Importance biologique de la lumière

Au cours de l’évolution, la génétique des êtres humains s’est adaptée aux réalités astronomiques et a défini des processus internes en fonction du rythme jour-nuit. De nuit, l’être humain est fatigué et peu enclin aux performances, le corps est en mode sommeil permettant la récupération. Le matin, au réveil, la productivité augmente fortement et atteint son maximum entre 10 et 12 h. Le début d’après-midi est marqué par une baisse de la productivité, suivie en fin d’après-midi d’une seconde hausse de celle-ci. Le soir, le corps repasse en mode repos et se prépare à la phase sommeil.

L’horloge interne de l’être humain ne suit cependant pas exactement le rythme jour-nuit, mais doit être en permanence synchronisée avec l’environnement. Les raisons en sont, entre autres, les diverses conditions génétiques de l’être humain (chaque personne a sa propre horloge interne) et la variabilité de la durée du jour et de la nuit au cours des saisons. Ces processus sont contrôlés par la perception non visuelle de la lumière et analysés en chronobiologie. On parle ici d’action mélanopique de la lumière.

Ce n’est qu’en 2002 que l’existence des gangliocytes photosensibles a été découverte dans la rétine de l’être humain, parallèlement aux photorécepteurs (cônes pour la perception des couleurs, bâtonnets pour la vision crépusculaire) bien connus. Ces gangliocytes servent à la perception non visuelle, ils montrent une grande sensibilité à la lumière bleue et commandent par exemple le réflexe pupillaire. Les stimuli lumineux perçus régulent l’horloge interne dans l’hypothalamus du cerveau. La perception non visuelle de la lumière empêche la sécrétion de la mélatonine, qui fatigue normalement l´être humain et le prépare aux phases du sommeil. On suppose que la sensibilité au bleu du processus exprime une forte orientation vers la lumière du jour.  Une exposition trop limitée à une lumière correspondante en cours de journée perturbe la synchronisation hormonale de l’horloge interne et peut provoquer des troubles du sommeil, une baisse de l’engagement et des troubles de l’humeur. Ce phénomène s’accroît en hiver sous les latitudes moyennes et nordiques et peut même être à l’origine de troubles dépressifs. 

Un éclairage circadien adapté aux besoins de « l’horloge interne » permet de prévenir l’apparition ce problème. Le but est le développement d’un bien-être et une simulation la plus optimale possible de l’éclairage naturel. Dans les phases d’augmentation de l’implication, on utilisera donc un éclairage à composante bleue à fort effet chronobiologique, dans les phases de repos le soir, l’engagement est limité par la réduction de la composante bleue et l’augmentation relative de la composante rouge, ce qui prépare à la phase du sommeil. Dans la pratique, un tel éclairage est habituellement réalisé par des luminaires à température de couleur variable.

Spectre de la lumière du jour · Longueur d’onde [nm]

Pour nombre d’êtres vivants, la perception de la lumière représente la capacité sensorielle essentielle. L’être humain ne fait pas exception, sa première perception est toujours visuelle. La vue de l’être humain est dans une certaine mesure fort développée et fait figure d’organe des sens. Pour presque toutes les activités, l’être humain a besoin d’une quantité suffisante de lumière. Si tel n’est pas le cas, notre perception sensorielle primaire fait défaut avec pour corollaire des difficultés d’orientation, de déplacement et de travail. Pour cette raison le rendement essentiel de l’homme a été asservi à la lumière du jour pendant de nombreux millénaires. C’est la découverte de sources lumineuses artificielles (flambeaux, torches, lampes à huile) qui a augmenté les performances de l’être humain, en permettant la poursuite de l’activité dans les heures sombres du crépuscule et de la nuit. C’est uniquement par ce biais que l’homme a pu réaliser d’énormes progrès culturels, scientifiques et techniques.

Une des tâches majeures de l’éclairage par lumière artificielle consiste à créer et à favoriser une luminosité optimale. En partant des capacités de la vision humaine, il faut définir une tâche visuelle et lui apporter la solution la meilleure avec les moyens de la technique d’éclairage. Parallèlement à la tâche visuelle à proprement parler, il faut prendre en compte des aspects tels que confort et bien-être. C’est pourquoi, par exemple, il faut prendre en compte la capacité d’adaptation de l’œil. Ceci peut être fait sous forme de rapports de contraste constants au sein d’un éclairage. La qualité de la lumière artificielle joue de même un rôle important. Si la tâche visuelle est liée d’une quelconque façon à l’évaluation de couleurs, la composition spectrale de la lumière artificielle doit correspondre le plus possible à celle de la lumière solaire. De plus, la composition de la lumière influence directement l’horloge biologique de l’être humain et donc son efficacité et son bien-être.