La nuit tous les chats sont gris.

Cette expression dont on trouve trace dès le XVème siècle, prévient les bonnes gens que sans "lumière" sur les faits toute situation peut vite devenir confuse… mais elle relève également d’une observation scientifique que l’on peut expliquer facilement. En effet par faible luminosité, la nuit, nous ne percevons plus les couleurs… Et pourtant elles existent toujours, la lumière blanche, de la lune par exemple, contenant toutes les longueurs d’ondes.

Explications…

Le fond de notre rétine est une surface sensible à la lumière car tapissée de cellules photoreceptrices de deux types : les cônes et les bâtonnets. Ces cellules sont formées de nombreux replis membranaires ou disques. C’est enchâssé dans ces disques membranaires que se situent les « pigments protéiques photosensibles », le secret de notre vision... [En effet, lorsqu’un photon percute une de ces protéines sa conformation change, ce qui permet la transmission d’un signal (via une protéine G), il s’en suit une modification des courants ioniques qui aboutit à une hyperpolarisation : départ d’un signal électrique qui sera traité par le cerveau…]

Mais je digresse, pour bien comprendre détaillons un peu ces deux types de cellules…

Les cônes, au nombre de 5 millions par rétine chez l’homme se situent principalement au centre de la rétine. Il en existe trois types selon le pigment présent dans les disques, chacun étant spécialisé dans une longueur d’onde : le bleu, le vert et le rouge… [*1] Ils sont donc responsables de la vision en couleurs et leur densité fait qu’ils sont également responsables de l’acuité visuelle (de jour en tout cas)… Le nombre de disques membranaires est cependant relativement faibles (100 environ), il y’a donc peu de pigments photosensibles dans ces cellules.

Les bâtonnets, sont beaucoup plus nombreux (125 millions chez l’homme) et situés plutôt en périphérie. Il n’en existe qu’un seul type, dont le pigment, la rhodopsine, a un maximum d’absorption à 496nm (bleu-vert). La différence qui nous intéresse se situe dans le nombre de disques membranaires dont le nombre s’élève à environ 900 par cellules. Le pigment photosensible est donc beaucoup plus présent et la sensibilité lumineuse de ce type de cellules plus élevée (1000 fois plus que pour un cône).

Conséquence de cela, par une faible luminosité, seules les cellules les plus sensibles entrent en action : les bâtonnets. Il en résulte une vision en noir et blanc avec une bonne acuité périphérique (et oui la nuit notre vision est meilleure en périphérie…), c’est la vision scotopique (du grec skotos, obscurité), par opposition à la vision photopique. Et voilà pourquoi par faible luminosité tous les félidés nous apparaissent en monochromie…

Un test amusant pour vérifier…
Il vous faut un cobaye (humain), quelques crayons de couleur, et une feuille de papier… Asseyez votre cobaye, et demander lui de regarder droit devant lui, repérez alors les limites de son champ de vision en déplaçant votre doigt du centre vers la périphérie jusqu’à ce que le cobaye ne vois plus votre doigt.

Prenez alors une feuille de papier ou un écran derrière laquelle vous cachez les crayons, et tenez celui-ci dans la périphérie du champ de vision. Montrez ensuite un crayon au hasard et demandez à votre cobaye de quelle couleur il s’agit (Il a de fortes chance de se tromper).

Recommencez avec une autre couleur pour augmenter la puissance statistique du test et son effet humoristique…

Quelques chiffres sur la sensibilité lumineuse :

• L'œil humain atteint une sensibilité de 10^-14 W, ce qui correspond à l'incidence de quelques photons, ou encore l'intensité lumineuse d'une bougie à 16 km…
• Après 45 mn d’obscurité la sensibilité est maximale (environ un million de fois plus élevée qu'immédiatement après avoir quitté une zone éclairée) car toutes les rhodopsines ont retrouvé leur conformation de départ.
• Entre le noir absolu et le blanc, l'œil humain peut distinguer environ 30 à 40 niveaux de gris différents.
• Le daltonisme est un défaut de vision des couleurs liée à une anomalie des cônes (rouges principalement) touchant 8% des hommes et un peu moins de 1 % des femmes.

Pour en savoir plus : les photorecepteurs sur le site « le cerveau à tous les niveaux »  

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[*1] : Des recherches actuelles montrent l’existence d’un quatrième type de cônes sensibles aux oranges chez 10% des hommes et 50% des femmes.