Daltonisme : comment des lunettes spéciales améliorent la perception des couleurs


Depuis une dizaine d’années, une entreprise high-tech propose des lunettes correctives qui améliorent l’expérience visuelle des daltoniens. Une équipe de recherche franco-américaine a voulu mesurer leur effet sur la perception des couleurs. Et a découvert au passage que celui-ci persistait une fois les lunettes retirées.

L’automne est là. Les forêts ont revêtu leurs plus belles teintes, magnifiées par la lumière dorée de la fin du jour. Magnifique spectacle que l’on savoure avant de plonger dans la grisaille de l’hiver. Et pourtant tout le monde ne peut en profiter. Certaines personnes, présentant une déficience de perception des couleurs, sont privées des nuances de tels paysages. Ils souffrent de ce qu’on appelle communément le « daltonisme », une anomalie chromosomique qui touche environ 6% des hommes et moins de 1% des femmes.

Comment un daltonien voit l'automne (©EnChroma)A quoi est dû le daltonisme ?

La vision des couleurs repose sur un mécanisme sophistiqué. La lumière atteint d’abord la rétine, composée de récepteurs (bâtonnets et cônes) qui convertissent les rayonnements lumineux en signaux électriques. Le cerveau combine ensuite ces signaux pour produire le spectre de couleurs que nous percevons. On distingue trois types de cônes en fonction du pic de sensibilité de leur pigment photorécepteur à une longueur d’onde particulière correspondant au rouge, au vert ou au bleu (trichromatie).

Les déficiences de perception de la couleur les plus courantes résultent d’erreurs dans les gènes qui codent les photopigments. Ces anomalies entraînent une perte d’un type de cône (dichromatie) ou un déplacement du pic de sensibilité du récepteur (trichromatie anormale). Si les « daltoniens », ou trichromates anormaux, ont du mal à distinguer le rouge et le vert, c’est parce que les pics associés à ces couleurs sont trop proches.

> En savoir plus (Wikipedia).

Spécialiste de la perception visuelle, Kenneth Knoblauch, chercheur à Institut de recherche cellule souche et cerveau (SBRI) à Lyon, s’est intéressé au sujet. En collaboration avec une équipe de l’UC Davis-Eye Center, il a étudié l’effet de lunettes correctives pour daltoniens (lire ci-dessous) sur la perception visuelle de personnes trichromates anormales.

Des lunettes correctives pour daltoniens

Les lunettes spéciales utilisées pour l’étude ont été développées en 2010 par le fabricant de peintures américain Valspar et la start-up californienne EnChroma. Ces lunettes sont équipées de verres spéciaux capables de filtrer précisément les longueurs d’onde à la frontière entre les spectres rouge et vert. Résultat, le contraste sur la rétine des personnes souffrant de daltonisme augmente, ce qui améliore leur expérience des couleurs, qui leur apparaissent plus vives.
> Pour en savoir plus : EnChroma.

Pour cette étude, deux groupes de sujets trichromates anormaux ont été constitués. L’un a été doté de lunettes équipées des verres correcteurs, l’autre de lunettes ordinaires. Les deux groupes ont reçu pour consigne de porter les lunettes le plus souvent possible durant deux semaines. Leur capacité à percevoir les couleurs a été testée avant l’expérience, puis au deuxième, quatrième et onzième jour d’utilisation des lunettes.

Quels furent les résultats ? Comme attendu, le groupe avec les verres placebo n’a pas constaté de changement. En revanche, les chercheurs ont observé et mesuré via une méthode statistique éprouvée (lire ci-dessous) une augmentation de la réponse de contraste chromatique chez les sujets équipés de lunettes correctives. Lesquels ont d’emblée constaté une amélioration de leur perception des couleurs : l’un s’est émerveillé de pouvoir distinguer les nuances des feuillages, un autre a remarqué pour la première fois des reflets roux dans la chevelure de sa compagne… L’enthousiasme fut tel qu’ils n’ont plus voulu quitter leurs lunettes !

MLDS : une méthode pour mesurer les variations de la perception des couleurs

La méthode statistique sur laquelle est basée cette étude a été mise au point au début des années 2000 par Laurence T. Maloney (New York University) et Kenneth Knoblauch (SBRI, Lyon). Appelée MLDS (pour Maximum Likelihood Difference Scaling), elle cherche à mesurer les variations de la perception visuelle. Son originalité ? Au lieu de comparer deux stimuli et de dire ensuite lequel est le plus fort, on compare les intervalles perceptifs entre plusieurs stimuli.

mesurer les variations de la perception des couleurs (DR)Mesurer les variations de la perception des couleurs, échelle (DR)On demande ainsi au sujet de comparer deux paires chromatiques (AB et CD) et de dire laquelle est la plus contrastée, sans lui donner accès à la ligne colorimétrique de référence (1 ton = 1 chiffre). Dans cet exemple, trois tons séparent la teinte A de la teinte B alors que les teintes C et D sont voisines (pour la plupart des gens, le contraste est donc plus fort entre A et B qu’entre C et D). « Si l’observateur estime avec constance qu’il ne perçoit pas de différence de contraste entre les deux paires de teintes, alors on peut supposer que l’intervalle perceptif entre les deux paires est équivalent, explique Kenneth Knoblauch.  Avec ce type d’affirmation, nous pouvons reconstruire l’échelle qui relie le contraste physique au contraste perçu. On en tire donc une règle statistique bien plus fiable et rigoureuse qu’une simple comparaison. »

Le plus étonnant, dans cette étude, c’est que les tests qui ont permis d’observer l’amélioration la plus nette du contraste chromatique ont été effectués sans lunettes. Comment expliquer un tel phénomène ? Pour le chercheur, cela témoigne d’une adaptation du système visuel, d’un « apprentissage perceptif ». En élargissant leur palette chromatique, ces lunettes permettent aux sujets d’enrichir leur répertoire perceptif. Ils deviennent alors plus conscients de stimuli plus faibles. Reste à savoir si cet effet perdure. Pour cela, il faudra renouveler l’étude en testant les sujets quelques jours après qu’ils auront cessé de porter les lunettes. A condition, cette fois, qu’ils acceptent de ne pas les rechausser !

Au-delà du fait d’avoir montré qu’il était possible d’améliorer la perception de sujets daltoniens, il est intéressant d’observer la rapidité avec laquelle leur cerveau a appris à voir ou à réinterpréter l’information lumineuse, et donc les couleurs. C’est ce qu’on appelle la plasticité cérébrale. L’étude de ce mécanisme d’adaptation pourrait ainsi être exploité pour la réhabilitation de la perception visuelle.

 John S. Werner, Brennan Marsh-Armstrong, Kenneth Knoblauch , Adaptive Changes in Color Vision from Long-Term Filter Usage in Anomalous but Not Normal Trichromacy (Current Biology , août 2020).

Chercheur(s)

Kenneth Knoblauch

Membre de l’Institut de recherche sur la cellule souche et le cerveau (SBRI) à Lyon, Ken Knoblauch a beaucoup travaillé sur la vision. Au sein du SBRI, il s'intéresse à la modélisation des aspects structurels et fonctionnels du cerveau et du comportement. Il réalise notamment des analyses statistiques et théoriques (par graphes) des réseaux corticaux. S’agissant des aspects fonctionnels, il cherche à mesurer les réponses perceptives comportementales et à les mettre en relation avec les processus corticaux.

Voir sa page

Kenneth Knoblauch

Laboratoire

Institut de recherche cellule souche et cerveau (SBRI)

Le SBRI cherche à définir les caractéristiques du cortex humain, de son développement à l’organisation des réseaux neuronaux qui le composent et rendent possible les fonctions cognitives supérieures. Pour cela, il fait appel à de nombreuses disciplines : biologie cellulaire et moléculaire, neuroanatomie, neurophysiologie, psychophysique, comportement, psychologie expérimentale, neurocomputation, modélisation et robotique. Le SBRI est dirigé par Colette Dehay et Henry Kennedy.

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