La luminothérapie consiste à s’exposer de façon quotidienne à une source lumineuse dont le spectre et l’intensité imitent ceux du soleil. Avec la complicité de différentes techniques –lampes, lunettes et autres dispositifs–, on trompe l’organisme pour mieux le resynchroniser.

Un traquenard efficace que Marc Hébert¹, professeur au Département d’ophtalmologie et d’ORL – chirurgie cervico-faciale, développe et étudie depuis plus de 20 ans. Véritables pionniers dans le domaine, lui et son équipe ont clarifié le rôle de la lumière dans la synchronisation de notre horloge biologique.

La lumière est captée par la rétine, au fond du globe oculaire, qui la transmet directement au cerveau. Or, ont constaté les chercheurs, les ondes lumineuses agissent sur nos neurotransmetteurs hormonaux. Humeur, appétit, vigilance: la portée de ce mécanisme naturel n’a pas fini de nous étonner.

La luminothérapie poursuit 3 objectifs:

Marc Hébert

1- Allonger la période de luminosité

L’automne, les jours raccourcissent? Et comment! Entre les solstices d’été et d’hiver, la période de clarté par jour diminue de moitié sous nos latitudes. D’une durée de 17 heures à la fin juin, elle passe à environ 8 heures en décembre. Quand le saut du lit comme le retour du bureau se font dans la pénombre, le cerveau a peu de chance de capter la lumière nécessaire à son bon fonctionnement. Sans compter que, l’hiver, les occasions de mettre le nez dehors sont plus rares: la population normale s’expose jusqu’à 6 fois moins à la lumière naturelle durant la saison froide.

2- Augmenter l’intensité lumineuse

La lumière se fait rare, l’hiver, mais elle est aussi moins intense. À quel point? Un lux est une unité de mesure qui correspond au flux émis par une chandelle à un mètre de nos yeux. Durant une magnifique journée d’été, 8000 à 10 000 lux frappent la rétine dès le matin, et jusqu’à 100 000 sont émis à la plage. L’hiver, l’intensité lumineuse dépasse rarement les 1500 lux, ce qui vaut déjà mieux que l’éclairage domestique qui ne fournit qu’un faible 100 lux.

Il n’existe pas de données à propos du nombre de lux minimum dont nous avons besoin quotidiennement. Mais les travaux de Marc Hébert ont démontré qu’une exposition de 30 minutes par jour à 5000 lux suffit dans 100% des cas. Une lampe de luminothérapie fournit, selon les modèles, entre 5000 et 10 000 lux.

3- S’adapter à la vie moderne

Le déficit de lumière est d’abord une affaire de géographie: il s’accroît à mesure qu’on s’éloigne de l’équateur. Mais notre mode de vie accentue le problème. L’ère industrielle nous a rendus casaniers. Nos ancêtres passaient beaucoup plus de temps dehors pour travailler et se déplacer. En outre, depuis ses origines, l’humanité a accordé son quotidien au découpage naturel lumière/obscurité et à la valse des saisons. Aujourd’hui, nous voulons être productifs à l’année, peu importe l’heure ou le fuseau horaire. Résultat: notre horloge biologique a perdu ses repères. Désynchronisée, elle a parfois besoin d’un coup de main (ou de lumière) pour se réajuster.

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Le bronzage sécuritaire n’existe pas
Pas besoin de passer la journée à se faire «dorer la couenne» pour tirer le meilleur du soleil. Quelques minutes suffisent pour synthétiser la vitamine D, nécessaire pour fixer le calcium sur les os et pour protéger des différents cancers. «Les gens en santé sont en fait les moins bronzés, soutient le dermatologue Joël Claveau¹, professeur de clinique à la Faculté de médecine. Il n’y a pas de bronzage sécuritaire, car pour bronzer, il faut que les rayons ultraviolets (UV) du soleil modifient la structure de l’ADN cutané.»

Joël Claveau

Les rayons ultraviolets sont insidieux, car on ne les voit pas. Les UV de type B causent les coups de soleil: ils endommagent l’ADN et favorisent, avec le temps, le vieillissement prématuré de la peau (photovieillissement) et les lésions cancéreuses. Mais les chercheurs ont aussi découvert que les dommages commencent bien avant les coups de soleil. Les UV de type A, quoique ne brûlant pas la peau en surface, pénètrent plus en profondeur que les UVB pour y faire des dégâts au niveau du collagène et de l’élastine qui donnent au derme sa structure et sa fermeté. Ils produisent des radicaux libres –des molécules d’oxygène instables– à l’origine du photovieillisement, de l’apparition précoce des rides et du cancer de la peau. 

Le bronzage est une réaction de défense de l’organisme. En effet, certaines cellules de la peau, les mélanocytes, réagissent aux rayons UVB en fabriquant une substance colorée appelée mélanine. Ce pigment absorbe une partie du rayonnement et protège partiellement la peau des effets nocifs du soleil.

Non seulement la protection que procure la mélanine est-elle imparfaite, mais sa production même entraîne certains dommages, rapporte le biochimiste Girish Shah², professeur au Département de biologie moléculaire, biochimie médicale et pathologie: «Une équipe de recherche internationale vient de démontrer que la mélanine a un effet pervers. Elle réagit avec les radicaux libres générés par les rayons UV. Son oxydation produit de l’énergie qui altère l’ADN et provoque des dommages à l’origine du cancer de la peau. Et cet effet perdurerait plusieurs heures après l’exposition au soleil».

Le corps humain a encore d’autres réactions face aux agressions des rayons ultraviolets: il sacrifie certaines structures. C’est le cas des télomères, les extrémités des chromosomes, qui préservent l’intégrité du génome. Ces boucliers parent plutôt bien les coups portés par les rayons UV. Mais ils ne se protègent pas eux-mêmes: ils accumulent les dommages solaires. «Ils deviennent la mémoire cellulaire de notre exposition au soleil, explique Patrick Rochette³, professeur au Département d’ophtalmologie et ORL – chirurgie cervico-faciale. Bien qu’on n’en cerne pas encore toutes les conséquences, on pense que les dégâts aux télomères viennent accélérer le processus de vieillissement de la peau.» 

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1 – Mettre le soleil dans des piles

Quand Mario Leclerc regarde le soleil, il voit surtout une boule d’énergie directement accessible et utilisable. Utilisable pour recharger des piles légères et durables. Composées de matériaux polymères, ces piles capables de capter, de transformer et d’emmagasiner l’énergie pourraient constituer une solution de rechange aux panneaux solaires rigides et aux piles de tout acabit.

Ce professeur en chimie des matériaux à la Faculté des sciences et de génie¹ a, avec son collègue Jean-François Morin, réussi à produire des dérivés d’une molécule appelée polycarbazole afin de fabriquer des cellules photoactives de nouvelle génération. Ces cellules sont constituées de trois couches successives, deux électrodes et un semi-conducteur. Elles permettent de capter l’énergie solaire et de créer un courant électrique. La découverte, brevetée en 2001 au Canada et aux États-Unis, peut s’intégrer sous forme d’encre à des matériaux souples.

Un support allégé
Brandissant une longue feuille de plastique où les cellules photoactives s’alignent au garde-à-vous, Mario Leclerc s’enthousiasme: «On peut appliquer ce genre de bandes sur une fenêtre, on peut aussi intégrer les cellules dans une nappe, un auvent ou des vêtements». Les polymères jouent le rôle de semi-conducteurs en remplacement du silicium, ce qui baisse le coût de production et allège le support.

Mario Leclerc présente ses cellules photovoltaïques sur différents supports.
Photo Pascal Ratthé, reproduction autorisée par Le Soleil

Il reste toutefois beaucoup à accomplir avant d’obtenir des produits commercialisables, et l’équipe de Mario Leclerc poursuit ses travaux avec l’Institut de recherche d’Hydro-Québec (IREQ) ². Entre autres, une des couches qui forment la cellule photoactive pose problème, car elle résiste encore aux tentatives d’impression.

Le chercheur s’est fixé trois objectifs à atteindre avec ses piles dans un avenir proche. Obtenir 10% d’efficacité, avec des piles d’une durée de vie de 10 ans, à 10 sous du kilowattheure (kWh). C’est sa formule «10-10-10».

Déjà, un prototype mis au point par l’équipe offre 9,4% d’efficacité. Mais sa production à grande échelle coûterait encore trop cher. Les chercheurs travaillent donc sur de nouvelles méthodes synthétiques pour produire des éléments chimiques moins coûteux. Atteindre la cible des 10 sous le kWh donnerait à la pile une bonne chance de commercialisation, même dans une province où l’hydroélectricité se produit à environ 7 sous le kWh.

Et l’accroissement de la durée de vie des piles? Pour en parler, Mario Leclerc nous ramène aux étroites bandes plastiques. Il les imagine collées sur une fenêtre afin d’emmagasiner la lumière du jour pour, le soir venu, alimenter des fluorescents ou des ampoules, gratuitement et pendant plusieurs heures. Mais encore faut-il éviter que les habitants aient ensuite à changer ce filin de plastique aux deux ans. Curieusement, ces piles solaires n’aiment pas le soleil. «Les colorants organiques se dégradent à la lumière, et on doit protéger les molécules des rayons ultraviolets avec une couche de protection; leur mettre de la crème solaire en quelque sorte», précise le chercheur, un sourire en coin.

Applications multiples
Parvenir à obtenir une pile «10-10-10» ouvrirait différents marchés à ce produit. Les piles intégrées aux vêtements pourraient alimenter un téléphone portable, une tablette ou un ordinateur, tous voraces en énergie. Autre débouché possible: l’armée. En effet, les soldats en mission sont actuellement condamnés à transporter une quarantaine de piles différentes, que ce soit pour l’utilisation de leur lampe de poche, de leur walkie-talkie ou de lunettes à infrarouge; les remplacer par des vêtements ou des toiles photoactives leur serait d’une grande aide.

Le chercheur songe aussi au potentiel de ses piles solaires dans les pays en développement, en manque cruel de courant. Par exemple, dans un village africain dépourvu d’électricité, il suffirait d’étendre une grande nappe dotée de molécules photoactives dans la journée pour permettre aux villageois de s’éclairer le soir ou de recharger leur téléphone portable.

«En une heure, le Soleil fournit à la Terre ce que l’humanité consomme d’énergie en une année, s’exclame Mario Leclerc. Imaginez quelle marge d’exploitation on aurait si des piles recouvraient le globe terrestre…» Le professeur n’en revient pas du potentiel énergétique que représente l’astre solaire. D’autant plus que, contrairement à d’autres sources d’énergie renouvelable comme la biomasse ou l’éolien, son utilisation est inodore et ne fait pas de bruit.

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Parlez-nous un peu de l’astre qu’est le Soleil.
Le Soleil est une étoile tout ce qu’il y a de plus ordinaire, parmi quelque 200 milliards d’autres étoiles dans sa galaxie, la Voie lactée. Situé un peu en périphérie de cette galaxie, il a une masse environ 10 fois plus grande que les étoiles les moins massives, mais 100 fois moins que les plus massives. Cela le classe parmi les étoiles de faible masse, qui sont les plus nombreuses. Son diamètre atteint près de 1,4 million de kilomètres, soit 110 fois celui de la Terre.

Laurent Drissen

Et sa température?
Un thermomètre placé sur la surface de la sphère indiquerait autour de 5800 kelvins, 273 de moins si vous mesurez en degrés Celsius. C’est très chaud, mais ce n’est rien comparé à la température du noyau solaire: 15,7 millions de degrés! Une chaleur suffisante pour générer des réactions nucléaires au cœur de l’étoile. Étrangement, la couronne du Soleil, au-dessus de la surface (le halo qu’on voit lors d’une éclipse), est également très chaude. Des millions de degrés là aussi, mais dans un milieu beaucoup moins dense, qui ne permet pas de réactions nucléaires. On ne s’explique pas encore de façon certaine les raisons d’une telle température à l’extérieur de l’étoile.

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