Rythmes biologiques et lumière

Rythmes biologiques et lumière
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Publié le 24 mars 2020

Si le fonctionnement de notre organisme est contrôlé par notre horloge interne, cette dernière est influencée par divers éléments externes. Le premier d’entre eux est la lumière. Mais comment la lumière peut-elle avoir un effet sur nos rythmes biologiques, comme le sommeil ? Est-elle une solution évidente face aux problèmes de sommeil que rencontre grand nombre d’entre nous ?

Rythme circadien

 

Notre organisme est soumis à une horloge interne qui conditionne les différentes phases de notre journée, comme le cycle veille-sommeil. Ce rythme, dit rythme circadien, a une durée moyenne de 24 heures  et 10 minutes chez l’Homme. Il permet donc de contrôler un grand nombre de fonctions biologiques. Par exemple, il a une influence sur la température corporelle, qui varie au cours de la journée. De plus, ce cycle permet de réguler la production et la concentration d’hormones dans le corps, qui influent elles-mêmes sur les différentes phases de l’organisme.

Notre horloge interne décrit donc un rythme circadien et permet littéralement d’imposer un rythme à notre organisme, ce qui explique que le fonctionnement de notre corps n’est pas le même en fonction du moment de la journée.

Cerveau et horloge biologique

 

Notre horloge interne, contrôlant donc une grande partie de nos fonctions biologiques, se niche au cœur de notre cerveau, plus précisément dans l’hypothalamus. Au sein même de cette structure se trouve les deux noyaux suprachiasmatiques, contenant chacun plus de 10 000 neurones. L’activité électrique de ces noyaux varie en suivant un cycle de 24h et sont à l’origine du rythme circadien. Le rythme de ces noyaux est lui-même conditionné par un ensemble de gènes, appelés gènes horloges.

Si le fonctionnement de cette horloge est conditionné par ces gènes, elle doit elle-même être régulée. C’est alors qu’un élément externe mais essentiel intervient : la lumière. Mais par quels mécanismes cette dernière peut-elle influencer un rythme conditionné par nos gènes ?

Rythme biologique et lumière

 

La synchronisation de notre horloge biologique passe par les cellules photoréceptrices de nos yeux. Ces cellules, sensibles à la lumière, se trouvent plus précisément au niveau de notre rétine. De plus, il existe plusieurs groupes de cellules photoréceptrices. Celles ayant une influence prouvée sur notre horloge interne sont les cellules ganglionnaires à mélanopsine. Ce groupe a un rôle prépondérant sur la synchronisation de l’horloge biologique. Elles sont sensibles à la lumière bleue, et lorsqu’elles sont activées, elles envoient une stimulation électrique aux noyaux suprachiasmatiques de l’hypothalamus.

Comme vu précédemment, le temps moyen du rythme circadien chez l’Homme est de 24 heures et 10 minutes, ce qui signifie que notre horloge biologique devrait se décaler quotidiennement. C’est en cela que le rôle de la lumière est crucial : elle permet de resynchroniser notre horloge interne en continu sur un cycle d’une durée de 24h.

Rythme circadien et sommeil

 

Ainsi, nos grandes fonctions biologiques sont contrôlées de façon endogène et exogène. C’est notamment le cas du cycle veille-sommeil. Le passage d’une phase à l’autre se fait sous l’influence de différents processus. L’hormone de la mélatonine joue un rôle fondamental dans cette transition en permettant notamment de faciliter l’endormissement.

Lorsque la concentration de mélatonine est élevée dans l’organisme, notre température corporelle diminue et le passage au stade de sommeil est facilité. Ainsi, sans son action, il est difficile de s’endormir. Dans ce contexte, la lumière est une fois de plus indispensable. La présence de lumière vient en effet stimuler les cellules photoréceptrices qui, comme vu précédemment, viennent envoyer une stimulation nerveuse aux noyaux suprachiasmatiques. Les neurones des noyaux projettent vers l’épiphyse, centre générateur de la production de mélatonine. La production de cette hormone est alors inhibée, participant ainsi à l’éveil de l’organisme.

Lumière et sommeil

 

A l’inverse, l’exposition à la lumière à certains moments de la journée peut désynchroniser notre horloge biologique. Puisqu’elle a une forte influence sur cette dernière, il est possible de se retrouver « décalé » par rapport à notre rythme habituel, conduisant à divers troubles.

C’est notamment le cas pour le sommeil. Le soir, l’exposition à la lumière stimule les cellules photoréceptrices, qui viennent à leur tour stimuler les noyaux de l’hypothalamus. Ainsi, un message de « lumière » et donc de jour est compris par le cerveau, ce qui a notamment pour effet d’inhiber la production de mélatonine, comme cela est normalement fait au cours de la journée. Ainsi, l’organisme comprend que ce n’est pas le moment de dormir et agit en conséquence. Des troubles du sommeil peuvent alors en résulter lorsque la nuit arrive.

Écrans et sommeil

 

Une exposition à une lumière si tardive peut notamment se faire par la lumière de nos écrans. La lumière bleue en particulier, générée par les LED des écrans, active 70 fois plus nos photorécepteurs qu’une lumière blanche classique. Les cellules rétiniennes sont alors très stimulées et viennent donc inhiber les processus nécessaires à l’endormissement. Et même si celui-ci survient, le sommeil peut être perturbé par une forte agitation la nuit ou encore par des réveils trop fréquents. Or, comme vu dans notre article précédent, le sommeil est nécessaire pour de nombreuses fonctions de l’organisme, comme la mémoire.

Il est donc essentiel de limiter l’exposition aux écrans le soir. Les scientifiques préconisent de les éteindre au moins une heure avant l’heure de coucher. En cette période sanitaire exceptionnelle, la majorité d’entre nous reste à domicile. Les tentations sont fortes, et les écrans peuvent être très présents pour occuper le temps. Il est alors crucial d’en limiter l’utilisation le soir et de garder un bon rythme de sommeil pour éviter le décalage de notre horloge biologique. La reprise n’en sera que moins difficile !

 

Mathilde Ledoux, rédactrice scientifique en financement de l’innovation – ABGI France


Références

  • Lack LC and Wright HR, « Chronobiology of sleep in humans » Cellular ans Molecular Life Sciences, 2007.
  • Pavlova M, « Circadian Rhythm Sleep-Wake Disorders » Continuum 2017.
  • Dossier INSERM, « Chronobiologie, les 24h chrono de l’organisme » 2018.

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