Effets de la lumière bleue sur le sommeil et les rythmes circadiens

La mélatonine, aussi appelée hormone du sommeil, est sécrétée par la glande pinéale[5]. Régulant le sommeil, la sécrétion de mélatonine est élevée la nuit et faible le jour chez pratiquement toutes les espèces[6] - [7] - [8]. Cette sécrétion serait supprimée ou décalée lors de l’exposition à la lumière artificielle[9].

Le rythme circadien est généré par les noyaux suprachiasmatiques (NCS) de l’hypothalamus et il est entraîné par l’alternance entre le jour et la nuit[10] - [11] - [12] - [13]. Les NSC, où se situe l’horloge circadienne centrale, sont directement connectés à la rétine et lorsque cette voie est perturbée, le cycle éveil-sommeil ne peut être synchronisé avec le cycle jour/nuit (LD). La mélatonine est un synchroniseur endogène des rythmes circadiens, de température et d’éveil-sommeil en particulier[14] - [15] - [16]. Il y a donc une voie neuronale qui s’étend du NSC à la glande pinéale[10] - [17].

Chez l’homme, il a été observé que la régulation de la mélatonine est contrôlée par des photorécepteurs qui diffèrent des photorécepteurs connus pour la vision. En effet, selon une étude, un seul photopigment a été identifié comme principal responsable de la suppression de la mélatonine[18]. Il s'agit d'un photopigment d’opsine, la mélanopsine, qui intervient dans la photoréception circadienne[19]. La mélanopsine, trouvée dans la rétine, est responsable de l’entraînement du cycle circadien[20] et de la régulation lumière-dépendante de la mélatonine chez l’humain[18]. Les signaux lumineux envoyés aux structures du cerveau[21] contenant l’horloge circadienne centrale sont en partie médiés par la mélanopsine[19]. Cela entraîne l’activité neuronale des NSC et ceux-ci entraînent à leur tour la sécrétion rythmique de mélatonine[7] - [8].

Il a été possible de quantifier la baisse de mélatonine causée par la lumière bleue en exposant divers individus à 5 longueurs d’onde différentes en pleine nuit (à 2 h du matin). Ce sont les longueurs d’onde de 476 nm, 509 nm et 542 nm qui ont causé les plus grandes baisses des niveaux de mélatonine, en moyenne de 26 %, 64 % et 20 % respectivement. Ces trois longueurs d’onde vont du bleu au vert, 509 nm étant un intermédiaire[22]. La lumière bleue a donc une forte incidence sur les taux de mélatonine avec un effet plus prononcé que d’autres longueurs d’onde[18] - [23] - [24].

Cependant, l’intensité lumineuse est aussi un facteur important dans les effets de la lumière sur la mélatonine. La longueur d’onde 509 nm trouvée dans l’étude précédente a été appliquée à différentes intensités pour y voir les variations du niveau de mélatonine. Ces intensités partaient de 0,01 µW/cm³ et allaient jusqu’à 13 µW/cm³, une valeur au moins 100 fois plus grande que la valeur moyenne de l’éclairage d’une pièce. L’intensité critique déclenchant une baisse de mélatonine se trouvait entre 1,6 et 5 µW/cm³ chez tous les sujets et une augmentation de cette intensité apportait toujours une baisse plus importante des niveaux de mélatonine durant la nuit. Il est important de noter qu’un humain est équipé de mécanismes pour réduire l’intensité de la lumière mécaniquement, notamment par la contraction de l’iris. Les intensités critiques sont donc peut-être sous-estimées, mais une baisse de la mélatonine est réellement observée[25].

En fonction du moment de la journée, un signal de l’environnement a des effets différents sur la phase du rythme[1]. Une exposition à la lumière bleue le matin cause une avance de phase du rythme de sécrétion de la mélatonine, c’est-à-dire une baisse du taux de la mélatonine[26]. En effet, comme dit précédemment, la mélatonine est moins présente dans le sang pendant la journée, par rapport à la nuit. De plus, la mélatonine atteint son taux maximal entre 2 h et 4 h du matin[6]. Ainsi, une exposition à la lumière bleue le soir provoque un délai de phase, ce qui correspond également à un taux moins élevé de mélatonine[24]. Par conséquent, en retardant l’augmentation du taux de mélatonine et en décalant ainsi l’arrivée de la fatigue le soir, la lumière bleue a un effet sur le sommeil.