Academic literature on the topic 'Cycle veille-sommeil – Effets de la lumière'

IntroductionLe Trouble Bipolaire (TB) est une maladie récurrente sévère affectant 1 à 4 % de la population générale et débutant avant 21 ans pour la moitié des sujets [3]. Le TB est associé à des perturbations profondes des rythmes circadiens pendant et entre les épisodes. En phase de stabilité thymique, les patients apparaîssent hypersensibles aux perturbateurs des rythmes (décalage horaire, travail de nuit, post-partum), ont des cycles veille/sommeil perturbés et des troubles biochimiques (mélatonine, cortisol) [4]. les anomalies du sommeil précèdent fréquemment les rechutes et un caractère saisonnier des récurrences peut exister [2]. Le lithium (Li) est un traitement de référence du TB pour son efficacité dans la prévention des rechutes et du suicide [1]. Son action est mal connue mais il est démontré que le Li présente des effets circadiens stabilisateurs (allongement de la période des rythmes, pic de température maximale retardé, modification de la sensibilité à la lumière, etc.) [4]. Cependant, 70 à 80 % des patients traités présentent une rechute à deux ans après un épisode majeur [1]. Il apparaît donc indispensable d’identifier des marqueurs prédictifs de réponse au Li où les marqueurs circadiens apparaîssent être de bons candidats.MéthodeDeux études rétrospectives chez des patients traités par Li depuis au moins deux ans ont recherché des associations entre la réponse au Li (ALDA) et (1) le caractère saisonnier (DSM-IVTR, n = 128), et (2) des autoquestionnaires circadiens (n = 32) de somnolence diurne (Epworth), chronotype (Horne) et inventaire du type circadien (CTI).RésultatsLes patients excellent-répondeurs au Li, comparés aux non-répondeurs, présentent moins fréquemment un caractère saisonnier (p = 0,02), davantage de somnolences diurnes (p = 0,02), sont plus du matin (p = 0,02) et apparaîssent plus vigoureux dans leurs rythmes (p = 0,04).ConclusionCes résultats, bien que préliminaires, soulignent l’intérêt d’étudier les marqueurs circadiens de réponse au Li afin d’améliorer la prise en charge thérapeutique des patients.

L’inadaptation des travailleurs aux horaires de nuit est très souvent la cause de nombreux accidents de travail, de diminution de la performance ou de dégradation de leur santé affectée par des pathologies principalement liées aux troubles des rythmes circadiens. Les conséquences socio-économiques sont énormes et cette problématique va encore s’étendre dans le futur avec les exigences et les nécessités du travail de nuit. L’absence de la lumière naturelle du jour et les caractéristiques spectrales impropres des lumières artificielles utilisées la nuit sont généralement responsables de cette inadaptation au travail de nuit. De nombreuses recherches scientifiques ont montré l’existence d’interactions entre lumière, oeil et horloge biologique. Puisque les ondes bleues et rouges, en particulier, joueraient un rôle déterminant dans l’accroissement et le maintien de la vigilance des travailleurs, le laboratoire de photobiologie de l’université Laval propose, dans le cadre de ses activités de recherche, une solution de contrôle de l’horloge biologique par une lumière artificielle spécifique dans le but de favoriser l’adaptabilité des travailleurs aux horaires de nuit. La solution préconisée consiste en un dispositif de transformation d’un signal électrique de faible puissance en signal photonique calibré, riche en bleu et légèrement dosé de rouge. Pour évaluer son efficacité, notamment sur l’état de vigilance, nous avons conçu et développé une méthodologie comprenant un banc d’essai et une expérience dans un espace multivariable capable de traduire les modifications générées sur les comportements psychophysiologiques. La concentration de la mélatonine1 est la mesure la plus privilégiée comme marqueur de phase circadienne et de la réponse de l’horloge biologique. Mais son utilisation est ardue, contraignante et son obtention est non instantanée. C’est pourquoi nous proposons aussi d’explorer, au moyen de la méthodologie développée, la variabilité du rythme cardiaque comme marqueur biologique des effets de la lumière. Le rythme cardiaque présente l’avantage d ’être facilement accessible, sa mesure est non invasive et sa réponse est presque immédiate à des phénomènes rapides comme la lumière. De plus, la relation établie entre température et vigilance pourrait être reflétée similairement avec les composantes très basses fréquences de la variabilité du rythme cardiaque, lesquelles caractérisent le phénomène de la thermorégulation. C’est dans cette perspective que nous chercherons à mettre en évidence, dans la variabilité du rythme cardiaque, un marqueur spécifique des effets d ’un signal photonique calibré. Nous introduirons aussi l’utilisation d’outils d’analyses spectrales que nous appliquerons sur des fenêtres temporelles glissantes d’une largeur contrôlée. La méthodologie arborée, avec la représentation spectrale de la variable du rythme cardiaque, a permis d ’identifier une sensibilité marquée, principalement des composantes de la thermorégulation (0,02 - 0,05 Hz), aux signaux photoniques combinant des ondes bleues et rouges. Le signal photonique bichromatique bleu rouge puisé (BR ) semblerait montrer une efficacité encore plus élevée comparée au signal bleu rouge continu (BR). Cette efficacité est interprétée indirectement par un accroissement de la vigilance, car l’énergie de la thermorégulation baisse avec l’augmentation de la température corporelle qui est elle-même corolaire à l’augmentation de la vigilance.

La lumière influence de nombreuses fonctions comportementales et physiologiques, comme les cycles veille-sommeil, la sécrétion de mélatonine, le réflexe pupillaire et le métabolisme du glucose. En tant que facteur environnemental clé, elle synchronise le système circadien sur un cycle de 24 heures. Les signaux lumineux sont perçus par les cellules ganglionnaires rétiniennes intrinsèquement photosensibles (ipRGCs), distinctes des bâtonnets et cônes responsables de la vision. Ces ipRGCs envoient les informations lumineuses au noyau suprachiasmatique (NSC) de l'hypothalamus, l'horloge circadienne principale du cerveau. Le NSC projette vers diverses structures cérébrales pour coordonner les processus rythmiques. Cependant, les ipRGCs influencent aussi directement des fonctions non visuelles, comme le sommeil et le métabolisme, en contournant la régulation circadienne. Cette double voie, circadienne et non circadienne, régule les effets non visuels de la lumière. Toutefois, les mécanismes précis par lesquels la lumière affecte les états veille-sommeil restent encore méconnus, de même que les structures cérébrales et les neurotransmetteurs impliqués. La lumière artificielle, omniprésente dans la vie moderne, notamment la nuit, perturbe les cycles naturels jour/nuit, ce qui suscite des inquiétudes.Notre projet vise à comprendre les effets de la lumière sur la veille et le sommeil en utilisant des modèles animaux et des études humaines. Dans nos expériences sur des souris génétiquement modifiées, nous avons étudié si l'orexine et l'histamine jouent un rôle dans les effets inducteurs du sommeil de la lumière. Les souris ont été exposées à différents cycles lumineux (LD12:12, DD et LD1:1). Nous avons observé que la lumière augmentait le sommeil à ondes lentes (SWS) durant la phase sombre chez les souris sauvages (WT), mais cet effet était atténué chez les souris knock-out OX, HDC et OX/HDC. La lumière augmentait également l'activité delta de l'EEG pendant le SWS chez les souris WT, OX knock-out et OX/HDC knock-out, mais pas chez les souris HDC knock-out. De plus, la lumière induisait un sommeil rapide et durable chez les souris WT, alors que cet effet était plus lent et de plus courte durée chez les modèles knock-out, suggérant que la transmission de l'orexine et de l'histamine est nécessaire pour les effets inducteurs de la lumière. Dans l'étude humaine, 20 hommes en bonne santé ont été exposés à quatre intensités lumineuses (0, 3, 8 et 20 lux) pendant 5 jours dans un environnement contrôlé. Nous avons constaté que le réveil après l'endormissement (WASO) était plus long sous 20 lux comparé aux intensités lumineuses plus faibles, et que l'efficacité du sommeil était réduite sous 20 lux. Les niveaux de mélatonine et de cortisol au réveil n'ont pas varié entre les conditions lumineuses. En revanche, la fréquence cardiaque (HR) a diminué et la variabilité de la fréquence cardiaque (HRV) a augmenté sous 20 et 3 lux par rapport à 0 lux. Le taux de glucose durant le sommeil était plus élevé sous faible lumière (3 et 20 lux) que sous 0 lux. De plus, l'exposition nocturne à la lumière a altéré la sensibilité à la lumière et la performance cognitive le lendemain. Nous concluons que même une faible intensité de lumière artificielle nocturne (ALAN) peut perturber le sommeil et affecter les fonctions physiologiques
Light influences a wide range of behavioral and physiological functions, including sleep-wake cycles, melatonin secretion, pupil light reflex, glucose metabolism, and more. As a key environmental factor, light synchronizes the circadian system with a roughly 24-hour cycle. Light signals are detected by a specific type of retinal cell, intrinsically photosensitive retinal ganglion cells (ipRGCs), which are distinct from the classical photoreceptors—rods and cones—that are primarily involved in vision. These ipRGCs transmit light information to the brain's master circadian clock located in the suprachiasmatic nucleus (SCN) of the hypothalamus. The SCN then projects to various brain structures, coordinating rhythmic behavioral and physiological processes. Notably, ipRGCs also send projections to brain regions beyond the SCN, bypassing circadian regulation to directly influence non-visual functions like sleep, wakefulness, and metabolism. This dual pathway—circadian and non-circadian—mediates light's non-visual effects on the body. However, the exact mechanisms by which light affects sleep-wake states, and which brain structures and neurotransmitters are involved, remain largely unknown. As artificial light becomes increasingly common in modern life, including during nighttime, its disruption of natural light-dark cycles raises concerns. The aim of our project is to explore the wake-promoting and sleep-inhibiting effects of light using both animal models and human studies. In the animal studies, we employed genetically modified mouse models with disrupted histamine and/or orexin transmission to investigate whether these neurotransmitters mediate the sleep-inducing effects of light. Mice were exposed to three conditions: LD12:12, DD, and LD1:1 cycles. Our findings revealed that light significantly increased slow-wave sleep (SWS) during the dark phase in wild-type (WT) mice, but this effect was diminished in OX knockout, HDC knockout, and dual OX/HDC knockout mice. Additionally, light induced a significant increase in EEG delta activity during SWS in WT, OX knockout, and OX/HDC knockout mice, but not in HDC knockout mice. Furthermore, while light induced sleep rapidly and for a sustained duration in WT mice, this effect was slower and shorter-lasting in the knockout models. These results suggest that the sleep-inducing effects of light require both orexin and histamine transmission. In the human study, 20 healthy male participants were exposed to four different light conditions (0, 3, 8, and 20 lux) during a 5-day protocol in a controlled laboratory setting. We found that wake after sleep onset (WASO) was significantly higher under 20 lux compared to lower light intensities, and sleep efficiency was lower under 20 lux than under 3 and 8 lux. Interestingly, there were no significant differences in salivary melatonin and cortisol levels at wake time between the four light conditions. Similarly, body temperature during sleep remained unchanged across light conditions, but heart rate (HR) and heart rate variability (HRV) were affected, with a decrease in HR and an increase in HRV under 20 lux and 3 lux compared to 0 lux. Glucose levels during sleep were significantly higher under low-light conditions (3 and 20 lux) than under 0 lux. Moreover, nocturnal light exposure impaired sensitivity to light and cognitive performance the following morning. Our study concludes that even very low-intensity artificial light at night (ALAN) can disturb sleep and affect physiological functions

Les personnes travaillant en horaires decales sont soumises a un decalage prolonge des cycles veille-sommeil et a des informations environnementales conflictuelles qui peuvent aboutir a des perturbations des rythmes biologiques. Grace a des analyses effectuees a cadence rapprochee (10 min) qui nous ont permis d'identifier avec precision les profils d'evolution nycthemeraux de la melatonine (mt), du cortisol, de la thyrotropine (tsh), de la temperature interne (t#i), reflets de l'horloge endogene, et de la prolactine (prl) et de l'hormone de croissance (gh), hormones influencees par le sommeil mais possedant egalement une composante circadienne. Nos resultats montrent que les travailleurs de nuit ne presentent qu'une adaptation partielle de leurs rythmes hormonaux. Le rythme de mt presente un decalage extremement variable d'un individu a l'autre, bien que dans tous les cas son allure et son amplitude soient conservees. Le travail nocturne provoque une distorsion des rythmes de cortisol et de tsh, dont l'amplitude est cependant preservee, mais ou les acrophases apparaissent ajustees au travail de nuit et au sommeil diurne alors que les autres marqueurs du rythme periode de secretion reduite pour le cortisol et duree de la phase descendante pour la tsh presentent des modifications propres a chaque hormone. Cette adaptation partielle est egalement refletee dans les courbes d'evolution de la gh et de la prl, principalement liees au sommeil mais dont la composante endogene prealablement decrite dans d'autres situations experimentales est revelee chez les travailleurs de nuit dans la distribution encore incompletement adaptee des episodes secretoires. Seule la temperature rectale est adaptee de facon plus homogene, ce qui aboutit a une dissociation avec le rythme de mt, c'est a dire entre les deux temoins principaux de l'horloge endogene. L'ensemble des resultats montrent que chez les travailleurs de nuit permanents l'activite nocturne prolongee et le decalage des heures de sommeil aboutissent a des perturbations du programme temporel de secretion des hormones. Cette etude ouvre la voie a de nombreuses recherches dont l'interet est considerable, tant au niveau fondamental pour la comprehension des mecanismes impliques dans les processus d'adaptation, que dans la perspective d'applications benefiques chez les personnes travaillant en horaires decales

La s-adenosyl-l-homocysteine est formee dans l'organisme au cours des reductions de transmethylations. Sur le plan physiologique, nous avons etudie l'action de la s-adenosyl-l-homocysteine sur le cycle veille-sommeil chez le rat normal ou desynchronise par rapport a l'environnement. Etude du metabolisme et parametres pharmacocinetiques de cette molecule

Ce travail s’inspire des travaux centrés sur la dégradation et la désynchronisation des rythmes circadiens observés lors du travail de nuit et des travaux montrant que l'entraînement physique et sportif a des effets sur la structure des rythmes biologiques. L’objectif de cette thèse est d’étudier les effets de la pratique régulière d’activités sportives sur la rythmicité circadienne ainsi que sur la qualité actimétrique du sommeil chez des techniciens travaillant régulièrement en poste de nuit au sein du groupe PSA Peugeot Citroën. En parallèle, une réflexion méthodologique sur l’analyse et la modélisation des rythmes biologiques a été menée dans ces conditions très particulières de désynchronisation où la recherche de la période reste essentielle. La première étude comparative (sédentaires versus sportifs, travaillant en poste régulier de nuit), et le deuxième protocole, proposant un programme d’entraînement de 12 semaines à des sédentaires en poste de nuit, ont permis de mettre en évidence une persistance des fluctuations de l’ensemble des rythmes étudiés pour les sportifs ou consécutivement au programme d’entraînement. Plus particulièrement, ces résultats montrent que, l’ensemble des rythmes étudiés reste synchronisé, que les amplitudes sont plus importantes et que les périodes sont proches de 24 heures, que les acrophases sont davantage retardées et le que reflet actimétrique du sommeil est plus qualitatif chez les personnes sportives par rapport aux sédentaires, ceci quel que soit le jour de la semaine. Il semblerait aussi que le sommeil diurne du sportif travaillant la nuit soit structuré comme le sommeil normal. Cette étude confirme que l’entraînement physique et sportif peut être considéré comme un donneur de temps supplémentaire et peut permettre d’éviter la désynchronisation des rythmes biologiques parfois observée chez les sédentaires qui travaillent en poste fixe de nuit. Elle permet aussi de reconsidérer l’organisation temporelle du travail de nuit et offre une solution possible pour améliorer la tolérance au travail de nuit, notamment avec le vieillissement.

Les troubles du sommeil et la dépression ont une interaction fonctionnelle et constituent un enjeu majeur de santé publique. La lumière influence la physiologie, le comportement, en particulier la locomotion, le sommeil et l’humeur, via des effets, circadiens (entrainement de l’horloge) et directs,non-circadiens. L’objectif de ce travail a été de caractériser les effets directs, non circadiens de la lumière sur les comportements, et d’évaluer le rôle des différents photorécepteurs impliqués. Des souris « melanopsin knockout » ont été exposées à différents niveaux de luminance (<10 lux, 150 lux,600 lux) sans changer la phase du rythme circadien. Nos résultats montrent que l’intensité lumineuse influence l’humeur, le sommeil, et la locomotion et qu’à <10 lux, il existe une altération de l’humeur et de l’homéostasie du sommeil. Ces effets sont principalement mélanopsine dépendants. Si elles sont confirmées chez l’homme, ces observations seront pertinentes pour optimiser les indications de la luminothérapie et l’utilisation de la lumière dans notre société
Sleep regulations and mood disorders exert strong functional interactions, representing a major public health challenge. Light greatly influences physiology and behavior, including regulation of locomotion,sleep and mood. These non-visual effects are either, indirect through the phase shifting of circadian rhythms or direct. Our goal was to characterize the direct, non-circadian effects of light on behaviorand to assess the contribution of the different photoreceptors involved. To achieve this, melanopsin knockout mice were exposed to different luminance (<10 lux, 150 lux, 600 lux) without changing the phase of circadian rhythm. Our results indicate that light influences mood, locomotion and sleep, with< 10 lux leading to mood and sleep homeostasis alteration. These effects are primarily mediated by melanopsin-based phototransduction. If confirmed in humans, our observations will have applications for the clinical use of light as well as for societal lighting conditions