Lumière et mélatonine : des mécanismes de régulation différents selon l’âge

Notre rythme circadien est déterminé par une horloge interne située dans l’hypothalamus et dont l’activité est contrôlée par plusieurs gènes.

Le cycle imposé à l’organisme est à peu près de 24 heures. Mais pour que ce rythme soit strictement de 24 heures, l’horloge interne est elle-même resynchronisée en permanence par des agents extérieurs dont le plus puissant est la lumière.

De nombreuses fonctions biologiques répondent à ce rythme circadien. Ainsi en est-il du sommeil dont l’induction est sous la dépendance de la sécrétion de mélatonine. Cette hormone du sommeil est aussi sous le contrôle de l’horloge interne et de la lumière. Normalement, sa sécrétion augmente en fin de journée pour culminer la nuit et chuter avant le réveil. Mais si l’exposition lumineuse a lieu le soir, la production de mélatonine est retardée et avec elle l’endormissement, ce qui peut entraîner des troubles du sommeil. 

Plusieurs études ont mis en évidence le rôle majeur d’un photorécepteur présent dans certaines cellules de la rétine, la mélanopsine, dans le contrôle de la sécrétion de mélatonine. Lors d’une exposition à la lumière, essentiellement la lumière bleue (celle des écrans, des lampes à LED...), c’est ce photorécepteur qui induit la suppression de la production de cette hormone et de la synchronisation/désynchronisation de l’horloge biologique.

D’autres photorécepteurs en cause

Mais, chez les sujets âgés, d’autres photorécepteurs seraient mis en œuvre, selon une étude publiée dans le Journal of Pineal Research [1].

L’équipe de Claude Gronfier (Inserm/CNRS/Université Claude-Bernard Lyon 1) a évalué les effets de la lumière sur la sécrétion de mélatonine dans deux groupes d’adultes, l’un âgé en moyenne de 25 ans, l’autre de 59 ans. Tous ont été exposés au milieu de la nuit, moment du pic de sécrétion de mélatonine, à 9 lumières de différentes couleurs, correspondant à 9 longueurs d’ondes très précises. 

Chez les sujets jeunes exposés à la lumière bleue (longueur d’onde d’environ 480 nm), la mélanopsine présente dans la rétine est le seul photorécepteur moteur de la suppression de la mélatonine. En revanche, chez les participants plus âgés, d’autres photorécepteurs que la mélanopsine, comme les cônes S et M, ceux-là qui permettent la perception du monde en couleurs, situés dans la rétine externe, semblent également être impliqués.

Lumière bleue et lumière du jour

Ainsi, la perception de la lumière, tout comme les besoins en lumière des individus, évoluent avec l’âge.

Pour synchroniser leur horloge circadienne, une exposition à la lumière bleue peut suffire chez les sujets les plus jeunes, alors que les plus âgés ont besoin d’une lumière plus riche en longueurs d’onde, comme celle du soleil.

Selon ces résultats, les sujets âgés souffrant de troubles du sommeil doivent donc être encouragés à s’exposer, au cours de la journée, à la lumière naturelle plutôt qu’artificielle.

En outre, ils suggèrent que les protocoles de luminothérapie actuellement proposés pour traiter certains troubles du sommeil et de l’humeur, tout comme le recours aux filtres anti-lumière bleue, n’ont peut-être pas la même efficacité dans toutes les tranches d’âge et nécessitent d’être adaptés.

De nouveaux travaux de recherche de cette équipe portent sur la quantité et la qualité de lumière nécessaires à chaque individu (sujets sains enfants et adultes, travailleurs de nuit et de jour, patients) pour éviter qu’il ne développe des troubles du sommeil et, plus largement, de la santé.