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Qu'est-ce que la mélanopsine et comment affecte-t-elle notre cycle de sommeil?

Nous avons des récepteurs de lumière dans les bâtonnets et les cônes de nos yeux - ils jouent un rôle dans notre vision. Cependant, il existe un autre récepteur de lumière appelé mélanopsine, et cela ne nous aide pas à mieux voir. Cela aide simplement notre cerveau à comprendre s'il s'agit de l'heure du sommeil ou de l'heure du réveil. Vous n'avez peut-être jamais entendu parler de la mélanopsine auparavant - et c'est peut-être parce qu'elle a été découverte pour la première fois il y a moins de 20 ans!

Les personnes aveugles réagissent encore à la lumière. Par exemple, lorsqu'ils sont exposés à l'obscurité, le niveau de mélatonine «hormone du sommeil» augmente dans leur corps, et vice versa. Cependant, ils pourraient ne pas être conscients de leur environnement clair / sombre.

La mélanopsine régule notre rythme circadien - c'est-à-dire que lorsque nous nous réveillons, nous sommes pleinement alertes, affamés et somnolents.

Récepteurs de lumière

Les récepteurs de lumière sont des protéines qui absorbent la lumière. Ils sont dans les yeux et sont les premiers à recevoir la lumière et à l'envoyer vers d'autres cellules. Grâce à eux, nos esprits peuvent «résoudre le puzzle» de la luminosité, des formes et des couleurs. Les récepteurs de lumière sont également appelés photorécepteurs.

Dans la rétine de l'œil humain, il existe trois types de photorécepteurs, appelés opsines - la rhodopsine (dans les cellules en bâtonnets, assurant la vision nocturne), la photopsine (dans les cellules coniques, nous donnant la perception des couleurs) et la mélanopsine (dans les neurones de la rétine, prenant partie de la régulation du rythme circadien et de la réponse de la pupille à la lumière).

Les cellules dans lesquelles se trouve la mélanopsine sont appelées cellules ganglionnaires rétiniennes intrinsèquement photosensibles (ipRGC), ou cellules ganglionnaires rétiniennes contenant de la mélanopsine (mRGC).

À propos de la mélanopsine

La mélanopsine est un photopigment présent dans les cellules de l'œil des mammifères, mais il n'a aucun rôle dans la vue. Il est impliqué dans le rythme circadien et l'expansion et le rétrécissement de la pupille (réflexe pupillaire lumineux).

Dans 2002, un déclaration a été publié en disant que de nombreuses études rapportent la découverte de la mélanopsine et des cellules qui détectent la lumière.

Le gène de la mélanopsine humaine est appelé OPN4. Il est exprimé dans le groupe mentionné précédemment des récepteurs rétiniens - ipRGCs. Ces cellules ne représentent qu'environ 1 à 2% des cellules nerveuses rétiniennes.

La mélanopsine est la plus sensible au spectre de la lumière bleue. Ce que «sensible» signifie, c'est que cette protéine, lorsqu'elle est exposée à la lumière bleue, prend une certaine forme à partir de laquelle elle peut produire un signal électrique (potentiel d'action). La lumière du spectre orange-rouge est ce qui la ramène à l'état sensible au bleu.

Certain DE CAS suggèrent que la mélanopsine a un rôle dans la cognition parce que la lumière bleue (reçue par les cellules contenant de la mélanopsine) provoque une activité dans les régions cérébrales associées à la mémoire.

Il reste encore beaucoup à découvrir aux scientifiques - il y a même eu des recherches cliniques sur la façon dont la mélanopsine pourrait être utilisée dans le traitement de différents problèmes humains, dont l'un est - les problèmes de cycle sommeil / éveil.


Figure 1 Les liens entre la lumière, la mélanopsine et ses cellules, et les rôles de la mélanopsine

Mélanopsine - fonctions et comment cela fonctionne

Les cellules qui contiennent de la mélanopsine s'adaptent à la lumière, mais aussi à l'obscurité. Ceci est également observé dans les cellules à bâtonnets et cônes. Tous les photorécepteurs réagissent au fond d'éclairage récent. Si la lumière n'est pas présente, ils s'adaptent à l'obscurité et donc plus sensibles à la lumière et vice versa.

Les photorécepteurs de la mélanopsine ne sont pas très sensibles à la lumière de courte longueur d'onde (proche du spectre violet) et sont les plus sensibles au spectre de la lumière bleue.

Voies neurales des cellules de mélanopsine aux zones cérébrales

Nos yeux détectent la lumière, qu'ils soient ouverts ou fermés. Dès que la lumière atteint l'œil, les cellules de mélanopsine envoient des influx nerveux (signaux électriques). Ils voyagent à travers les cellules nerveuses qui mènent à différentes zones cibles.

Ces signaux, informant sur la lumière, arrivent dans le mésencéphale, qui réagit alors en redimensionnant la pupille. Ils envoient également des signaux à l'hypothalamus, qui régule le rythme circadien. Cependant, avant que l'information n'atteigne l'hypothalamus, les signaux des trois opsines sont rassemblés.

Cycle veille-sommeil et mélanopsine

Nous allons voir ici comment exactement la mélanopsine influence notre rythmicité circadienne et comment elle régule notre sommeil.

La mélanopsine et le rythme circadien

Notre rythme circadien est dicté par l'horloge biologique interne. Par exemple, une personne pourrait toujours se coucher à, disons, 11 heures et se réveiller à 7 heures du matin, être la plus productive avant midi et la moins productive le soir - tout cela est dicté par son rythme circadien.

Dans notre cerveau, il y a une zone appelée l'hypothalamus, et dans l'hypothalamus, une petite population de cellules nerveuses, le noyau suprachiasmatique (SCN), est également appelé «le maître oscillateur circadien» - en raison de son rôle important dans la création du rythme circadien.

Ces «cellules maîtresses» ont besoin d'un apport du monde extérieur - elles doivent savoir quand préparer le corps au sommeil et quand assurer le regain d'énergie. La mélanopsine entre ici. Les cellules de mélanopsine (ipRGC) reçoivent la lumière et déclenchent le signal électrique qui va au SCN.

Cela permet à notre corps d'ajuster son rythme à celui du monde extérieur, de sorte que nos besoins en sommeil pourraient changer avec la saison, et heureusement, nous sommes en mesure de nous synchroniser avec un nouveau fuseau horaire après avoir parcouru de longues distances. Cet «ajustement» est appelé entraînement, ou plus précisément photoentraînement.

La mélanopsine semble également communiquer avec dopamine, régulant l'expression du gène de l'horloge rétinienne.

Mélanopsine et sommeil

Nous savons que les deux lumière du jour et lumière artificielle ont des effets importants sur notre sommeil - à la fois positifs et négatifs.

La lumière du soleil est bonne pour votre rythme circadien et permet au corps de libérer plus facilement des produits chimiques qui empêchent l'excitation et vous endormissent. D'un autre côté, passer du temps à l'intérieur envoie un message déroutant au SCN et les lumières artificielles la nuit (en particulier les lumières LED) se sont avérées maintes et maintes fois éveillées en retardant le début du sommeil.

Les cellules de mélanopsine indiquent à l'hypothalamus que nous sommes exposés à la lumière. Comme nous le savons déjà, ils sont sensibles à la bleu clair (trouvé dans la majorité des écrans et des ampoules LED), et si ces cellules captent un stimulus lumineux toute la soirée, alors l'hypothalamus n'ordonnera pas la production de mélatonine «hormone du sommeil».

C'est pourquoi, si vous avez envie d'une bonne nuit de sommeil, il est préférable d'éteindre tous les appareils électroniques et d'atténuer les lumières pour permettre à votre corps de s'adapter au fait qu'il fait sombre et qu'il est l'heure d'aller au lit.

Les personnes qui ont de faibles taux de mélanopsine souffrent fréquemment de troubles du sommeil (et de l'humeur). Un autre problème récurrent qu'ils peuvent rencontrer est le trouble affectif saisonnier (TAS) qui a été décrit comme régulant l'humeur du sommeil. hormones traversent des déséquilibres dus à une lumière du jour insuffisante.

Maintenant, il est évident que les personnes ayant de faibles niveaux de mélanopsine sont plus susceptibles de souffrir de SAD simplement parce que leurs cellules enregistrent moins de lumière.

Cependant, ils n'ont aucun problème de vue. Leurs problèmes résident dans les connexions neuronales entre les yeux et l'hypothalamus, qui régule la sécrétion hormonale - et les déséquilibres hormonaux sont connus pour être étroitement liés aux troubles du sommeil.

La mélanopsine et la couleur de la lumière

Un récent étude publié au PLOS Le journal a déclaré que la mélanopsine joue un rôle dans le sommeil et l'éveil, mais le point intéressant est que les chercheurs ont utilisé différentes couleurs de lumière pour voir la réaction chez les souris. Ce qu'ils ont découvert, c'est que la lumière bleue favorisait l'éveil parce qu'elle augmentait les hormones de stress retardant le sommeil, tandis que la lumière verte accélérait le processus d'endormissement.

Ces lumières n'étaient pas efficaces sur les souris sans mélanopsine, ce qui signifie que la mélanopsine était le lien le plus important dans le processus de lumière affectant la vigilance.

L'utilisation clinique de la mélatonine pour aider avec les modèles de sommeil / éveil

Les scientifiques ont réussi à utiliser les impulsions de lumière bleue pour manipuler l'activité cérébrale de souris génétiquement modifiées afin de les réveiller. sommeil profond (sommeil lent).

Les scientifiques pensent qu'un type similaire d'exposition à la lumière peut être utilisé pour contrôler le cycle veille-sommeil chez l'homme, car la lumière bleue favorise l'éveil et supprime la somnolence.

Ressources additionnelles

  1. Sengupta, A. Melanopsin: Un photopigment régulant le photoentrainement circadien peut conduire à un traitement induit par la lumière bleue du diabète. http://photobiology.info/Sengupta.html Consulté en février 18, 2019.
  2. Paul KN, Saafir T. B et Tosini G. Le rôle des photorécepteurs rétiniens dans la régulation des rythmes circadiens. Avis sur les troubles endocriniens et métaboliques. Décembre 1, 2010. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2848671/ Consulté en février 18, 2019.
  3. Altimus C. M, Güler A. G et coll. Les bâtonnets-cônes et la mélanopsine détectent la lumière et l'obscurité pour moduler le sommeil indépendamment de la formation d'image. Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique. 5 décembre 2008.  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2596746/ Consulté en février 18, 2019.
  4. Wong K. Y, Dunn F. A, Berson D, M. Adaptation des photorécepteurs dans les cellules ganglionnaires rétiniennes intrinsèquement photosensibles. Neuron. Décembre 21, 2005. https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(05)00964-5? Consulté en février 18, 2019.

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