Propriétés de l horloge circadienne

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1 Lumière et prévention des troubles liés au travail posté Claude Gronfier, Ph.D. Département de Chronobiologie INSERM, Unité 1208, Lyon Journée technique «Horaires atypiques», INRS, 22 novembre 2016 Maison internationale, Paris Propriétés de l horloge circadienne 1- Activité rythmique endogène proche de 24 heures Pineal gland 2- synchronisation par la lumière (remise à l heure) 3- rythmes biologiques adaptés (timing) 1

2 Quelques fonctions contrôlées par l horloge biologique Conséquences d une mauvaise synchronisation de l horloge (jet lag, travail posté, cécité, ) Foster RG et al. Nature Rev Neurosci

3 1 Horloge en libre-cours chez l Homme Heures de sommeil Jours consécutifs dans la grotte τ = 24.5 hrs Cave enthusiast Michel Siffre, jours dans une grotte (Alpes Françaises) Pas de lumière à l exception d une lampe frontale 0 C 120 m sous terre Modified from Siffre, Heure (h) La période endogène de l horloge circadienne est proche mais différente de 24h (caractéristique individuelle) n=157 τ= h (females h, males h) Période courte Couche-tôt Période longue Couche-tard Duffy et al. PNAS

4 01/12/2016 L oeil ne sert pas qu à voir! Cones - Rods Light Mélanopsine iprgcs Voies Non-visuelles Structures visuelles Structures non-visuelles Horloge (SCN) autres Effets directs de la lumière Les iprgcs (mélanopsine) projettent sur des structures visuelles et non-visuelles Sérotonine Raphe Structures Visuelles LGN, SC Dopamine VTA Reflexe pupillaire OPN Récompense LH Activité motrice SPZ Circadian clock SCN Sleep switch VLPO Humeur Amygdale Cognition Mémoire Hypothalamus La lumière active des fonctions biologiques associées à l éveil, et inhibe les fonctions du sommeil S Hattar 2006, Tri Hoang Do et Yau 2010, Vandewalle , Chellapa

5 Synchronisation par la lumière L efficacité de la lumière dépend de : - l intensité lumineuse - la durée de l exposition - l heure de l exposition - la longueur d onde lumineuse (couleur) Remise à l heure de l horloge circadienne par une exposition à la lumière DAY 1 Début de la sécrétion de mélatonine ~22h00 DAY 2 Stimulus lumineux : 22h00-4h30 (6.5h), lux, fluoresc. DAY 3 DAY 4 DAY 5 Retard de l horloge de ~03h00 DAY 6 DAY 7 DAY 8 Début de la sécrétion de mélatonine ~01h00 5

6 Avance ou retard en fonction de l heure La lumière le soir et début de nuit retarde l horloge La lumière le matin et fin de nuit avance l horloge Image Gronfier C. Exposition à la lumière dans le travail de nuit Borugian et al Le travail de nuit n est pas un problème de manque de lumière mais un probleme de cycle de lumière-obscurité (timing, régularité) 6

7 Effets de différents postes de travail sur l horloge Jour (6 jours) => nuit (6 jours) non synchronisation Travail durant nuit biologique «Sommeil» durant journée biologique matin => nuit (15 jours) Synchronisation Rotations rapides (3-3-3) non synchronisation Rajaratnam and Arendt, Lancet 2001 Absence de synchronisation dans le travail de nuit travail sommeil 10% avancés 73% non décalés 16% synchro 30 infirmières, de nuit depuis 2-20 ans, mesure de MT6s Même après plusieurs années de travail de nuit, l horloge n est pas synchronisée dans la grande majorité des cas (83% ici) Dumont et al. 2001, 2007,

8 Manipulation de l intensité lumineuse durant le poste Midpoint of melatonin secretion 3 semaines de nuit lumière normale ~150 lux pdt 8h 3 semaines de nuit lumière forte ~2000 lux pdt 6/8h La lumière normale ne synchronise que 50% des sujets au travail de nuit La lumière forte synchronise 100% des sujets au travail de nuit L augmentation de l intensité lumineuse pendant le poste de nuit est favorable à la synchronisation du système circadien Boivin et al Modulation de l intensité lumineuse au cours des 24h Synchronisation and pattern of light exposure in real life conditions (30 nurses, Dumont et al 2001) Real life» patterns of light exposure on synchronisation in the laboratory (38 dayactive subjects, Dumont et al 2007) Une intensité lumineuse élevée durant le poste, réduite après le poste, et l obscurité la nuit sont favorables à la synchronisation du système circadien 8

9 Approche photique inverse : diminution la luminosité matinale Melatonin suppression assay (CA) 46% ± 19 grey glasses En diminuant l intensité lumineuse matinale perçue, on réduit l effet sur la mélatonine La réduction est encore plus importante si on filtre les longueurs d ondes courtes -6% ± 25 orange glasses Sasseville et al. 2006, Hebert et al Conclusions recommandations et TP/TN La désynchronisation de l horloge biologique est impliquée dans les troubles du TP/TN. Elle est principalement liée à des cycles lumière/obscurité inadaptés Les approches photiques (lumière, peu de lumière, obscurité) et non photiques (hygiène de sommeil, siestes) sont favorables à la synchronisation de l horloge biologique au TN. Ces approches améliorent le sommeil de jour, la vigilance durant le poste de travail et peuvent resynchroniser l horloge lorsque la lumière est appliquée au bon moment. La faisabilité n est pas évidente. La resynchronisation de l horloge est compatible avec un poste stable, mais semble être incompatible avec des horaires alternants. Une information des médecins du travail et des TP/TN sur ce sujet est nécessaire Les recommandations actuelles sont d augmenter la vigilance durant le poste de travail et d optimiser le sommeil durant le jour. La combinaison de lumière en début de poste, de port de lunettes de soleil après le poste avant le sommeil, de sommeil à l obscurité, et de sieste avant ou durant le poste si nécessaire, sont des approches à recommander (en particulier dans les postes critiques à haut niveau de vigilance requis : hôpitaux, militaires, centrales nucléaires, ). 9

10 Merci de votre attention 10