Préparation microscopique des cellules du cristallin Dans le cadre du nouveau programme de première S

Liaison avec le programme

Niveau concerné : 1ère S
Partie du programme : Thème 3 - C
De l’oeil au cerveau : quelques aspects de la vision

Les notions d’optique de la vision sont étudiées en physique, ainsi que quelques données essentielles sur la lumière et la couleur. Sans chercher à proposer une étude exhaustive de la physiologie de la vision, cette thématique est abordée selon trois approches qui associent des aspects scientifiques et des implications en matière de santé.
Le cristallin : une lentille vivante
Le cristallin est l’un des systèmes transparents de l’œil humain. Il est formé de cellules vivantes qui renouvellent en permanence leur contenu. Les modalités de ce renouvellement sont indispensables à sa transparence.
Des anomalies de forme du cristallin expliquent certains défauts de vision. Avec l’âge sa transparence et sa souplesse peuvent être altérées.
Convergences. Physique : optique géométrique, fonctionnement optique de l’oeil.
Pistes. Les traitements des déficiences du cristallin.
Recenser, extraire et organiser des informations et/ou manipuler (dissection, maquette et/ou recherche documentaire) pour :
- localiser et comprendre l’organisation et le fonctionnement du cristallin ;
- comprendre certains défauts

Place dans la progression :

La préparation de cristallin intervient après dissection de l’œil et constat des propriétés du cristallin, dont la transparence.

Problème à résoudre

Comment expliquer la transparence du cristallin ?

Notions, compétences

Notions- Le cristallin est l’un des systèmes transparents de l’œil humain. Il est formé de cellules vivantes
Compétences EMPLOYER DES TECHNIQUES D’OBSERVATION

  • REALISER UNE DISSECTION :



• Réalisation de la dissection selon les consignes données

• Mise en évidence de la ou des structures recherchées

• Intégrité des structures anatomiques à observer ainsi que de leurs relations

• Propreté du champ de dissection

• Rangement du matériel de dissection après nettoyage

  • REALISER UNE PREPARATION MICROSCOPIQUE :



• Repérage de l’objet à préparer

• Prélèvement de l’objet indiqué, selon les consignes données

• Obtention d’une préparation favorable à l’observation (finesse ou dilacération ou étalement…)

• Répartition du liquide de montage (éventuellement un colorant) entre lame et lamelle

• Netteté et propreté de la préparation réalisée

  • UTILISER LE MICROSCOPE : Classique



• Réalisation des réglages (éclairage, diaphragme, condenseur …)

• Utilisation des objectifs (ordre croissant des grossissements, choix adapté, mise au point)

Utilisation du dispositif de polarisation (analyseur, platine tournante)

• Recherche puis centrage de la région la plus favorable de l’objet

• Remise du microscope dans l’état initial : "prêt à l’emploi"

Activité

  • Durée  : 1h à 1h30
  • Coût  : : 3,10 € par binôme
  • Sécurité  : Les risques liés à l’ESB demandent de prendre certaines précautions quant au matériel biologique utilisé.
    Les yeux de certaines espèces sont en effet classés comme Matériel à Risque Spécifié et à ce titre leur utilisation est interdite.
    Sont interdits d’utilisation :
Matériel concerné Espèce bovine Espèces ovine et caprine
Cervelle et yeux Le crâne, à l’exclusion de la mandibule, y compris la cervelle et les yeux, des bovins âgés de plus de 12 mois. Le crâne :

• y compris les yeux mais à l’exclusion de la cervelle, des ovins et caprins âgés de moins de 6 mois.

• y compris les yeux et la cervelle, des ovins et caprins âgés de 6 mois et plus.

• y compris les yeux et la cervelle, des ovins et caprins nés ou élevés au Royaume-Uni, quel que soit leur âge.

Sources : site Risque et sécurité en SVT ; site du Ministère de l’Agriculture
Il conviendra donc d’utiliser du matériel acheté auprès d’un professionnel agréé. Les grands fournisseurs livrent souvent des yeux de Veau.
A défaut, il est possible d’utiliser un œil de « poisson ».

  • Matériel et ressources :
    -  Cristallin (obtenu après dissection)
    -  Lame de rasoir
    -  Pince fine
    -  Bleu de méthylène
    -  Lames et lamelles
    -  Microscope
  • Déroulement de l’activité :

Protocole (très classique) :
-  En le maintenant avec la pince, faire des coupes fines dans le cristallin
(pour plus de facilité, on peut d’abord le couper en deux et le poser sur la tranche, de façon à ce qu’il soit plus stable :

)

Pour plus de facilité, j’ai utilisé la technique du « hachis », c’est-à-dire donné des coups de lame de rasoirs au hasard.

-  Déposer les fragments les plus fins sur une lame dans une goutte de bleu de méthylène ou les laisser dans un verre de montre avec du bleu de méthylène avant de monter dans une goutte d’eau
-  Recouvrir d’une lamelle – il est possible d’écraser pour disjoindre les fibres si les fragments sont trop épais.
-  Observer au microscope

Communication des résultats

-  Dessin d’observation
-  Capture d’image numérique
Dans les deux cas, les légendes (cytoplasme, membrane plasmique) permettront d’identifier les fibres observées comme étant des cellules.

Évaluations possibles

-  Suivi de protocole (dissection, préparation microscopique)
-  Dessin d’observation

Commentaires

Le cristallin est une lentille biconvexe transparente. Il est déformable lors de l’accommodation pour focaliser l’image sur la rétine.
Il est enfermé dans une capsule mince et transparente et maintenu par les ligaments suspenseurs. Il n’est pas vascularisé.

Il est formé
-  D’un épithélium : une seule couche de cellules cubiques. Ces cellules se divisent pour renouveler les fibres du cristallin
-  Les fibres du cristallin, superposées en pelures d’oignons. Ces cellules sont anucléées et n’ont que peu d’organites. Elles renferment des protéines : les cristallines, qui sont transparentes et ont une activité enzymatique permettant de produire de l’énergie à partir de sucres.


(logiciel l’œil,P. Perez, académie Toulouse)

Complément : un article de la Recherche

Résultats

L’aspect fibreux se repère assez facilement, même sur une coupe épaisse.
On verra aussi aisément l’organisation en couches.

(x600)

On remarque donc que
- Le cristallin est formé de cellules fibreuses,
- Que ces cellules ne contiennent pas de noyau, contrairement aux cellules animales habituelles. L’absence d’organites explique leur transparence.

Point positif

Cette préparation est un des rares exemples qui permet chez l’animal de passer concrètement de l’échelle de l’organe à l’échelle de la cellule : l’élève voit l’organe puis en observe les cellules. Cela n’est généralement possible que pour le végétal, les préparations à partir de l’animal étant trop difficiles techniquement du fait de la mollesse des tissus.

Difficultés

• Les yeux n’étant pas frais et souvent livrés conservés dans l’alcool, le cristallin est opaque. On n’illustrera donc pas directement la transparence du cristallin et ses propriétés de lentille. Seul un œil très frais, prélevé et disséqué peu après l’abattage, permet d’avoir un cristallin transparent.

C’est le cas sur les images ci-dessous, obtenues par S. Redon

Le même cristallin comprimé :

La conservation dans l’alcool opacifie les milieux transparents de l’œil. Il vaudra mieux conserver les yeux au congélateur. Le froid va aussi opacifier le cristallin mais il semble (bien que je n’aie pas pu le vérifier par moi-même) qu’on puisse retrouver de la transparence en remettant les yeux à température ambiante.

• La principale difficulté, classique, est d’obtenir une coupe assez fine, favorable à l’observation.

• Une autre difficulté sera pour l’élève de reconnaitre dans ces fibres des cellules, dans la mesure où elles sont énucléées et par définition transparentes, pauvres en organites. Mais c’est justement ce à partir de quoi on pourra réfléchir pour expliquer la transparence.

J’ai pu trouver des noyaux dans certaines préparations. Ces cellules ne sont pas cubiques donc ne semblent pas être celles de l’épithélium. Il doit s’agir de cellules en cours de différenciation.

(x600)

Utilisation de l’œil de « Poisson »

Le cristallin sera alors sphérique et que l’accommodation se fait par déplacement du cristallin et non par sa déformation.
- Protocole de dissection de l’œil de Thon

Exemple : le cristallin de Congre :

Le cristallin de Congre que j’ai obtenu semblait comporter une couche gélatineuse (à droite sur l’image suivante) autour d’un noyau solide (à gauche).

Fibres de cette partie centrale :
(x400)
On trouve des fibres, dont le bord est crénelé.

Dans la partie gélatineuse, on peut trouver d’autres fibres qui sont je suppose les fragments de la capsule du cristallin :
(x100)

Avantages par rapport aux yeux de Mammifère

Pas de risques d’ESB ; le Poisson étant frais, le cristallin est souvent encore transparent.

Difficulté

L’extraction de l’œil est difficile (et malodorante) ainsi que la préparation microscopique du cristallin, en partie gélatineux et collant.

- Télécharger la fiche d’activité

B. Boucher

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