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2 minutes : c’est le temps nécessaire au cœur pour réagir à un changement de lumière

04 mars 2019 - 17h24 | Par INSERM (Salle de presse) | Neurosciences, sciences cognitives, neurologie, psychiatrie

Moins de 5 min, c’est effectivement le temps que mettent nos différents organes vitaux (cœur et cerveau notamment) pour détecter puis adapter leur fonctionnement à un changement de lumière dans l’environnement. Tels sont les résultats d’une nouvelle étude publiée par Claude Gronfier neurobiologiste à l’Inserm et son équipe basée au Centre de recherche en neurosciences de Lyon. Ces travaux viennent d’être publiés dans la revue Frontiers in Neurosciences et dans le Journal of Pineal Research.

En traitant l’information lumineuse par des voies dédiées, la rétine des mammifères peut s’engager non seulement dans la vision mais aussi dans des réponses dites non visuelles comme la synchronisation de l’horloge biologique circadienne, l’augmentation de la température corporelle, du rythme cardiaque, la modulation de l’activité cérébrale ou encore la régulation du taux de mélatonine. Ce sont ces réponses non visuelles qui permettent par exemple à l’humain d’être éveillé le jour et de dormir la nuit. Jusqu’à présent très peu d’études se sont intéressées à la dynamique de ces différentes réponses, c’est-à-dire en combien de temps et de quelle manière les principales fonctions non visuelles de l’organisme réagissent à des changements lumineux.

28 adultes ont donc été soumis à plusieurs situations dans lesquelles les chercheurs de l’Inserm faisaient varier l’intensité de la lumière, sa couleur (bleue, rouge) et sa taille (surface de la rétine activée). Pendant toute la durée de l’expérience, les paramètres suivants étaient mesurés : température corporelle, variation du diamètre de la pupille, activité cérébrale, rythme cardiaque. Les chercheurs ont montré que la réponse de ces différentes fonctions est plus rapide que prévue. « Nous constatons que le cerveau, le cœur et la thermorégulation sont activés dans les 1 à 5 minutes suivant l’exposition à la lumière et que la plupart de ces réponses sont optimales dès des niveaux de lumière relativement bas, c’est-à-dire correspondant à une lumière tamisée (90 lux mélanopiques[1]) » explique Claude Gronfier. Dès les premières minutes, on détecte une augmentation du rythme cardiaque, une constriction pupillaire, l’augmentation de la température corporelle centrale et la diminution de l’activité cérébrale lente (propice à la somnolence et l’endormissement).

Malgré leur caractère expérimental, ces conclusions ont des implications directes dans la vie réelle. Le fait que l’exposition à la lumière – même de faible intensité – provoque des réactions quasi instantanées, pourrait contribuer à améliorer les protocoles de photothérapie des troubles de l’humeur et du sommeil. « En les rendant plus court, ils deviennent de fait plus pratiques et confortables », explique Claude Gronfier.

Par ailleurs, les chercheurs montrent dans cette expérience que le fait d’ajouter de la lumière dans la périphérie du champ visuel permet de stimuler certaines fonctions sans impacter la vision. « Nous pourrions également imaginer des dispositifs ou des technologies visant à moduler l’exposition à la lumière périphérique pour améliorer les réponses telles que la vigilance, les performances cognitives ou l’humeur, sans nuire à la performance visuelle ».

Enfin, l’efficacité élevée des expositions lumineuses de faible intensité et de courte durée sur les réponses de l’organisme s’ajoute à l’ensemble des preuves de l’influence néfaste sur le sommeil et sur la physiologie circadienne d’une exposition lumineuse avant de se coucher.

2 lux : c’est le niveau de lumière nécessaire pour inhiber la sécrétion de mélatonine

Dans un second article publié dans la revue, les chercheurs montrent que les effets de la lumière s’observent à des niveaux beaucoup plus faibles qu’imaginé soit à partir de 1.5 lux mélanopiques, ce qui confirme que les écrans auxquels nous sommes exposés le soir ont bien la capacité d’impacter négativement nos fonctions visuelles (inhibition du sommeil, retard de horloge biologique). Ces effets sur la mélatonine ne passent pas par les photorécepteurs classiques (cônes et bâtonnets) mais par les cellules à mélanopsine rétiniennes.

[1]Le lux mélanopique est associé aux cellules à mélanopsine et sert à mesurer la quantité de lumière “utile” à la régulation du rythme circadien. Pour avoir un ordre de grandeur, à l’extérieur, la lumière naturelle produite équivaut à 10 000 à 100 000 lux selon la quantité d’ensoleillement.
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