Lorsqu’on prend de l’âge, s’exposer davantage à la lumière naturelle aide à limiter les troubles du sommeil, suggèrent des travaux de recherche récents. Ces résultats plaident pour une exposition plus longue et à des lumières plus riches à l'intérieur des bâtiments, en particulier dans les Ehpad.
La lumière est essentielle à la vision. Mais on sait aujourd’hui qu’elle joue également un rôle clé dans le sommeil. Des études ont montré que la lumière naturelle est le troisième régulateur du sommeil, avec l’horloge circadienne qui synchronise le sommeil sur l’alternance jour/nuit et l’homéostasie, un ensemble de mécanismes qui accroît le besoin de sommeil quand la période de veille se prolonge.
Le fait que la lumière naturelle joue un rôle aussi important dans le sommeil est une bonne nouvelle parce que la lumière naturelle n’est pas un médicament. Tout le monde y a accès. Elle est gratuite et disponible à l’extérieur. Pour en bénéficier, il suffit de sortir !
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La rétine synchronise l’horloge biologique et le sommeil
Avant tout, il est indispensable de décrire la composition de la lumière naturelle. Elle est constituée de plusieurs longueurs d’ondes, et celles qui se situent entre 400 et 700 nm (le nanomètre ou nm correspond à l’unité de mesure des longueurs d’ondes) sont visibles par l’œil humain.
En dessous de 400 nm, on est dans l’ultra-violet et, au-dessus de 700 nm, dans l’infrarouge. Si la lumière naturelle est blanche, c’est parce qu’elle est composée par toutes les longueurs d’ondes (couleurs du spectre) dans la même quantité (le bleu, le vert, le rouge, le jaune, etc.).
Notre rétine a évolué sous l’influence de cette lumière naturelle pour optimiser notre vision (composantes bleu, vert et rouge de la lumière via des cellules appelées les cônes et les bâtonnets). Les travauxrécents nous ont appris qu’elle a aussi évolué pour synchroniser notre horloge biologique et notre sommeil, via des cellules très spécifiques de la rétine (les cellules à mélanospine), spécifiquement sensibles à la lumière bleue du spectre lumineux.
Quand la rétine s’adapte au vieillissement
En accord avec la littérature scientifique récente, nos résultats suggèrent qu’un sujet jeune pourrait se contenter d’être exposé à une lumière qui correspond au bleu du ciel, pour que ses rythmes biologiques soient bien synchronisés à la journée de 24 heures et que le sommeil soit nocturne. Chez le sujet plus âgé en revanche, ce n’est pas aussi simple.
Au court du vieillissement, le cristallin – la lentille de l’œil qui permet à la lumière de converger sur la rétine – brunit, et diminue ainsi la quantité de lumière bleue qui atteint la rétine. Nos résultats montrent qu’avec l’âge, pour que la lumière naturelle continue à jouer son rôle de régulateur du sommeil de manière efficace, la rétine doit recevoir une lumière naturelle plus riche.
A noter que dans notre étude, les sujets les plus âgés avaient environ 60 ans et les plus jeunes, autour de 25 ans. Il est également important de comprendre que le vieillissement de la rétine et le brunissement du cristallin sont des continuums, même si on observe une accélération entre 35-40 et 60 ans.
Quand on vieillit, il semble que l’horloge biologique et le sommeil ne se contentent plus du bleu mais doivent percevoir une lumière présentant des couleurs additionnelles (dans les longueurs d’ondes rouge et vert).
Ainsi, nous proposons qu’un mécanisme adaptatif pourrait s’être mis en place au cours de l’évolution afin de maintenir une bonne sensibilité à la lumière avec l’âge, et donc une bonne synchronisation de l’horloge biologique et du sommeil, pour faire face au brunissement inéluctable du cristallin.
Des résultats à prendre en compte dans la vraie vie
Il est impossible d’empêcher le vieillissement de la rétine. En revanche, nos résultats suggèrent qu’il est important de s’exposer plus longtemps et à des lumières plus riches quand on est plus âgés, surtout dans nos sociétés modernes où nous passons 80 % de nos journées dans des bâtiments, sous des lumières artificielles.
Notre équipe travaille chez l’humain depuis toujours. Nous faisons le lien entre les mécanismes fondamentaux de la physiologie, et la santé dans la vraie vie. En pratique, différents paramètres influencent les comportements. En l’occurrence, l’hiver, la durée du jour plus courte et le froid représentent de réels freins à une exposition suffisante à la lumière naturelle.
Le manque de lumière est corrélé à la saisonnalité. En France, nous bénéficions d’une exposition à la lumière de 16 heures l’été ; elle est limitée à 8 heures l’hiver. L’intensité lumineuse varie aussi : elle est comprise entre 2 000 et 20 000 lux à l’extérieur l’hiver, entre 10 000 et 100 000 lux l’été. Toutefois, même en hiver, nous conservons une intensité lumineuse qui est suffisante pour le bon fonctionnement de l’horloge biologique.
Néanmoins, si le jour est deux fois plus court en hiver qu’en été, cela ne signifie pas pour autant qu’il convient de s’exposer à des lumières deux fois plus intenses durant cette saison. Les relations ne sont pas linéaires.
Mieux dormir en Ehpad en apportant plus de lumière
Nos résultats peuvent aussi avoir des implications concrètes pour nos parents et grands-parents qui résident dans des Ehpad. Quand nous leur rendons visite, nous voyons bien que les locaux sont souvent peu lumineux, et cela peut avoir des conséquences sur la qualité de leur sommeil la nuit.
Nous recommandons donc aux responsables d’établissements de soin (Ehpad et hôpitaux) de prendre en compte l’importance de la lumière. Il est en effet indispensable d’apporter une certaine intensité lumineuse à l’intérieur des locaux, en installant des éclairages de plus forte intensité, même quand la vue des résidents ou des patients est très affaiblie.
L’intensité lumineuse moyenne dans les Ehpad américains est en moyenne de 70 lux. C’est évidement très insuffisant et les études montrent que ce niveau de lumière trop faible explique, en partie, à la fois les troubles du sommeil nocturne, la somnolence diurne, et le déclin cognitif.
L’éclairage devrait dépasser les 500 lux et sans doute atteindre au moins 1 000 lux durant la journée. À titre de comparaison, l’intensité lumineuse d’une lampe de chevet n’est que de 30 lux, celle du soleil au lever du jour de 10 000 lux.
Et dans la mesure du possible, même en fauteuil roulant, il faut que les résidents des Ehpad bénéficient de la lumière extérieure en journée, surtout s’ils sont somnolents pendant la journée et/ou dorment mal la nuit.
Pourquoi certains sont « couche-tard » et « lève-tard », d’autres « couche-tôt » et « lève-tôt »
On découvre aujourd’hui l’importance de la lumière naturelle pour réguler le sommeil, alors que le rôle de l’horloge circadienne, cette petite structure localisée dans le cerveau, est lui connu depuis longtemps. L’horloge circadienne pulse avec une oscillation de presque 24 heures.
L’étude des personnes non voyantes nous a appris que la synchronisation de l’horloge circadienne passe par la rétine à laquelle est connectée. La rétine capte la lumière qui est responsable de la synchronisation de l’horloge circadienne. Cette horloge biologique est en permanence synchronisée, c’est-à-dire remise à l’heure, sous l’effet de l’environnement, et en particulier de la lumière.
L’horloge circadienne des personnes que l’on classe dans la catégorie des « couche-tard » ou « lève-tard » est lente et peut osciller avec une période de 24h30. Chaque jour, si les conditions lumineuses sont suffisantes, elle va être avancée de 30 minutes et permettre une physiologie au bon moment, sinon les horaires de coucher et de lever seront plus tardifs chaque jour, jusqu’à 30 minutes, par exemple chez l’aveugle.
En revanche, l’horloge circadienne des « couche-tôt » et « lève-tôt » est rapide. Elle peut osciller sur 23h30 et doit être retardée quotidiennement. Là encore, c’est un cycle lumière-obscurité suffisant et stable qui va permettre la remise à l’heure de l’horloge biologique, et des horaires de sommeil réguliers.
Encore une fois, il faut comprendre que la lumière ne sert pas qu’à la vision. On comprend désormais combien elle est au cœur de la santé humaine, pour le sommeil comme dans d’autres domaines.
Nos travaux de recherche ont été soutenus par l’Agence nationale de la recherche (ANR), qui finance en France la recherche sur projets, dans le cadre des programmes TecSAN et IDEXLYON. L’ANR a pour mission de soutenir et de promouvoir le développement de recherches fondamentales et finalisées dans toutes les disciplines, et de renforcer le dialogue entre science et société. Pour en savoir plus, consultez le site de l’ANR. Ces recherches ont également reçu des financements de la région Auvergne-Rhône-Alpes et de l’université Claude Bernard de Lyon
Claude Gronfier, chercheur neurobiologiste à l'Inserm, Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon (CRNL, Inserm/CNRS/Université Claude-Bernard Lyon 1), Inserm
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