaire de l’iris repose sur la face antérieure du cristallin. L’iris forme une nappe comparable à celle d’un cône tronqué, car le bord  pupillaire est situé dans un plan légèrement plus antérieur que sa racine (en raison de la voussure du cristallin). L’iris représente la frontière entre la chambre antérieure et la chambre postérieure de l’œil. Ainsi, les implants dits « de chambre antérieure » sont insérés et placés en avant de l’iris. Les implants dits « de chambre postérieure » sont insérés en arrière de l’iris, contre le cristallin. Seule la face antérieure de l’iris est accessible à l’examen, et c’est cette face qui  donne sa couleur aux yeux.

Histologie de l’iris

D’avant en arrière, on distingue plusieurs couches.

La couche antérieure de l’iris

Cette fine couche est une extension de la couche stromale : elle est la plus superficielle, et c’est elle qui donne son aspect et sa couleur à l’iris. Elle est composée de diverses cellules : les fibroblastes (qui fabriquent le collagène), des mélanocytes (qui contiennent du pigment). Ces cellules sont insérées dans une trame de fibrilles de collagènes. Les fibres de collagènes ont une orientation plutôt radiaire. Les fibroblastes ont une forme particulière : ces cellules forment de nombreuses interconnexions, qui sont en partie responsables des fines variations du relief cornéen (avec une alternance de petites saillies et de creux ou cryptes), et qui se distribuent de matière aléatoire. Ces structures jouent aussi un rôle dans la couleur apparente de l’iris, car elles provoquent une diffusion de la lumière visible, plus marquée dans les courtes longueurs d’onde (bleu). La densité du réseau formé par les expansions des fibroblastes varie d’un œil à l’autre. Sous la couche la plus superficielle des fibroblastes, se situent les cellules mélanocytaires. Quand elles se groupent en amas, elles forment des petits bourrelets pigmentés comparables à des neavi.

La couche stromale de l’iris et de son sphincter

La couche stromale est constituée de tissu collagène, de cellules pigmentées et non pigmentées. Au niveau de la collerette périphérique, le cercle artériel de l’iris est une structure vasculaire d’où partent les artères de l’iris, qui ont un trajet radiaire dirigé vers le bord pupillaire. Le sphincter de l’iris est un muscle lisse, dont la largeur est d’environ 1mm, et qui est responsable des mouvements de constriction de l’iris (réduction du diamètre de la pupille : le sphincter permet le myosis). Le sphincter est innervé par des fibres parasympathiques. L’épithélium antérieur et le muscle dilatateur A la partie plus profonde de l’iris se situe l’épithélium antérieur, qui est composé en grande partie de cellules myo épithéliales, dont les expansions dirigées vers le stroma forment le muscle dilatateur de l’iris. Du fait de leur orientation radiaire, la contraction de ce muscle provoque une dilatation de l’iris (innervation sympathique). Certains collyres stimulent la contraction de ces fibres, et permettent de dilater la pupille. On appelle certains de ces collyres des collyres « cycloplégiques ». Ils sont utilisés pour l’examen du fond d’œil, et également pour paralyser l’accommodation (étude de la réfraction cycloplégique, que l’on réalise souvent lors du bilan de chirurgie réfractive).

L’épithélium postérieur

L’épithélium irien postérieur est constitué d’une monocouche de cellules pigmentées. La pigmentation de ces cellules décroit en périphérie de l’iris, et cette couche devient alors la couche épithéliale du corps ciliaire. La couche pigmentée, la plus profonde, est celle qui peut laisser son empreinte à la surface du cristallin, lors de la survenue d’accolements répétés avec la face antérieure du cristallin (on appelle ces accolements des synéchies).

Couleur de l’iris/ Couleur des yeux

Avant d’étudier plus spécifiquement les facteurs qui influencent la couleur de l’iris (des yeux), il est important de rappeler quelques informations importantes qui concernent la notion de sensation colorée. La couleur d’une lumière perçue par l’œil (ou plutôt le cerveau) dépend de la ou les longueurs d’onde qui la compose(nt). La couleur d’un objet dépend ainsi de la lumière qu’il émet ou réfléchit et qui est captée par l’œil de celui qui l’observe. La couleur d’un objet est de fait influencée par la lumière qui l’« éclaire ». Dans des conditions habituelles, la lumière qui éclaire notre environnement terrestre est une lumière solaire, qui contient l’ensemble des radiations de la lumière visible (le mélange de ces radiations provoque une sensation de lumière « blanche »). Cueillie d’un pommier, une pomme nous semble verte car les pigments situés dans sa peau absorbent l’ensemble des radiations colorées de la lumière solaire qui l’illumine…sauf les radiations perçues comme vertes. Cette absorption est liée à l’interaction entre les photons et les électrons des atomes constitutifs des pigments concernés et situés dans la peau du fruit. Les radiations vertes sont réfléchies de manière diffuse dans toutes les directions. Si l’on éclaire la même pomme par une lumière rouge, elle apparaitra quasiment noire, car toute la lumière incidente (rouge) sera absorbée par les pigments: il en irait de même avec une pomme rouge éclairée par une lumière verte. Quelle que soit la quantité de lumière qu’il absorbe et réfléchit de manière diffuse, la couleur de l’iris de l’œil dépend avant tout du type de la lumière qu’il reçoit. C’est pour cette raison que les yeux, quelle que soit leur couleur « de base » en lumière naturelle, subissent des changements de tonalité en fonction des ambiances lumineuses (que ce soit en lumière naturelle ou artificielle, etc.). Un objet sombre (morceau de charbon) absorbe quasiment toute la lumière incidente, alors qu’un objet blanc la réfléchit de manière diffuse sans absorption préférentielle (ex : neige). Les mélanocytes de la peau humaine absorbent les ultraviolets et une part importante du spectre visible. Ils assombrissent la peau car celle-ci, absorbant plus de lumière, en réfléchit moins. Un objet qui laisse passer ou réfléchit de la lumière en la diffusant (en l’éparpillant dans toutes les directions) peut avoir un effet sur la perception colorée, s’il diffuse la lumière de manière plus ou moins sélective vis-à-vis de la longueur d’onde . En fonction de la taille des particules qui diffusent la lumière vis-à-vis de celle des longueurs d’onde considérées, certaines radiations colorées seront plus diffusées (déviation de leur trajet) que d’autres : plus l’objet est petit vis-à-vis de la longueur d’onde, et moins il affecte le trajet du rayon incident et réciproquement). Pour une lumière de composition « normale » (ex : lumière naturelle), la couleur de l’iris est influencée par plusieurs facteurs : – La structure et la densité des fibres collagènes du stroma antérieur et de la couche antérieure – La densité en cellules mélanocytaires (cellules pigmentées) – La densité des pigments contenus par les cellules mélanocytaires Schématiquement: – Plus le nombre de cellules mélanocytaires est élevé, plus celles-ci contiennent du pigment, et plus l’iris apparait marron et foncé ; en effet, la lumière incidente est absorbée par ces structures, qui la réfléchissent peu, et apparaissent donc sombres. – Les yeux bleus ont une couche antérieure dépourvue en cellules pigmentées : la lumière est peu absorbée, et elle est réfléchie et diffusée de manière plus marquée par des structures dont les dimensions microscopiques font que les courtes longueurs d’onde (bleu) sont plus diffusées que les longues (diffusion dite de Rayleigh : le bleu est diffusé environ 16 fois plus que le rouge). Ce type de diffusion explique aussi la couleur du ciel : les molécules et atomes présents dans l’atmosphère diffusent plus les radiations de longueurs d’onde bleues que celles de longueurs d’onde rouges. Ainsi, la lumière bleue est plus diffusée dans toutes les directions, et vers le sol, que la lumière composée de longueurs d’onde plus élevées (rouge). Quand on lève les yeux vers le ciel, on reçoit en proportion plus de radiations bleutées, et le ciel nous paraît donc bleu. Le soleil apparait jaune justement parce que les rayons lumineux qui parviennent à l’œil sont « appauvris » en bleu (par diffusion supérieure vis-à-vis des radiations plus longues). Les nuages sont blancs car ils diffusent de manière non préférentielles toutes les couleurs visibles. – Les structures iriennes antérieures diffusent également de manière préférentielle la lumière bleue : en l’absence d’absorption marquée (pas ou peu de mélanocytes), c’est une lumière plus intense et« enrichie » en bleu (relativement) qui revient vers l’œil de l’observateur.

– Les yeux verts sont munis d’iris moyennement pigmentés, qui absorbent une partie de la lumière incidente. Le mélange entre lumière réfléchie et diffusée et l’absorption partielle aboutit à une perception colorée noisette clair à verte. Les variations de couleurs au sein d’un même iris sont expliquées par les variations d’échelle des structures diffusantes, les fluctuations en densité des cellules pigmentées, etc. La lumière qui n’est pas absorbée par la couche antérieure de l’iris ou diffusée en réflexion est transmise plus en profondeur est absorbée par les cellules pigmentées de l’épithélium postérieur. Les yeux albinos, dont la couleur est gris bleutés, sont dépourvus de pigmentation non seulement à l’avant de l’iris (couche antérieure) mais également à sa partie postérieure. Les patients albinos sont photophobes, parce que la lumière qui pénètre l’œil est trop importante.  

Changements de couleur des yeux

De nombreux patients expriment le souhait de changer définitivement de couleur des yeux: dans l’écrasante majorité des cas, il s’agit de patients aux yeux marrons, qui souhaitent avoir les yeux bleus. Parfois, les demandes sont plus particulières, pour obtenir un effet d’éclaircissement, voire une couleur peu naturelle mais spectaculaire. La pose de prothèses d’iris, en avant de l’iris naturel qui est alors masqué, permet de changer le couleur des yeux de manière spectaculaire.Des implants d’iris artificiel ont été proposé et posés (une technique  proposée récemment et dénommée « Bright ocular » repose sur cette approche). L’illusion est assez réussie, même si à faible distance (ou à l’examen à la lampe à fente), l’aspect de la prothèse diffère grandement de celle de la face antérieure de l’iris. Par ailleurs, le diamètre de la pupille (artificielle puisque constituée par un orifice d’environ 4 mm au centre de la prothèse) est fixe. Ceci réduit l’expression du regard qui apparait plus figé, notamment en conditions de faible luminosité.

La comparaison entre une examen de pupillométrie effectué avant et après la pose d’implants d’iris montre la fixité du diamètre de la pupille artificielle de la prothèse d’iris:

Dans un nombre important de cas documentés, cette implantation a occasionné des dégâts irréparables (glaucome sévère induisant une cécité légale dans certains cas). Les autres complications, qui paraissent inéluctables après un certain délai, associent uvéite chronique (frottements entre l’iris et l’implant),  et la perte en cellules endothéliales (cellules situées à la face postérieure de la cornée). L’inflammation intraoculaire générée peut également provoquer une hausse de la pression intraoculaire (glaucome). Lire cette publication scientifique rapportant le taux très élevé (>80%) de complication sévères: https://www.gatinel.com/2020/04/complications-of-cosmetic-iris-implants-a-french-series-of-87-eyes-el-chehab-h-gatinel-d-dot-c-journal-of-cataract-and-refractive-surgery-2020-jan46134-39/ Malheureusement, il n’existe aucune technique fiable, efficace et dénuée de risque pour modifier de manière permanente et définitive la couleur des yeux. L’injection intracornéenne de pigments après tunnelisation au laser femtoseconde (kératopigmentation annulaire) a été proposée plus récemment . Elle s’inspire des techniques de kératopigmentation à visée thérapeutique (tatouage cornéen). Le tatouage avait pour objective de masquer des cicatrices claires sur le tissu cornéen. Le Pr Jorge Alio a décrit une technique au début des années 2000, où le pigment a été injecté dans un tunnel créé par le laser femtoseconde. Ce principe a été repris à visée esthétique.

Si cette technique paraît moins invasive que l’insertion de prothèse d’iris, elle induit une opacification cornéenne définitive annulaire périphérique.

Un laser femtoseconde est utilisé pour créer un tunnel circulaire périphérique, dans lequel une solution de pigments colorés est injecté. Ce laser femtoseconde est le même que celui qui est utilisé pour la chirurgie réfractive (création du capot en LASIK, ou du lenticule en SMILE). Si la tolérance à court terme des pigments utilisés semble bonne, une inconnue persiste pour la le long terme. L’opacification de la périphérie cornéenne peut provoquer une gêne pour examiner certaines structures intraoculaires comme la périphérie rétinienne.

La réduction apparente du diamètre de la pupille peut occasionner une gêne en vision nocturne. Enfin, le résultat cosmétique de ce type de chirurgie est variable; il dépend beaucoup de l’éclairage incident et de l’angle de vue. De face, les résultats sont souvent flatteurs, avec un changement de couleur qui, s’il n’est pas trop extrême, peut avoir l’air assez naturel. Observé de côté, le rendu global demeure imparfait car la teinte est délivrée dans le plan de la cornée; comme avec les lentilles de couleur, le regard peut apparaître comme peu naturel voire « vitreux » (aspect d’oeil de poisson).

  Ceci est particulièrement visible de profil:

  La dépigmentation du feuillet antérieur de l’iris est une autre approche pour modifier la couleur dex yeux. Des études concernant l’utilisation d’impacts de laser Yag sur la couche antérieure de l’iris sont en cours compagnie Stroma médical); ces impacts provoquent une inflammation de cette couche superficielle, et des phénomènes cellulaires impliquant l’action de macrophages recrutés ( et ingérant alors les cellules pigmentaires et la mélanine). Les effets de cette technique semblent limités sur le plan cosmétique, l’iris prenant une teinte plutôt grisâtre que bleue en regard de la zone des impacts. Son efficacité mais aussi son innocuité demeurent à démontrer; cette technique est en cours d’évaluation depuis de nombreuses années, mais n’est pas actuellement disponible en dehors d’essais cliniques réalisés dans certains pays comme les Philippines. Il est bien entendu possible de porter des lentilles de contact « de couleur » pour obtenir, le temps d’une journée, des yeux d’une couleur différente. Rappelons que les lentilles de couleur, comme les lentilles de correction (il existe d’ailleurs des lentilles de correction colorées) sont des dispositifs qui ne doivent être posés que sous contrôle médical et contactologique, et en respectant des règles d‘utilisation et d’entretien très strictes. Le résultat cosmétique de ces procédés est souvent jugé décevant : la couleur « bleue » des yeux n’est pas forcément aisée à reproduire, étant donné le mécanisme optique à l’origine de cette coloration bleutée (diffraction et non pigmentation sélective). Certaines affections oculaires provoquent une modification de la couleur de l’iris: la cyclite de Fuchs est responsable, du côté de l’atteinte, d’un éclaircissement de la couleur de l’iris, en raison de la disparition progressive des cellules pigmentées. On parle alors d’hétérochromie irienne.

L’hétérochromie peut être congénitale, comme dans l’exemple suivant:

      Les collyres contenant des dérivés des prostaglandines, utilisés pour réduire la pression intra oculaire chez les patients atteints de glaucome (ex: latanoprost, formules commerciales: Xalatan, Lumigan, Monoprost, etc.) provoquent une augmentation de la pigmentation irienne, et peuvent ainsi rendre les yeux bleus moins bleus (et les yeux verts plus foncés), voire marron. Cette pigmentation est définitive. Il est préférable d’utiliser une autre classe de collyre anti glaucomateux chez les sujets aux iris bleus, qui souhaitent conserver cette coloration. En chirurgie oculaire, en particulier de la cataracte, une lésion de l’iris peut provoquer une décoloration locale de l’iris. Les modifications permanentes du diamètre de la pupille peuvent également donner une impression de modification de la couleur de l’oeil concerné. Un exemple célèbre est celui du regretté artiste anglais David Bowie, dont les yeux n’étaient pas véritablement vairons; victime d’un traumatisme local dans l’enfance, la pupille de l’oeil gauche de Bowie restée en mydriase (dilatation permanente), ce qui assombrissait l’aspect de cet oeil à la pupille dilatée, vis à vis de l’autre oeil à l’iris clair. Cette particularité donnait l’illusion d’yeux vairons, et une impression d’étrangeté particulière liée à la perception plus ou moins subliminale d’une différence de taille de pupille (anisocorie). Rappelons enfin que la chirurgie réfractive cornéenne (LASIK, PKR, etc.) ne provoque aucune modification de la couleur des yeux!