Lumière et énergie cellulaire

Introduction

La lumière du soleil a très mauvaise presse ces dernières années. Les  médecins, les dermatologues et autres organismes de santé ainsi que  l’industrie des crèmes solaires nous conseillent de l’éviter à tout prix tout en  se tartinant d’écran solaire et en se complémentant en vitamine D. Cette  vision ne serait-elle pas des plus réductrices et n’omettrait-elle pas de  nombreux effets bénéfiques de la lumière sur notre organisme ?

État des lieux 

Nous vivons dans un monde où la plupart des gens sont non seulement constamment enfermés à l’abri de la lumière du soleil, mais également exposés de manière accrue aux lumières bleues issues des ampoules fluorescentes ou LED traditionnelles (de type cool white ou blanc froid en particulier), se retrouvant ainsi privés d’une partie fondamentale du spectre complet de la lumière du soleil.

Celui-ci contient 14 % de lumière rouge et 54 % d’infrarouge, dans des proportions plus élevées à l’aube et au crépuscule. Comme vous pouvez le constater sur le graphique ci-dessous, notre éclairage artificiel moderne n’offre qu’une petite partie de ce spectre.

L’abandon progressif des lampes incandescentes, qui contiennent plus de lumière rouge et surtout plus d’infrarouge (90 % d’infrarouge) et moins de lumière bleue, a été décidé dans un but d’économie de coût d’énergie. Ces lampes incandescentes chauffent beaucoup en raison de la quantité importante de spectre infrarouge qu’elles contiennent, et consomment donc beaucoup d’énergie (tiens, tiens, des lampes qui « gaspillent » l’énergie, comme ce métabolisme d’enfant que nous souhaiterions retrouver, coïncidence ?)

Si les lampes riches en lumière bleue ont sans aucun doute leur utilité dans le cadre d’un plan d’économie d’énergie, ce changement, couplé à une diminution du temps passé à l’extérieur, est-il toutefois sans conséquences sur notre santé ? Aujourd’hui, nous allons examiner l’impact de la lumière sur notre énergie cellulaire en particulier, et proposer des solutions pratiques adaptables à notre mode de vie moderne.

Comment le corps fabrique

l’énergie

Votre corps n’utilise pas directement le carburant, c’est-à-dire la nourriture, que vous lui apportez. Celui-ci doit d’abord être transformé en ATP, et cette transformation porte le nom de respiration cellulaire. Nous n’allons pas détailler ici l’intégralité de ce processus de transformation, mais plutôt nous focaliser sur la phosphorylation oxydative, qui est une étape finale dans la formation de l’ATP. Celle-ci se produit au sein de la chaîne respiratoire, ou chaîne de transport d’électrons de nos mitochondries.

Les électrons provenant des molécules de NADH et FADH2 du cycle de Krebs vont être transportés via différents complexes grâce à des réactions d’oxydoréduction jusqu’à l’ATP synthase afin de produire l’ATP. Nous allons nous pencher spécifiquement ici sur le complexe IV, ou enzyme cytochrome c oxydase, qui joue un rôle crucial dans la chaîne respiratoire en tant qu’accepteur final d’électrons en réagissant directement avec l’oxygène. La nature et le mécanisme d’action de cette enzyme ont été découverts par Otto Warburg, médecin physiologiste et biochimiste allemand dont les travaux ont été récompensés par le prix Nobel de médecine en 1931. Nous y reviendrons.

Cette enzyme est dépendante de l’hormone thyroïdienne et peut être inhibée par des facteurs tels qu’une situation de stress, qui vient augmenter la production d’oxyde nitrique (Moncada, 1998) ou de monoxyde de carbone (Davies et al., 1997), ou encore des situations telles qu’un excès de fer dans les tissus (Britton, 1996)ou la peroxydation lipidique causée par les acides gras polyinsaturés.

Il est important de comprendre que les facteurs énoncés ci-dessus peuvent être provoqués par beaucoup de types de stress différents.

Par exemple, une surproduction de monoxyde de carbone peut être causée par une inhibition du système énergétique, elle-même causée par les œstrogènes, les radiations ionisantes, la famine, ou encore toute situation de déprivation d’oxygène. Dans ces conditions, la formation de l’hème de l’hémoglobine peut être stimulée (Falk et al., 1959). Un éventuel excès sera détruit par l’enzyme hème oxygénase et converti en biliverdine et monoxyde de carbone, ce qui peut, comme nous l’avons vu, inhiber l’activité de la cytochrome c oxydase.

Quand l’activité de cette dernière décline, le flux d’électrons est ralenti et plus de radicaux libres sont donc produits. Dès lors, les problèmes de santé sont susceptibles d’arriver, avec un basculement vers la fermentation (Dong et al., 2015), et donc une augmentation de la production de lactate et une diminution de la disponibilité du dioxyde de carbone, caractéristiques de certaines maladies et du vieillissement.

La problématique d’un excès de

lumière bleue

Nous avons parlé d’une augmentation du temps d’exposition aux lumières artificielles et des dommages potentiels qui peuvent en découler.

Sans surprise, l’exposition à la lumière bleue est en corrélation avec un effet d’inhibition de la cytochrome c oxydase et des lésions rétiniennes chez l’animal (Chen et al., 1993). En effet, la rétine est un organe très riche en photorécepteurs et donc très demandeuse en énergie.

Chez l’humain, cela pourrait expliquer pourquoi une exposition à la lumière bleue artificielle est par exemple liée à un risque accru de résistance à l’insuline (Cheung et al., 2016), ainsi qu’à une augmentation du risque de prise de poids (Fonken et al., 2013 ; Park et al., 2019) : ceci est sans doute dû à l’inhibition de la cytochrome c oxydase, phénomène qui ralentit alors le métabolisme, ainsi qu’à la perturbation du cycle circadien.

Cela ne veut pas dire que nous devons éviter la lumière bleue à tout prix : celle-ci fait partie du spectre de la lumière du soleil, dans lequel elle est mise en balance avec d’autres rayonnements. La lumière artificielle des écrans, en revanche, possède un modèle de fréquence très déformé qui ne ressemble en rien à la lumière naturelle, comme nous l’avons vu plus haut.

L’obscurité, un stress

Sans même considérer la problématique de la lumière bleue artificielle, l’être humain doit déjà faire face au facteur de stress qu’est l’obscurité. Celle-ci est en effet une source de stress potentielle, et certaines hormones comme la TSH sont à leur pic pendant la nuit (degli Uberti et al., 1981), avec une augmentation concomitante de l’hormone de croissance, de la prolactine, de la PTH et d’autres hormones de stress. En parallèle, on observe une diminution des hormones thyroïdiennes et une diminution de l’activité de la cytochrome c oxydase, inhibant la respiration mitochondriale. Ceci est le résultat de l’obscurité et non du sommeil : en vérité, nous dormons pour contrer cette source de stress.

Les journées d’hiver très sombres sont particulièrement stressantes et sont souvent en lien avec des symptômes tels que la fatigue ou la difficulté à perdre du poids par exemple. À mon sens, la dépression saisonnière a d’ailleurs bien plus à voir avec un manque de lumière qu’avec le seul manque de vitamine D.

C’est pour cela que nous devons tout mettre en place pour faire face à cette source de stress : dormir pendant les périodes d’obscurité et faire en sorte que le sommeil se passe dans des conditions optimales. Ce point fera d’ailleurs l’objet d’un prochain article.

La lumière rouge / near infrared à

la rescousse

Comme nous l’avons évoqué plus haut, Otto Warburg a reçu le prix Nobel de médecine pour ses travaux sur le mécanisme d’action de la cytochrome c oxydase en 1931.

Dans ses recherches, il a découvert que cette enzyme pouvait être inhibée par le monoxyde de carbone, et que le processus pouvait être renversé par certaines longueurs d’onde de la lumière.

Plus récemment, il a été démontré que la lumière peut aussi influencer l’oxyde nitrique, toujours en raison de son action inhibitrice de la cytochrome c oxydase (Lane, 2006).

En effet, lorsque la cellule est soumise au stress, elle produit de l’oxyde nitrique (NO), qui joue un rôle physiologique important, en cas d’infection par exemple. Mais lorsque l’exposition au NO devient répétée et importante, celui-ci s’accumule et se lie à la cytochrome c oxydase (Beltràn et al., 2000 ; Brown, 2001).

Une fois cette liaison effectuée, la cytochrome c oxydase celle-ci ne peut plus assurer sa fonction de transporteur d’électrons de manière optimale, engendrant alors les conséquences que nous avons vues plus haut. Les photons de la lumière aident alors à dissocier l’oxyde nitrique de la cytochrome c oxydase (de Freitas et al., 2016).

De plus, ces derniers ont la capacité de réguler à la hausse l’expression de cette fameuse cytochrome c oxydase (Wang et al., 2016).

Les longueurs d’onde qui nous intéressent pour l’absorption par la cytochrome c oxydase diffèrent quelque peu selon les études mais semblent se situer aux alentours de 610-625 nm et 660-690 nm pour la lumière rouge, et 750-775 nm et 810-845 nm pour le near infrared (Karu & Kolyakov, 2005) ; néanmoins, d’un point de vue pragmatique, nous verrons que les choses ne sont pas aussi simples.

L’hypothèse est donc que l’obscurité et la lumière bleue empoisonnent la respiration mitochondriale alors que la lumière rouge / near infrared l’assainit en rétablissant le flux d’électrons au sein de la chaîne respiratoire.

La lumière, une solution à tous les

problèmes ?

L’utilisation d’un dispositif pour compenser le manque de lumière permet d’améliorer beaucoup de choses. Tout d’abord, via un effet systémique certain, si votre thyroïde, et donc votre métabolisme, se porte mieux, il est normal d’observer des conséquences positives : se sentir plus en forme, perdre du poids plus facilement, avoir une meilleure libido, la liste est presque infinie. La lumière est réellement efficace pour améliorer une hypothyroïdie. Hormis des données sur des cas d’hypothyroïdie auto-immune traitée par la lumière avec beaucoup de succès (Höfling et al.,2013) , mon expérience personnelle ainsi que celles de mes clients m’ont montré des résultats considérables sur la fonction thyroïdienne dans des cas plus classiques. Il suffit de placer le dispositif lumineux à distance rapprochée de la glande thyroïde pour obtenir rapidement des effets.

Mais son utilisation est également pertinente de façon plus ciblée pour améliorer le métabolisme d’un tissu en particulier quand l’effet systémique ne suffit pas, par exemple pour la repousse des cheveux (Lanzafame et al.,2013) , l’amélioration des gains musculaires sur un muscle en particulier (Baroni et al.,2015) ou encore les problèmes d’acné (Aziz-Jalali et al.,2012).

Les moyens pratiques

A présent, il est temps d’évoquer concrètement les moyens de mettre ces concepts théoriques en application pour pouvoir tirer profit de tous les bienfaits de la lumière.

1.Les lampes incandescentes

Les lampes incandescentes offrent un spectre de lumière complet, qui va du jaune au orange en passant par le rouge et l’infrarouge (90%), et offrent un éclairage assez blanc qui tente de mimer la lumière du soleil. Elles possèdent des actions plus diversifiées que les lampes LED dont nous allons parler, et si elles sont moins thérapeutiques que les LED, qui présentent une forte concentration d’un seul spectre, elles demeurent toutefois intéressantes dans un but de bien-être général.

Pour mettre cela en place et obtenir un effet notable, le wattage total est important : 250 W à 500 W semblent la mesure idéale, répartis en plusieurs ampoules si nécessaire. Si vous ne vous sentez pas réchauffé après utilisation comme quand vous êtes au soleil, c’est que le wattage n’est pas assez important, même si cela aide déjà probablement.

Vous devriez vous tourner vers ce genre d’ampoule, avec ce genre de support adapté au wattage de votre ampoule. 

Les lampes incandescentes peuvent aussi être utilisées avec un wattage moins important, cette fois-ci en tant qu’éclairage de maison et pour éviter un excès de lumière bleue chez vous. Un wattage de 20 à 60 pour les lampes de chevet et de 60 à 100 pour les lampes de plafond est idéal.

À noter qu’il ne s’agit pas de l’option la plus écologique, raison pour laquelle elles ont été bannies du marché européen pour l’utilisation domestique, mais elles restent utilisées comme lampes chauffantes pour les animaux.

Je recommande particulièrement les lampes incandescentes en hiver, saison durant laquelle l’exposition à la lumière est plus difficile en raison de la diminution de l’ensoleillement et du raccourcissement des journées. L’inconvénient résidera dans la consommation énergivore et l’installation afin d’obtenir un wattage total important pour créer un effet suffisant. Les lampes incandescentes à wattage plus faible sont en revanche excellentes pour l’éclairage de maison.

Mon ami Gaetan Camarda en train de faire le plein de lumière avec sa lampe incandescente.

2. Les dispositifs LED

Les dispositifs LED permettent d’isoler les longueurs d’ondes qui nous intéressent pour agir sur la cytochrome c oxydase comme nous l’avons vu plus haut. Ils sont très efficaces et thérapeutiques.

J’utilise aussi bien les LED que les lampes incandescentes, mais je dois dire que les LED sont beaucoup plus rentables et efficaces pour des effets visibles.

Concernant le débat near infrared / lumière rouge, les deux ont leur place, mais l’argument principal souvent évoqué est que le near infrared devrait être utilisé pour les actions en profondeur et la lumière rouge pour les actions superficielles, le near infrared offrant une pénétration plus importante (Jagdeo et al., 2012). Il ne faut toutefois pas négliger le facteur limitant qu’est la chaleur. Le near infrared produit plus de chaleur, limitant ainsi la proximité à laquelle le dispositif peut être utilisé ou simplement le temps d’utilisation sans sensation de brûlure.

Concrètement, je ne dis pas que le near infrared est inutile, loin de là. Mais en termes de rentabilité, la lumière rouge est tout simplement magique selon moi, d’autant plus qu’elle est la plus difficile à obtenir d’une autre manière. L’infrarouge, lui, peut par exemple être obtenu à moindres frais par les lampes incandescentes. Isoler la lumière rouge via un dispositif LED permet de l’utiliser près de la peau pour une efficacité accrue. La moitié de la puissance est perdue à 5 cm, et à 20 cm, il reste à peine 10% de la puissance, d’où l’intérêt, si l’on recherche un effet très thérapeutique, de pouvoir l’utiliser au plus près de la peau.

Voici le modèle que je recommande et avec lequel j’obtiens un succès notable sur moi-même et sur mes clients.

3. Bloquer la lumière bleue artificielle

Si votre mode de vie vous conduit à devoir faire face à un excès de lumière bleue provenant par exemple d’écrans (ordinateurs, smartphones, etc.) d’éclairage intérieur, d’éclairage nocturne extérieur ou de phares de voitures, il est primordial de minimiser les effets de celle-ci. Il existe pour cela différentes options.

On peut par exemple installer un logiciel comme flux qui filtre la lumière bleue : c’est un moyen simple et efficace de réduire l’exposition à la lumière des écrans de smartphones et ordinateurs. Vous pouvez décider de vous laisser guider par le mode automatique de ce logiciel, qui diminuera la lumière bleue en fonction de l’avancée de la journée et de la lumière du soleil (il diffusera moins de lumière bleue à l’aube et au crépuscule). Personnellement, je préfère toujours garder la lumière bleue assez basse, la lumière artificielle étant bien différente de la lumière du soleil.

Si l’on veut passer à l’étape supérieure, on trouve sur le marché des lunettes qui bloquent la lumière bleue. Ces lunettes peuvent vous donner un look « bizarre » ou encore vous faire passer pour Cyclope de X-Men, aussi n’hésitez pas à les porter tranquillement le soir, chez vous, loin du regard de tous.

4.Quelle durée d’exposition ?

Il existe une hypothèse basée sur le principe de l’hormèse (Huang et al., 2009) selon laquelle une petite dose de lumière serait bénéfique tandis qu’une exposition accrue aurait un effet contre-productif, c’est-à-dire qu’un stress en petite quantité renforcerait l’organisme. Je ne reviendrai pas ici sur l’origine de ce principe ni sur mon avis à ce propos, mais l’exposition à la lumière ne doit pas vous causer du stress. Comme nous l’avons vu plus haut, l’exposition à la lumière accélère le métabolisme et donc la production d’hormones, avec pour conséquence des besoins accrus en nutriments, notamment en vitamine A et en glucose. Si vous n’apportez pas davantage de fuel  à votre corps, vous obtiendrez alors une réaction de stress et votre exposition aura probablement un effet négatif sur votre organisme. Le poison, ce n’est pas la dose, c’est l’utilisation qu’on en fait : context matters, tout est contexte. Vous trouverez le rationnel derrière ce principe sur le schéma ci-dessous.

Il est assez courant chez les utilisateurs qui abusent d’un dispositif de lumière rouge de souffrir d’hypoglycémie ou d’utiliser plus rapidement leur stock de vitamine A, ce qui peut mener à une hyperkératinisation : les cellules de la peau se multiplient de manière excessive, formant des bouchons qui empêchent le sébum de s’évacuer et causant alors boutons, comédons et autres éruptions cutanées.

Le facteur limitant est donc votre métabolisme actuel, ainsi que le fuel que vous lui apportez. Laissez votre température et vos pulsations ainsi que vos sensations vous parler. Si vos extrémités deviennent froides, vous avez probablement relâché de l’adrénaline car vous êtes en hypoglycémie. 5-10 minutes est une durée d’utilisation courante pour les dispositifs de lumière rouge à cause de leur propriété d’accélération du métabolisme. Les lampes de type incandescent ont un effet moins puissant et peuvent être utilisées plus longtemps.

5. Est-ce que ces dispositifs remplacent la lumière du

soleil ?

Bien sûr que non. Aujourd’hui nous avons surtout passé en revue les bénéfices des spectres rouge et near infrared sur l’énergie cellulaire, mais d’autres spectres offrent également des bénéfices, comme les UVB par exemple, qui sont responsables de la synthèse de la vitamine D. J’aborderai ce sujet dans un prochain article.

Conclusion

La lumière est un facteur primordial de notre santé métabolique. Notre monde moderne toxique nous pousse à un mode de vie riche en lumière bleue et en obscurité qui empoisonne notre respiration mitochondriale et qu’il nous est difficile de fuir entièrement. Il nous est toutefois possible de nous concentrer et d’agir sur ce que nous pouvons contrôler pour contrebalancer peu à peu les conséquences délétères de la modernité sur notre équilibre physiologique.      

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À gauche : ce que font les gens de mon âge le samedi soir. À droite : moi.

À RETENIR / AXES DE RÉFLEXION

  • La lumière du soleil est primordiale pour la production d’énergie cellulaire.
  • Notre mode de vie moderne à l’abri de la lumière du soleil et rempli de lumière artificielle est un stress pour notre organisme.  
  • Les dispositifs LED spécifiques de lumière rouge sont un moyen très efficace et thérapeutique pour notre métabolisme.  
  • Les lampes incandescentes permettent de contrebalancer de manière plus générale la malillumination.  
  • L’exposition à la lumière bleue artificielle devrait être réduite au maximum.

Références :

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