Comment la société moderne altère notre rythme circadien

Le cycle jour-nuit est l'un des modes de vie les plus déterminants que nous connaissons. Nous vivons dans un environnement cyclique et les rythmes circadiens sont un élément essentiel de la biologie des organismes vivants.

De nombreux processus physiologiques sont synchronisés avec le cycle jour-nuit, étant modulés par des signaux temporels environnementaux tels que la lumière du soleil. Notre horloge biologique doit détecter les variations cycliques de la lumière afin de gérer nos fonctions physiologiques en conséquence.Pour ce faire, les changements de lumière sont détectés par des cellules spécialisées de la rétine appelées cellules ganglionnaires rétiniennes; ces photorécepteurs rétiniens reçoivent de la lumière et envoient des informations au cerveau, plus précisément à une structure située dans l'hypothalamus appelée noyau suprachiasmatique (SCN). Les neurones SCN transmettent ensuite des informations temporelles à d'autres tissus, produisant des rythmes circadiens synchronisés dans bon nombre de nos processus corporels.

L'évolution nous a fait nous adapter à notre environnement cyclique et ces cycles externes sont devenus indispensables au maintien d'un état sain. Mais les sociétés modernes ont entaché ces cycles. L'utilisation généralisée de l'éclairage artificiel, par exemple, a fortement perturbé le cycle quotidien naturel lumière-obscurité d'une manière qui est loin d'être anodine. L'exposition continue à la lumière est considérée comme un facteur de risque de fragilité, un certain nombre d'études soutenant l'idée que cette perturbation de nos rythmes circadiens peut avoir un impact significatif sur la santé.

C’est un problème majeur, car on estime qu’environ 75% de la population mondiale pourrait être exposée à la lumière pendant la nuit. En outre, le travail posté est considérablement courant (environ 20% des travailleurs en Europe et 29% aux États-Unis), et des études épidémiologiques ont montré que les travailleurs postés ont une fréquence accrue de cancer du sein, de syndrome métabolique, d'obésité, de dysfonctionnements osseux, de maladies cardiovasculaires, AVC et troubles du sommeil.

Mais bien que ces études indiquent une corrélation entre l'exposition à la lumière artificielle et les problèmes de santé, une relation causale est difficile à déterminer dans les études humaines. La recherche animale nous a aidés à comprendre l'impact réel de la perturbation du rythme circadien et a révélé un certain nombre de mécanismes par lesquels elle peut influencer la santé. Cependant, la plupart des études ont utilisé des périodes relativement brèves de perturbation de l'exposition à la lumière qui ne parviennent en grande partie pas à reproduire les schémas d'exposition à la lumière dans certains contextes humains, tels que le travail posté ou les soins intensifs et les maisons de retraite, par exemple.

Une étude récente a entrepris de combler cette lacune en examinant la relation entre une perturbation à long terme des rythmes circadiens et la maladie. Dans ce travail, les souris ont été exposées à une lumière continue pendant 24 semaines et plusieurs paramètres de santé ont été mesurés: la rythmicité de l'horloge centrale (le SCN), la fonction du muscle squelettique, la microstructure osseuse et la fonction du système immunitaire ont été évaluées à divers moments pendant et après les 24 semaines de lumière continue.

Les résultats ont montré qu'un rythme circadien perturbé induit des effets néfastes sur plusieurs processus biologiques. Les enregistrements neuronaux ont révélé que l'exposition à long terme à une lumière continue provoquait une réduction marquée de la rythmicité du stimulateur circadien dans le cerveau, le SCN. La lumière continue a également réduit la fonction musculaire, provoqué des modifications osseuses et induit un état pro-inflammatoire transitoire.

En fait, bon nombre de ces changements correspondaient à un état de vieillissement accéléré, à savoir la baisse de la force musculaire, de l'endurance physique et de la coordination motrice qui sont souvent observées chez les personnes âgées.

Des modifications importantes de la structure osseuse ont également été observées. Les os sont formés de deux types de tissus osseux: l'os trabéculaire (ou spongieux) et l'os cortical (ou compact). En vieillissant, l'os spongieux devient moins dense, tandis que l'os compact a tendance à s'épaissir. L'exposition continue à la lumière chez la souris a induit une perte progressive d'os trabéculaire similaire à celle observée dans l'ostéoporose précoce liée à l'âge, et une augmentation de l'épaisseur de l'os cortical compatible avec un effet accéléré du vieillissement. Jusqu'à 21% des personnes âgées souffrent d'ostéoporose et certains de ces changements ont en fait été signalés chez les travailleurs postés: des études ont montré que les travailleuses postées ont un risque accru de fractures osseuses et une diminution de la densité minérale osseuse.

Une exposition continue à la lumière induit également un état pro-inflammatoire accru. Lors d'un stimulus immunitaire, les souris exposées à une lumière continue ont montré une production accrue de molécules pro-inflammatoires et une diminution de la sécrétion de composés anti-inflammatoires, même si cet effet était transitoire. Cet état pro-inflammatoire intensifié s'observe également au cours du vieillissement. En outre, des études sur l'homme ont également montré que les travailleurs postés ont un risque accru de cancer et de syndrome métabolique associé à un dysfonctionnement du système immunitaire, qui est également connu pour aggraver les pathologies liées à l'âge.

La réduction de la rythmicité dans le SCN des souris exposées en permanence à la lumière correspond également aux changements de rythme qui se produisent chez les individus âgés. En fait, des recherches récentes suggèrent que les altérations de l'horloge circadienne au sein du SCN peuvent être un facteur déterminant du vieillissement, étant donné qu'un système circadien âgé peut en fait contribuer au déclin de la santé lié à l'âge.

Cette étude a renforcé l'idée que l'exposition à long terme à une lumière continue peut avoir un impact significatif sur la santé. Il est intéressant de noter que la plupart des paramètres de santé mesurés sont rapidement revenus à la normale après la restauration d'un cycle régulier lumière-obscurité. Néanmoins, il devient clair que l'exposition à la lumière artificielle n'est pas du tout inoffensive. En perturbant nos rythmes circadiens par une exposition constante à la lumière, nous pourrions accélérer notre processus de vieillissement et affaiblir activement notre santé et notre résistance aux maladies.

Références

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Cet article d'invité a été initialement publié sur le blog primé sur la santé et la science et sur la communauté sur le thème du cerveau, BrainBlogger: Lumière artificielle et rythme circadien - Sommes-nous le gâchis?