Influence des conditions d’éclairage sur le métabolisme du substrat, la dépense énergétique et la thermorégulation chez les individus insulinorésistants
Points forts
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La lumière est l’indicateur temporel le plus important, c’est-à-dire le zeitgeber , pour synchroniser l’horloge biologique interne des mammifères avec le cycle lumière/obscurité de l’environnement de 24 heures. Le noyau suprachiasmatique situé dans l’hypothalamus agit comme un stimulateur cardiaque principal en intégrant les informations claires/obscures reçues de la rétine avec des rythmes générés de manière endogène dans les signaux neuronaux et humoraux, qui à leur tour peuvent synchroniser les horloges périphériques d’organes tels que le foie, les muscles squelettiques et le pancréas. .
De cette manière, le corps peut anticiper les différentes demandes métaboliques associées à une certaine plage horaire du cycle lumière/obscurité, comme l’alimentation et le jeûne, l’activité physique et le repos. L’optimisation des conditions d’éclairage intérieur pour imiter plus fidèlement le cycle lumière/obscurité naturelle est susceptible de garantir une régulation adéquate des rythmes comportementaux, y compris les cycles de sommeil/éveil et d’alimentation, et d’aider à maintenir la santé métabolique.
Cependant, dans notre société moderne, la lumière artificielle est disponible 24 heures sur 24 et la plupart des gens sont exposés à la lumière électrique et aux écrans électroluminescents pendant la période sombre du cycle lumière naturelle/obscurité. Chez l’homme, les effets néfastes de la lumière nocturne (LAN) comprennent des taux postprandiaux de glucose et d’insuline extrêmement élevés et des taux élevés d’insuline postprandiale et de peptide-1 de type glucagon après le petit-déjeuner après une exposition nocturne à la lumière. .
En plus du LAN, notre société moderne est également confrontée au manque de temps suffisant dans des conditions de lumière vive pendant la journée et, en fait, la plupart du temps est passé à l’intérieur sous un éclairage artificiel (sous des niveaux de lumière beaucoup plus faibles que la lumière naturelle du jour à l’extérieur). . L’exposition à une lumière vive avant et pendant le petit-déjeuner a augmenté les taux postprandiaux de glucose et de triacylglycérol (TG) chez les patients atteints de diabète sucré de type 2, alors qu’elle n’a augmenté que les taux de TG chez les jeunes hommes en bonne santé.
Certaines études ont porté sur des protocoles expérimentaux d’exposition à la lumière pendant 24 heures et ont suggéré qu’une lumière vive peut influencer le métabolisme du glucose chez de jeunes volontaires en bonne santé à différents moments de la journée par rapport à une lumière faible. Cependant, il n’a pas encore été étudié si l’optimisation de l’exposition à la lumière artificielle sur une période de 24 heures peut améliorer l’énergie du corps entier, le métabolisme des substrats et l’homéostasie du glucose chez les personnes résistantes à la lumière. insuline.
Objectifs/hypothèses
Dans notre société moderne, la lumière artificielle est disponible 24 heures sur 24 et la plupart des gens sont exposés à la lumière électrique et aux écrans électroluminescents pendant la période sombre du cycle lumière naturelle/obscurité.
De telles conditions d’éclairage sous-optimales ont été associées à des effets métaboliques néfastes, et la refonte des conditions d’éclairage intérieur pour imiter le cycle lumière/obscurité naturelle promet d’améliorer la santé métabolique.
Notre objectif était de comparer les réponses métaboliques à des conditions d’éclairage qui ressemblent au cycle naturel lumière/obscurité par opposition à un éclairage sous-optimal chez les personnes à risque de développer des maladies métaboliques.
Méthodes
Par conséquent, nous avons réalisé ici un essai croisé, randomisé et contrôlé, sans aveugle, dans lequel des volontaires en surpoids résistants à l’insuline (n = 14) ont été exposés à deux séances de laboratoire de 40 heures avec différents protocoles d’éclairage de 24 heures pendant qu’ils restaient dans un environnement métabolique. chambre en conditions réelles.
Dans des conditions de luminosité diurne et nocturne , les volontaires ont été exposés à une lumière électrique vive (~ 1 250 lx) pendant la journée (de 8 h 00 à 18 h 00) et à une lumière tamisée (~ 5 lx) pendant la nuit (18 h 00). ). -11:00 heures de l’après midi).
Vice versa, dans la condition Dim Day. Nuit lumineuse, les volontaires ont été exposés à une lumière tamisée pendant la journée et à une lumière vive la nuit.
La randomisation et l’affectation aux conditions d’éclairage ont été effectuées par numérotation séquentielle. Au cours des deux protocoles d’éclairage, nous avons effectué une calorimétrie indirecte sur 24 heures et des mesures continues de la température corporelle et cutanée, et avons prélevé de fréquents échantillons de sang.
Le critère de jugement principal était la glycémie plasmatique en se concentrant sur les périodes préprandiale et postprandiale de l’intervention.
Résultats
Passer la journée sous une lumière vive entraînait une augmentation plus importante des taux de triacylglycérol postprandiaux après le petit-déjeuner, mais une baisse des taux de glucose avant le dîner à 18h00, par rapport à une lumière tamisée (5,0 ± 0,2 contre 5,2 ± 0,2 mmol/l, n = 13, p = 0,02).
Le groupe Dim Day-Bright Night a réduit l’augmentation de la glycémie postprandiale après le dîner par rapport au groupe opposé (ASC incrémentielle : 307 ± 55 contre 394 ± 66 mmol/l × min, n = 13, p = 0,009).
Après la condition Bright Day-Dark Night, le taux métabolique du sommeil était identique à celui de la nuit de référence, alors qu’il diminuait après Dark Day-Bright Night.
La sécrétion de mélatonine la nuit était fortement supprimée pendant le jour sombre et la nuit claire, mais pas pendant le jour clair et la nuit sombre.
La température distale de la peau pendant la journée claire et la nuit sombre était plus basse à 18h00 (28,8 ± 0,3 °C contre 29,9 ± 0,4 °C, n = 13, p = 0,039) et plus élevée à 23h00 par rapport à la pénombre du soir. -jour lumineux (30,1 ± 0,3 °C vs 28,8 ± 0,3 °C, n = 13, p = 0,006).
Les taux d’insuline plasmatique à jeun et postprandiaux ainsi que le taux d’échange respiratoire n’étaient à aucun moment différents entre les deux protocoles d’éclairage.
Conclusions/interprétation
Ensemble, ces résultats suggèrent que l’environnement lumineux intérieur module la manipulation postprandiale du substrat, la dépense énergétique et la thermorégulation des volontaires insulino-résistants en fonction de l’heure de la journée.
Discussion
L’optimisation des conditions d’éclairage intérieur pour imiter plus fidèlement le cycle lumière/obscurité naturelle promet de prévenir les effets néfastes sur l’énergie du corps entier et le métabolisme du glucose associés aux conditions d’éclairage intérieur constantes qui prévalent aujourd’hui.
Ici, nous avons constaté que passer la journée sous une lumière vive entraînait une baisse des taux de glucose plasmatique avant le dernier repas de la journée, tandis que les taux de glucose plasmatique après ce repas étaient plus élevés après une journée ensoleillée. nuit sombre, c’est-à-dire lorsque le dîner était consommé dans des conditions de faible luminosité.
Comme prévu, le jour et l’obscurité du soir ont facilité la sécrétion de mélatonine la nuit, qui a été fortement supprimée dans les conditions d’obscurité du jour et de nuit.
Les taux plasmatiques postprandiaux de TG étaient plus élevés lorsque le petit-déjeuner était pris dans des conditions de lumière vive.
Ensemble, ces résultats suggèrent que l’environnement lumineux intérieur des individus insulino-résistants peut moduler les variables métaboliques en fonction de l’heure de la journée pour influencer la santé métabolique à long terme.
En conclusion , en effectuant un phénotypage métabolique détaillé sur 24 heures à l’aide de prélèvements sanguins fréquents, d’une calorimétrie indirecte continue et d’une évaluation de la température cutanée, nous démontrons que le moment de l’exposition à la lumière peut influencer la gestion postprandiale du substrat, la dépense énergétique et la thermorégulation des individus insulino-résistants.
Contrairement à la condition Dim Day-Bright Evening, la condition Bright Day-Dim Evening a eu des résultats pour la plupart favorables : des niveaux de glucose plasmatique plus faibles avant le dîner, une plus grande dépense énergétique en réponse au dîner.
La découverte selon laquelle les niveaux postprandiaux de TG après le petit-déjeuner et les niveaux de glucose postprandiaux après le dîner augmentaient moins dans l’obscurité du jour et de la nuit mérite une enquête plus approfondie. À l’avenir, des recherches supplémentaires seront nécessaires pour exploiter différents régimes d’éclairage dans les immeubles de bureaux et dans les environnements domestiques afin de déterminer leur potentiel à prévenir les maladies métaboliques.
Inscription : ClinicalTrials.gov NCT03829982.
Financement : Nous reconnaissons le soutien financier de la Dutch Cardiovascular Research Initiative – une initiative soutenue par la Dutch Heart Foundation (CVON2014–02 ENERGISE).
