Photobiomodulation

La mitochondrie a une fonction vitale : la respiration cellulaire. C’est là que le glucose achève son métabolisme en rencontrant l’oxygène apporté par les globules rouges. Cette rencontre permet à la cellule de produire une molécule qui constitue son réservoir énergétique. Cette molécule, c’est l’adénosine triphosphate, ou ATP. Ce métabolisme du glucose va permettre à des protons et à des électrons de se déplacer en produisant de l’eau et de l’ATP. Pour permettre aux courants électriques de se déplacer, la cellule utilise une chaîne de molécules, et parmi celles-ci, on trouve une protéine bien particulière : le cytochrome c oxydase. Son rôle est capital : si elle ne reçoit pas sous forme d’électrons l’énergie qui vient du glucose, la cellule s’arrête de fonctionner après avoir vidé ses réserves d’ATP[10]. En effet, la synthèse de l’ATP serait impossible si une grosse molécule de protéine ne lui apportait pas du courant électrique, commandant en quelque sorte tout le processus. Or cette protéine, la cytochrome c oxydase, qui contient du fer et du cuivre, est hypersensible à la lumière rouge et infrarouge : dès qu’un photon la touche, elle donne l’ordre de fabriquer de l’ATP et la cellule repart et fonctionne de plus belle[11].

Quel est le rôle de la lumière dans tout cela ? Lorsqu’un rayonnement lumineux visible, plus particulièrement les fréquences qui vont du rouge au proche infrarouge, touche cette grosse molécule, cette dernière va se mettre à fonctionner, à donner l’ordre de fabriquer de l’ATP. Pourquoi ? Parce qu'elle contient du cuivre et du fer, et que c’est au niveau de ces atomes que la lumière va être absorbée en cédant son énergie. La lumière produit donc un effet immédiat : activer la protéine et délivrer de l’énergie à la cellule[10].

Ce schéma illustre le mécanisme de PBM dans les longueurs d'onde proches de l’infrarouge (630-1 000 nm). La lumière cible l'enzyme mitochondriale « cytochrome c oxydase », ce qui entraîne une stimulation directe dans la respiration mitochondriale et la dissociation de l'oxyde nitrique, augmentant ainsi indirectement la respiration mitochondriale. Ces processus entraînent notamment une élévation de l'ATP, ce qui a un impact sur les voies de signalisation en aval, déclenchant l'augmentation des processus anti-inflammatoires, la synthèse des protéines, la production de protéines anti-apoptotiques, la réparation/ métabolisme/prolifération/migration cellulaire et les antioxydants[12].

Utilisation de l'ATP38

Deux types d’appareils peuvent être utilisés dans le cadre de la PBM. D’une part, les LLLT, qui sont les appareils lasers basse énergie utilisés en PBM, et d’autre part les LED, qui sont les appareils utilisant cette technologie en PBM. La dénomination LLLI désigne tout appareil délivrant une illumination basse énergie, qu’elle soit basée sur les LED, les LLLT ou les deux associés[1]. Les appareils sont très réglementés et doivent correspondre à la norme médicale ISO 13485.

L’ATP38 est une technologie médicale employée dans le domaine, notamment utilisée par le président de la WALT, René-Jean Bensadoun. Son nom fait référence au rendement énergétique de la respiration cellulaire : chaque molécule de glucose entièrement oxydée par la respiration cellulaire est susceptible de produire 38 molécules d'ATP. L’ATP38 utilise le principe de la PBM, et exploite les bénéfices de la lumière qui est composée de petites particules qu’on appelle les photons. Les photons agissent sur la fabrication de l’énergie nécessaire au fonctionnement des cellules. L’appareil est composé d’une tablette sur laquelle l’ordinateur portable possédant le logiciel de pilotage est posé. Cette tablette est reliée à 3 écrans LEDs via un bras articulé permettant d’ajuster au mieux la position des panneaux lumineux par rapport au visage du patient. Ces 3 écrans en aluminium sont composés de semi-conducteurs polychromatiques collimatés (SCPC) qui émettent la lumière sans aucune hausse de température puisqu’il s’agit d’athermothérapie[13]. Grâce à ces panneaux, le praticien peut piloter les longueurs d’onde à l’aide du logiciel. L’utilisation de ces longueurs d’onde correspondent à un champ d’action bien précis et une pathologie bien définie. L’énergie transportée par ce rayonnement (photons) a un effet stimulant sur l’ATP[14]. L’efficacité de la PBM sur le tissu ciblé dépend des paramètres tels que la source de lumière, la longueur d’onde, la durée d’application de la lumière sur le tissu[15].

Chaque dosage de longueurs d’onde s’adapte à un type d’application. La dosimétrie relève d’une importance capitale dans la réussite d’un traitement. En effet, bien que la plupart des études aient démontré l’efficacité de la PBM dans la réparation des tissus affectés à la fois de manière aiguë et chronique, toutes les études sur la PBM n'ont pas donné des résultats positifs. Ces résultats divergents peuvent être attribués à plusieurs facteurs, le plus important étant la dosimétrie[16].

Action des longueurs d'onde sur le derme

En ce qui concerne les longueurs d’onde, la PBM utilise principalement des longueurs d’onde au sein d’une fenêtre de lumière, entre 630 et 1 000 nm. La pénétration tissulaire est maximisée dans la plage IR. La NASA a réussi à démontrer qu’un rayon de 940 nm peut pénétrer la peau jusqu’à 23 centimètres[17]. Les longueurs d’onde courtes (lumière bleue, verte et jaune) sont préférées pour le traitement des tissus superficiels, tandis que les longueurs d’onde plus longues sont choisies pour les tissus plus profonds en raison de leur pénétration plus profonde dans les tissus. La lumière IR peut en effet pénétrer jusqu’à 4-5 cm de profondeur (au maximum 23), comparativement à 5-10 mm pour la lumière rouge.

L’utilisation de ces longueurs d’onde correspondent à un champ d’action bien précis et une pathologie bien définie, tel que le démontre l’image à gauche. On voit sur l'image de gauche que la longueur d’onde du bleu agira sur l’épiderme, alors que la longueur d’onde du rouge atteindra le derme et sera donc préférée dans le cas d’une blessure plus profonde par exemple.