La lumière bleue perturbe-t-elle le biorythme humain?

Vous avez probablement entendu ou lu que l'éclairage bleu est très nocif pour la vision et les horloges biologiques. Avec l'utilisation généralisée de divers types d'appareils avec écrans et moniteurs parmi la population mondiale, cette affirmation a été encore renforcée dans notre subconscient. Même les smartphones modifient les paramètres de leurs écrans à certains moments de la journée afin de ne pas nuire à l'utilisateur avec une couleur bleue terrifiante qui frappe les yeux. On pense que c'est l'éclairage bleu qui a le plus d'effet sur l'horloge biologique d'une personne. Mais la lumière bleue est-elle si terrible qu'elle est peinte? En fait, non. Un groupe de scientifiques de l'Université de Manchester (Grande-Bretagne) a mené une série d'expériences dans lesquelles ils ont déterminé la relation entre les effets chromatiques et le rythme circadien des souris. À quelle heure quel type d'éclairage est meilleur que la lumière bleue est si spécial et pourquoi la déclaration sur son mal n'est pas complètement vraie. Nous en apprenons à travers le rapport du groupe de recherche. Allons-y.

Base d'étude

L'une des conditions les plus importantes pour un mode de vie sain est le bon rythme biologique. Ce terme peut être appelé collectif, car il inclut à la fois les rythmes physiologiques (rythme cardiaque, tension artérielle, etc.) et les rythmes adaptatifs associés aux changements environnementaux.

Parlant dans des phrases courantes, le rythme biologique peut être décrit comme un exemple - nous sommes éveillés le jour et dormons la nuit. Cela est dû à certains processus au sein de notre corps, c'est-à-dire que ce sont des rythmes physiologiques. Cependant, si les conditions extérieures sont radicalement modifiées (par exemple, placer une personne dans une pièce avec un éclairage constant), le biorythme changera en raison de l'activation des rythmes adaptatifs.


Christoph Gufeland

Dans le lointain 1797, Christoph Gufeland, un médecin allemand, a avancé la théorie selon laquelle de nombreux processus dans le corps humain se produisent avec une certaine fréquence, c'est-à-dire cycliquement. C'est Gufeland qui est considéré comme l'ancêtre d'une science telle que la chronobiologie, qui étudie les phénomènes périodiques qui se produisent dans les organismes vivants dans le temps, ainsi que leur adaptation aux rythmes solaires et lunaires.

Les rythmes circadiens, quant à eux, sont des rythmes physiologiques associés à l'environnement, mais provoqués par des processus internes dans le corps.

La lumière, en tant que source de signaux du jour de nos sens (dans ce cas, l'œil), change tout au long de la journée, c'est-à-dire qu'elle a un cycle de 24 heures. Chez l'homme, des réactions circadiennes plus prononcées provoquent une lumière à ondes courtes que des ondes longues. La raison en est la mélanopsine * , qui fait partie intégrante de l'évaluation circadienne de l'intensité lumineuse, qui capture le plus efficacement les photons à une longueur d'onde d'environ 480 nm. C'est ce fait qui est devenu la base de la théorie du «mal» de l'éclairage bleu sous la forme de son fort effet sur l'horloge biologique.

La mélanopsine * est un type de photopigment appartenant à la famille des protéines rétiniennes photosensibles appelées opsines et codées par le gène Opn4. Dans la rétine des mammifères, il existe deux catégories supplémentaires d'opsines impliquées dans la formation d'images visuelles: la rhodopsine (violet visuel) dans les bâtonnets et la photopsine (types I, II et III) dans les cônes.

Le hic, c'est que les conditions de laboratoire et les conditions réelles sont très différentes, et dans ce dernier, il n'y a souvent pas de corrélation directe entre la couleur perçue et l'excitation de la mélanopsine. Par conséquent, même si l'horloge biologique des mammifères reçoit des signaux chromatiques basés sur des bâtonnets, l'effet de la couleur sur les réponses circadiennes à la lumière n'a pas encore été établi.

Dans l'étude que nous envisageons aujourd'hui, les scientifiques ont décidé de déterminer la nature et la signification fonctionnelle des effets chromatiques sur le système circadien de la souris. Un éclairage polychrome a été utilisé dans les expériences et des souris dont la sensibilité spectrale des cônes a été modifiée (Opn1mwR) ont joué le rôle de sujets expérimentaux. Ainsi, il a été possible de créer des conditions qui diffèrent les unes des autres par leur couleur, tout en assurant une activation identique de la mélanopsine et des bâtonnets.

Résultats de recherche

Les signaux de couleur obtenus à partir des bâtonnets atteignent les noyaux suprachiasmatiques * (SCN) et peuvent affecter la phase de l'horloge biologique. Cependant, il n'est pas encore clair quelles couleurs activent le plus activement les réactions circadiennes et comment un tel mécanisme favorise la synchronisation * in vivo.

Le noyau suprachiasmatique * est le noyau de la région antérieure de l'hypothalamus, dont la tâche principale est la régulation des rythmes circadiens chez les mammifères.

Synchronisation * - dans ce cas, il s'agit d'un terme de chronobiologie qui explique la coordination de la période et de la phase du système circadien avec la période et la phase du rythme externe.

À l'aube et au coucher du soleil, un changement dans les spectres de la lumière ambiante se produit. Il s'ensuit que la lumière dont la couleur ressemble au crépuscule (c'est-à-dire le bleu) provoquera des réactions circadiennes plus faibles qu'une couleur de la même intensité, mais liée à la période diurne (c'est-à-dire du jaune au blanc).

Cette hypothèse pourrait être vérifiée en modifiant la composition spectrale (ajustement des couleurs sans référence à l'intensité lumineuse) de l'éclairage polychromatique utilisé dans les expériences ( 1A ).


Image n ° 1

Le système circadien des mammifères suit l'intensité lumineuse grâce à une combinaison de signaux de mélanopsine et de signaux rétiniens externes transmis en interne par des cellules ganglionnaires photosensibles * de la rétine (ipRGCs).

La cellule ganglionnaire * est un neurone rétinien capable de générer des impulsions nerveuses.

Au cours des expériences, les scientifiques ont modifié le spectre de l'éclairage sans en modifier l'intensité. Les souris expérimentales ont subi certains changements - leur tige natif rétinienne M-opsine (λmax = 511 nm) a été remplacée par de la L-opsine humaine (λmax = 556 nm).

L'habitat des souris expérimentales a été pourvu d'un éclairage aérien diffus (diffusé) provenant de sources LED contrôlées indépendamment ( 1A ).

Avant les expériences directes, les caractéristiques polychromatiques de l'éclairage ont été calibrées (paramètres de contrôle - 385, 460 et 630 nm), reconstruisant ainsi l'éclairage naturel (lumière blanche, c'est-à-dire la lumière du jour) en laboratoire.

L'ajustement des paramètres de contrôle a permis la création de stimuli expérimentaux. Le premier stimulus a maximisé l'excitation de la L-opsine et minimisé l'excitation de la S-opsine (L + S, lumière "jaune"). Le deuxième stimulus a minimisé l'excitation de la L-opsine et maximisé l'activation de la S-opsine (LS + lumière bleue).

Dans les expériences, une méthode assez simple mais efficace a été utilisée pour évaluer l'effet de la couleur de l'éclairage sur la période circadienne - course volontaire dans la roue.

Au cours des expériences, huit souris ont été exposées à des périodes alternées de 2 semaines d'éclairage constant LS + (bleu) puis L + S (jaune) à 3 intensités logarithmiquement espacées ( 1B ).

Comme prévu, la période circadienne s'est allongée avec une intensité croissante. Mais en plus de cela, un effet de couleur significatif a également été détecté, avec des périodes circadiennes plus longues lorsqu'il est éclairé avec L + S (jaune) qu'avec LS + (bleu) ( 1C ).

Cette seule observation suggère que l'éclairage bleu a moins d'effet sur le système circadien que l'éclairage jaune.

Malgré le fait qu'un changement de l'intensité de l'éclairage dans les deux cas a entraîné une diminution de l'activité des souris, une dépendance claire de l'activité et de la couleur de l'éclairage ( 1D ) n'a pas été trouvée.

Étant donné que la base des expériences est la modulation sélective du rapport de l'activité des L-opsines et des S-opsines, le comportement circadien chez la souris sans phototransduction de conduction ( 1E ) sous un éclairage uniforme ne devrait pas avoir de changement dans le comportement circadien. En d'autres termes, si les souris n'ont pas de cônes, alors, en théorie, un changement de couleur de l'éclairage ne devrait pas les affecter.

Cela a été confirmé dans la pratique. Sept souris expérimentales sans cônes, bien qu'elles aient montré une réaction à un changement d'intensité d'éclairage, n'ont pas réagi à un changement de couleur ( 1F et 1G ). À l'intensité maximale de l'illumination, les souris sans cônes ont montré une activité (courue dans la roue) beaucoup plus souvent et plus longtemps (dans 7 des 11 expériences appariées) en lumière bleue qu'en jaune. Alors que seulement 1 sur 15 expériences appariées avec des souris ordinaires (avec des cônes) ont montré un résultat similaire.

Lorsque l'intensité lumineuse était minimale, les deux groupes de souris ont montré la même activité, quelle que soit la couleur de la lumière.

De plus, les scientifiques ont décidé de confirmer que la réduction de la période circadienne (activité) à l'intensité maximale d'éclairage et avec la couleur bleue est le résultat de l'influence de la couleur plutôt que de l'intensité.

Pour cela, 14 souris ont été exposées aux stimuli L + S (jaune) et LS + (bleu) avec une fréquence de 2 semaines. Cela a été suivi d'une période d'éclairage de type intermédiaire (correspondant à un jour nuageux en conditions réelles) avec des degrés d'éclairage variables ( 1H ): L + S + (lumineux) et LS- (faible).

On s'attendait à ce que, si la diminution de l'activité sous la lumière bleue reflète une diminution de l'illumination efficace des tiges, alors dans une lumière faible, l'activité devrait être encore réduite. Comme dans les expériences, une diminution significative de l'activité a été détectée sous éclairage bleu, contrairement au jaune ( 1I et 1J ). Mais les différences d'activité dans l'éclairage lumineux et faible n'ont pas été détectées.

Au total, ces données confirment l'effet spécifique des signaux chromatiques des bâtonnets sur le rythme circadien. Ainsi, la couleur bleue affaiblit considérablement les réactions circadiennes à l'éclairage et, par conséquent, les stimuli bleus devraient être moins efficaces pour réinitialiser l'horloge biologique que les équivalents jaunes.

Afin de tester cette hypothèse, les scientifiques ont d'abord évalué les changements temporaires dans les rythmes comportementaux des souris en réponse à des impulsions nettes d'éclairage L + S (jaune) et LS + (bleu) immédiatement après la transition du cycle LD (clair / sombre) à l'obscurité constante. La cyclicité des expériences n'était pas supérieure à 5 minutes afin d'éviter une éventuelle adaptation avec une exposition plus longue à divers stimuli externes.

Il est curieux que le déphasage après un éclairage bleu soit insignifiant, mais même avec un éclairage jaune il n'y a pas eu d'écarts notables. Par conséquent, les impulsions lumineuses bleues et jaunes nettes n'ont pas de différence dans la force de l'effet sur l'activité des souris et leur comportement en général. Cependant, comme les scientifiques l'admettent eux-mêmes, cette expérience est très spécifique, car elle a des paramètres clairs, ce qui n'est pas dans la nature, elle ne peut donc pas garantir à 100% la réception de tels résultats dans des conditions naturelles.

À l'étape suivante de l'étude, les scientifiques ont réalisé une expérience encore plus inhabituelle. Pendant 7 jours, les souris (8 individus) ont été maintenues dans un cycle LD équilibré (12 heures - jour et 12 heures - nuit) avec une lumière blanche. Au bout de 7 jours, alors que la phase suivante de la journée devait venir, elle a été poussée 6 heures en avant ou en arrière, remplaçant cette période par une phase avec un éclairage bleu ou jaune ( 2A ).


Image n ° 2

Il a été constaté que les changements d'activité causés par l'éclairage jaune se produisaient beaucoup plus rapidement ( 2B ) que ceux provoqués par le bleu, dans les deux cas, un déphasage (6 heures avant et 6 heures auparavant). Quant aux souris sans cônes, dans leur cas aucun changement d'activité n'a été détecté dans le cas de la lumière bleue ou jaune ( 2C et 2D ).

Cette expérience confirme que les stimuli bleus modulent l'activité des réactions circadiennes à la lumière beaucoup moins efficacement que les stimuli jaunes lorsqu'ils retrouvent le bon rythme circadien équilibré.

La couleur d'éclairage augmente le risque de signaux mineurs conduisant à une synchronisation circadienne. Ensemble, les données d'observation représentent un mécanisme par lequel les signaux de couleur contribuent à la synchronisation circadienne en réduisant les réponses aux signaux lumineux dont la couleur ressemble au crépuscule tardif.

Pour étudier l'importance de ce mécanisme, les scientifiques ont créé une nouvelle chambre d'essai pour les sujets expérimentaux, qui permet de suivre et de contrôler plus dynamiquement l'intensité et la couleur de l'éclairage. De plus, des capteurs infrarouges ont été installés dans la nouvelle caméra, détectant les moindres mouvements associés à l'éveil, et pas seulement aux changements de comportement quotidiens.

Tout d'abord, il a été nécessaire de vérifier si les signaux de couleur prennent en charge la synchronisation lorsque les changements quotidiens d'intensité lumineuse sont insignifiants. Pour les souris expérimentales, de telles circonstances sont considérées comme très non standard, c'est-à-dire qu'elles n'ont pas rencontré auparavant une telle situation, ce qui permet une évaluation plus précise de la relation entre la synchronisation, la lumière et la couleur.


Image n ° 3

La première étape a été d'évaluer la capacité des souris à maintenir la synchronisation avec des changements quotidiens importants dans la couleur de l'éclairage, mais sans changer son intensité.

D'abord, le cycle quotidien était équilibré (12:12), puis la phase de la journée était remplacée par L + S (jaune), et la phase sombre était LS + (bleu), et vice versa, la phase claire était LS + et la phase sombre était L + S ( 3A ).

Dans les deux cas, les souris ont immédiatement perdu la synchronisation et ont simplement tourné autour de la caméra plus longtemps qu'avec le cycle quotidien normal ( 3B ). Étant donné la même réaction à l'éclairage bleu et jaune, nous pouvons supposer en toute sécurité que le comportement des souris n'est pas lié à la couleur. La couleur n'est qu'un modulateur des réponses aux changements d'intensité lumineuse.

Ensuite, les scientifiques ont décidé de vérifier si les changements de couleur quotidiens augmenteraient la synchronisation avec la variabilité quotidienne de l'intensité lumineuse. Pour cela, deux nouvelles variantes des conditions expérimentales ont été créées. Dans le premier, il y a eu un léger changement dans l'intensité lumineuse quotidienne sans changer de couleur, dans le second, l'intensité a changé selon le même schéma, mais la couleur de la lumière a changé.

Comme prévu, dans le premier cas, les souris ont immédiatement perdu la synchronisation et leur activité s'est allongée au cours de la journée ( 3D ). Cependant, dans la deuxième version de l'expérience, une telle influence forte sur le comportement des souris des changements d'intensité lumineuse a été atténuée par un changement de couleur. Autrement dit, la couleur a contribué au maintien de la synchronisation quotidienne chez les souris ( 3C ).

En résumant ce qui précède, nous pouvons dire que la couleur de l'éclairage peut affecter la synchronisation du cycle 12:12, mais pour cela, il est nécessaire de changer non seulement la couleur de l'éclairage, mais également son intensité.

Les scientifiques n'écartent pas le fait que dans certaines régions de la planète les changements diurnes de l'intensité lumineuse peuvent être beaucoup plus forts (l'exemple des scientifiques est l'été arctique). Par conséquent, certains animaux peuvent très bien utiliser la couleur comme facteur supplémentaire de synchronisation circadienne. Cependant, la plupart des animaux utilisent toujours un éclairage couleur pour compenser les fluctuations stochastiques du rythme quotidien de l'intensité lumineuse (par exemple, dans le cas d'un temps nuageux).

Une couverture nuageuse accrue peut réduire considérablement l'intensité de la lumière naturelle, ce qui rend les heures de lever et de coucher du soleil plus imprécises si vous ne comptez que sur l'intensité. Mais ce n'est pas le cas, car le déplacement du spectre des couleurs vers le bleu se produit toujours, quelle que soit la couverture nuageuse.


Image n ° 4

Naturellement, les scientifiques ont dû vérifier cette théorie, pour laquelle ils ont créé une autre chambre expérimentale dans laquelle les nuages ​​ont été pris en compte ( 4A ). Autrement dit, des cycles estivaux de trois jours de latitude nord avec un niveau de nuages ​​en constante évolution ont été simulés. Dans de telles conditions, l'intensité lumineuse a changé, mais la couleur de l'éclairage était fixe, ressemblant à la lumière du jour.

12 individus expérimentaux sont initialement restés dans la chambre avec un cycle jour / nuit de 16: 8 avec des changements quotidiens dans l'intensité et la couleur de l'éclairage. Ensuite, des changements d'intensité quotidiens ont été simulés en raison des nuages ​​avec ou sans changement de couleur ( 4A et 4B ).

Malgré le fait que la synchronisation était la même pour les deux variantes de conditions ( 4C ), la plupart des changements de comportement concernaient spécifiquement les conditions sans signaux de couleur.

Une évaluation comparative des changements de comportement a montré une détérioration significative de la synchronisation uniquement avec un changement d'intensité, mais pas dans des conditions naturelles ( 4E ). L'activité des souris n'a changé ( 4F ) que lorsqu'il y a eu un changement d'intensité (sans atteinte de couleur).

Pour une connaissance plus détaillée des nuances de l'étude, je vous recommande de consulter le rapport des scientifiques .

Épilogue

Si nous combinons tous les résultats des expériences menées dans cette étude, nous pouvons dire avec confiance qu'un changement d'intensité lumineuse affecte directement l'activité des souris pendant la journée, mais les changements de couleur n'ont pas un tel effet. Plus tôt, le contraire a été supposé. Cependant, dans des expériences antérieures, selon les scientifiques, une méthode incorrecte a été utilisée - un changement dans le rapport de la lumière à ondes courtes et à ondes longues, ce qui entraîne des changements subtils dans l'intensité de l'éclairage et des changements significatifs dans sa couleur. En conséquence, il s'est avéré que c'est la couleur qui affecte l'activité, et non l'intensité, car elle n'a pratiquement pas changé et n'a donc même pas été prise en compte. Dans ce travail, l'intensité d'éclairage a été incluse dans les expériences.

De plus, l'éclairage bleu, comme le montrent les expériences, affecte beaucoup moins le comportement des souris que l'éclairage jaune. La totalité de ces observations réfute complètement la théorie selon laquelle l'éclairage bleu peut nuire au biorythme d'un animal, y compris les humains. Grâce à ce travail, nous avons non seulement reçu des données plus précises concernant la corrélation de l'éclairage (intensité et couleur) et du rythme circadien, mais nous avons également réalisé que toutes les études ne sont pas menées correctement, ce qui conduit à des résultats inexacts et parfois complètement incorrects. Faites confiance mais vérifiez comme ils disent.

Sur la base de nouvelles données, vous pouvez régler plus précisément et, plus important encore, correctement l'éclairage de la pièce en fonction de l'heure de la journée et de leur fonction. Malheureusement, dans la plupart des cas, nous observons un mépris total pour l'éclairage dans de nombreux bureaux, centres commerciaux et, malheureusement, dans les écoles. Cependant, il faut comprendre qu'un bon éclairage n'est pas un caprice banal, mais une réelle nécessité de notre corps. Il peut sembler à certains que l'éclairage est un aspect insignifiant qui affecte la santé humaine, mais même de légères omissions peuvent entraîner des conséquences importantes.

Merci de votre attention, restez curieux et bonne semaine de travail, les gars. :)

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