Université de Bâle
Résumé L’exposition nocturne à la lumière de courte longueur d’onde peut affecter l’horloge circadienne, le sommeil et la vigilance. On pense que les cellules ganglionnaires rétiniennes intrinsèquement photosensibles qui expriment la mélanopsine sont les principaux moteurs de ces effets. On ne sait pas si les cônes sensibles à la couleur y contribuent également. Ici, en utilisant des changements calibrés de substitution silencieuse de la couleur de la lumière le long de l’axe bleu-jaune, nous avons étudié si les mécanismes de vision des couleurs affectaient le système circadien humain et le sommeil. Dans un protocole répété de 32,5 heures au sein de sujets, 16 participants en bonne santé ont été exposés à trois scénarios de lumière différents pendant 1 heure commençant 30 minutes après leur heure habituelle de coucher : condition de contrôle de base (93,5 lux photopiques). , clignotement intermittent (1 Hz, 30 s marche-arrêt), lumière jaune vif (123,5 lux photopiques) et lumière bleue faible clignotante par intermittence (67,0 lux photopiques), tous calibrés pour avoir la même excitation de mélanopsine. Nous n’avons trouvé aucune preuve concluante de différences entre les trois conditions d’éclairage en ce qui concerne les retards de phase circadienne de la mélatonine, la suppression de la mélatonine, la somnolence subjective, la vigilance psychomotrice ou le sommeil. |
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La vision est un processus complexe. La perception visuelle de l’environnement est créée par une combinaison de différentes longueurs d’onde de lumière, qui sont décodées dans le cerveau sous forme de couleurs et de luminosité. Les photorécepteurs de la rétine convertissent d’abord la lumière en impulsions électriques : avec suffisamment de lumière, les cônes permettent une vision nette, détaillée et colorée. Les bâtonnets ne contribuent à la vision que dans des conditions de faible luminosité, permettant de distinguer différentes nuances de gris mais laissant une vision beaucoup moins précise. Les influx nerveux électriques sont finalement transmis aux cellules ganglionnaires de la rétine puis, via le nerf optique, au cortex visuel du cerveau. Cette région du cerveau transforme l’activité neuronale en une image couleur.
Qu’est-ce qui influence l’horloge interne ?
Cependant, la lumière ambiante nous permet non seulement de voir, mais influence également notre rythme veille-sommeil . Les cellules ganglionnaires spécialisées jouent un rôle important dans ce processus. Comme les bâtonnets et les cônes, elles sont sensibles à la lumière et réagissent particulièrement fortement à la lumière de courte longueur d’onde, environ 490 nanomètres. Si la lumière est composée uniquement de courtes longueurs d’onde, de 440 à 490 nanomètres, nous la percevons comme bleue . Si la lumière de courte longueur d’onde active les cellules ganglionnaires, elles signalent à l’horloge interne qu’il fait jour . Le facteur décisif ici est l’intensité de la lumière par longueur d’onde ; la couleur perçue n’est pas pertinente.
"Cependant, les cellules ganglionnaires sensibles à la lumière reçoivent également des informations des cônes. Cela soulève la question de savoir si les cônes, et donc la couleur de la lumière, influencent également l’horloge interne. Après tout, les changements les plus frappants dans la luminosité et la couleur de la lumière se produisent au lever et au coucher du soleil, marquant le début et la fin de la journée », explique le Dr Christine Blume. Au Centre de Chronobiologie de l’Université de Bâle, elle étudie les effets de la lumière sur l’homme et est la première auteure d’une étude portant sur les effets de différentes couleurs de lumière sur l’horloge interne et le sommeil. L’équipe de chercheurs de l’Université de Bâle et du TUM a publié ses résultats dans la revue scientifique « Nature Human Behaviour ».
Comparaison des couleurs claires
"Une étude réalisée en 2019 chez la souris a suggéré que la lumière jaunâtre avait une influence plus forte sur l’horloge interne que la lumière bleutée", explique Christine Blume. Chez l’homme, le principal effet de la lumière sur l’ horloge interne et le sommeil est probablement médié par les cellules ganglionnaires sensibles à la lumière. "Cependant, il y a des raisons de croire que la couleur de la lumière, codée par les cônes, pourrait également être pertinente pour l’horloge interne."
Pour aller au fond de cette question, les chercheurs ont exposé 16 volontaires sains à un stimulus lumineux bleu ou jaunâtre pendant une heure en fin d’après-midi, ainsi qu’à un stimulus lumineux blanc comme condition de contrôle. Les stimuli lumineux ont été conçus de telle manière qu’ils activaient les cônes sensibles aux couleurs de la rétine de manière différentielle et hautement contrôlée. Cependant, la stimulation des cellules ganglionnaires sensibles à la lumière était la même dans les trois conditions. Les différences dans l’effet lumineux étaient donc directement dues à la stimulation respective des cônes et finalement à la couleur de la lumière.
"Cette méthode de stimulation lumineuse nous permet de séparer expérimentalement et proprement les propriétés de la lumière qui peuvent influencer l’effet de la lumière sur les humains", explique Manuel Spitschan, professeur de chronobiologie et de santé à l’Université technique de Munich. qui a également participé. dans l’étude.
Pour comprendre les effets de différents stimuli lumineux sur le corps, les chercheurs du laboratoire du sommeil ont déterminé si l’horloge interne des participants avait changé en fonction de la couleur de la lumière. De plus, ils ont évalué combien de temps il fallait aux volontaires pour s’endormir et quelle était la profondeur de leur sommeil au début de la nuit. Les chercheurs ont également interrogé leur état de fatigue et testé leur réactivité, qui diminue à mesure que la somnolence augmente.
Les cellules ganglionnaires sont cruciales
La conclusion : "Nous n’avons trouvé aucune preuve que la variation de la couleur de la lumière dans une dimension bleu-jaune joue un rôle important dans l’horloge interne humaine ou dans le sommeil", déclare Christine Blume. Cela contredit les résultats de l’étude sur la souris mentionnée ci-dessus. "Nos résultats confirment plutôt les conclusions de nombreuses autres études, selon lesquelles les cellules ganglionnaires sensibles à la lumière sont les plus importantes pour l’horloge interne humaine", explique le scientifique.
Manuel Spitschan considère l’étude comme une étape importante vers la mise en pratique de la recherche fondamentale : « Nos résultats montrent que la chose la plus importante lors de la planification et de la conception de l’éclairage est probablement de prendre en compte l’effet de la lumière sur les cellules ganglionnaires photosensibles. La couleur joue donc un rôle très secondaire."
Reste à savoir si la couleur de la lumière influence également le sommeil si les paramètres changent et, par exemple, si la durée d’exposition à la lumière est prolongée ou se produit à un moment différent. Les études de suivi devraient répondre à des questions comme celles-ci.
Mode nuit sur les écrans : utile ou pas ?
Nous entendons souvent dire que la composante courte longueur d’onde de la lumière émise par les écrans des smartphones et des tablettes affecte les rythmes biologiques et le sommeil. Il est donc recommandé de ranger le téléphone portable tôt le soir ou au moins d’utiliser le mode nuit, qui réduit les proportions de lumière de courte longueur d’onde et prend un aspect légèrement jaunâtre. Christine Blume le confirme. Cependant, l’ajustement au jaunissement est un sous-produit qui pourrait être évité. "Technologiquement, il est possible de réduire les rapports de longueur d’onde courte même sans ajuster la couleur de l’affichage, mais cela n’a pas encore été mis en œuvre sur les écrans de téléphones portables commerciaux", explique le chercheur sur le sommeil.
Message final En résumé, nous n’avons trouvé aucune preuve concluante d’un effet des changements calibrés de la couleur de la lumière le long de l’ axe bleu-jaune avec une excitation mélanopique constante sur le système circadien humain, la vigilance psychomotrice, la somnolence ou le sommeil (c’est-à-dire la latence jusqu’à 10 minutes d’activité continue). dormir). D’un point de vue plus pratique, il semble que l’ horloge circadienne humaine soit relativement insensible aux changements de couleur de la lumière vers des températures de couleur plus chaudes face à une excitation mélanopique constante. Les smartphones et autres écrans dotés de modes de nuit changent généralement de couleur et réduisent conjointement l’excitation mélanopique, et notre étude fournit la preuve que tout effet observé en mode nuit peut être dû à une excitation réduite. mélanopique. Comme de nombreuses publications suggèrent de manière convaincante que les proportions de lumière de courte longueur d’onde doivent être réduites la nuit pour éviter une diminution de la somnolence et un retard de phase, nous recommandons aux utilisateurs d’appareils dotés d’écrans rétroéclairés. (ie smartphones, tablettes et écrans d’ordinateur) pour utiliser des logiciels ou des applications intégrées telles que f.lux le soir et la nuit. À l’avenir, les entreprises technologiques pourraient également choisir d’utiliser la lumière métamère qui permet de réduire les rapports de longueur d’onde courte sans modifier la couleur perçue. Récemment, Schöllhorn et ses collègues ont démontré qu’une lumière faible en mélanopsine peut atténuer les effets indésirables de l’utilisation d’un écran la nuit, confirmant ainsi le rôle majeur de la photoréception de la mélanopsine dans le façonnement de notre système circadien par la lumière. |
