I) Structure de l'œil

Maquette:

J'ai commencé à réfléchir à la maquette de l'œil de l'abeille dès que ma partie fut terminée et mise en ligne sur notre blog. Pour la concevoir, j'ai acheté deux boules de polystyrène: une grande (12cm) et creuse, et une plus petite (10cm) et pleine. J'ai ensuite utilisé un mélange de peinture à l'eau marron et blanche pour peindre ma sphère de 12cm de diamètre. Puis, grâce à du papier calque sur lequel j'ai imprimé un quadrillage fait d'hexagones, j'ai réussi à couvrir un côté de cette sphère avec des hexagones réalisés au feutre. Cette dernière étape fut extrêmement laborieuse, car le calque ne me permettait que de faire des marques que je devais ensuite repasser au feutre. Ce qui produit un léger manque de régularité. J'ai ensuite procédé au découpage de la sphère pleine, et au collage d'un carton sur chacune des faces. 

Finalement, j'ai assemblé les demi-sphères pleines aux creuses par collage également. La dernière étape de cette maquette fut le dessin des ommatidies en 2D sur le carton à l'intérieur de la sphère, pour représenter la structure de ces dernières, ce qui fut également un travail très minutieux. 

Etape de la peinture à l'eau

Etape du décalquage des hexagones

 

                                                                 Maquette finale

A) Anatomie de l’œil

L'anatomie des organes visuels de l'abeille est très différente de celle de l'homme. Mais combien d'yeux possède l'abeille? La définition même de l'oeil chez l'abeille est ambigüe : elle possède 2 grands yeux composés (yeux à facettes) de chaque côté de sa tête ainsi que trois ocelles (yeux simples). Les ocelles sont disposés en triangle : 2 sont placés sur le vertex (sommet du crâne) , le 3ème sur la partie centrale du front. Leur disposition varie quelque peu suivant la caste, et la position de l'abeille par rapport au sol influence leur usage :

- Si l'abeille vole à l'horizontal : les 3 ocelles reçoivent la même luminosité. 

- Si l'abeille monte : l'ocelle la plus près du front reçoit plus de luminosité.

- Si l'abeille descend : les deux ocelles arrières reçoivent plus de lumiosité que l'ocelle frontale.

- Si l'abeille penche sur la gauche/bâbord alors, les deux ocelles au dessus de l'oeil droit reçoivent plus de luminosité et inversement.  

 

  Photographie des facettes d'un oeil composé d'une abeille vue au microscope (691 × 496)

Les yeux composés sont dotés d'un grand nombre d'yeux simples, appelés ommatidies. Celles-ci sont des récepteurs sensibles à la lumière, de forme conique, qui abritent en leur sein un appareil dioptrique servant à réfracter la lumière, des bâtonnets sensibles aux rayons lumineux, et des fibres nerveuses.  De plus, ce sont les ommatidies, accolées les unes des autres, qui donnent à l’œil son aspect à facettes hexagonales. A chaque angle de ces hexagones se trouve un poil ciliaire.

                                      Photographie d'un oeil composé d'une abeille vue au microsope

Le nombre de facettes  par oeil composé de l'abeille depend de sa caste. L’ouvrière possède 4500 facettes (lentilles) par oeil ; la reine, pour qui la vision n'est que de peu d’utilité, n’en a que 3500. Quant au mâle, il possède 7500 facettes : il est important qu'il soit capable de repérer une reine de loin, pour la féconder.

Chaque ommatidie agit comme un oeil indépendant, effectuant des processus visuels séparés. Elle capte la partie du champ visuel située juste devant, mais aucune image ne s'y forme: celle-ci est recomposée à partir des informations transmises par l'ensemble des facettes. L'ommatidie a donc un rôle de capteur d'informations uniquement.

Un objet situé dans le champ visuel de l'œil de l'abeille va diffuser des rayons lumineux dans toutes les directions et intéresse l'œil dans sa globalité. Cependant, seul le rayon se dirigeant  exactement dans l'axe du rhabdomère (axe en forme de bâtonnet au centre de l'ommatidie. Il est mis en place par les 7 cellules rétinales de l'ommatidie qui a par fonction d'optimiser le transport de la lumière) ou rhabdome, sera enregistré.

                                                              Schéma de l’œil composé de l'abeille           


Aux points A, B et C, situés dans le champ visuel, correspondent les points-images rétiniens a, b et c ; l'image qui se forme est donc droite car on retrouve le même ordre. La somme de tous ces points hexagonaux permet à l'abeille de recréer l'image de l'objet sur sa rétine.                                    

Chaque ommatidie se compose :

- d'une lentille frontale recouverte de chitine (Substance organique qui la cuirasse et protège le corps de l'insecte) et qui correspond à notre cornée.

- d'un cône cristallin transparent qui réfracte la lumière.

- de cellules réceptrices de lumière (appelées aussi cellules rétiniennes) ; les photorécepteurs sont rangés en rayons, comme des tranches autour du rhabdome.

- de cellules pigmentaires qui séparent les ommatidies les unes des autres. Elles travaillent pour que seuls les rayons lumineux se dirigeant parallèlement à l'axe de l'ommatidie atteignent les photorécepteurs  du rhabdome. Les rayons lumineux arrivant de manière oblique sont absorbés par la paroi noire des cellules pigmentaires.

- des cellules réceptrices sensibles à la couleur situées sur le rétinule (rétine multiple de l'ommatidie duquel part le nerf rétinien qui va rejoindre celui des autres ommatidies pour former le nerf optique). Ces cellules permettent une vision trichromatique chez l'abeille qui ressemble en beaucoup de points à celle de l'homme.

                                                         Representation d'une ommatidie

B) L'angle visuel et la profondeur de champ
 

Le champ visuel (la zone totale dans laquelle la perception visuelle est possible lorsque la personne regarde devant elle) de l'abeille est de quasiment 360°. Cela lui confère une vision panoramique inédite, dont les performances sont meilleures pour les mâles que pour les femelles, ceci en raison de leur besoin de s'accoupler au plus vite avec la reine.

Pour avoir une meilleure idée des performances de l'oeil de l'abeille, on peut en faire une comparaison avec celles de notre propre oeil. L'œil humain permet de distinguer des objets à une distance de presque 20 mètres, alors que l’œil à facettes d'une abeille lui permet de voir tout juste le 60ème de ce que nous voyons. L'abeille doit donc se rapprocher énormément de l'objet qu'elle observe pour le reconnaître. Car plus l'objet est loin, moins de rayons de lumière reflétée par cet objet arrivent jusqu'aux facettes de ses yeux, donc il n'est pas déchiffrable. Le fait que l’œil de l'abeille soit si complexe est un désavantage, car la précision d'une image lui est presque impossible.

                                                    Champ visuel de l'abeille de 270°

Après des calculs et de nombreuses démonstrations, les chercheurs sont arrivés à la conclusion que si l'abeille avait un œil photographique (comme celui de l'homme) qui ait le même résultat qu'un œil à facettes, celui-ci serait plus lourd que la masse de l'abeille elle-même. Et inversement, si un homme possédait un œil complexe qui assure les mêmes possibilités qu'un œil humain, celui-ci mesurerait 1 mètre de diamètre.