Les maladies métaboliques, telles que le diabète, ont atteint des proportions épidémiques. Ce phénomène s’explique par un mode de vie sédentaire associé à un décalage circadien — une désynchronisation entre nos horloges biologiques internes et les signaux environnementaux. De plus, nous passons près de 90 % de notre temps à l'intérieur, avec une exposition très limitée à la lumière naturelle. Pour étudier le rôle de cette dernière sur le métabolisme humain, et en particulier sur le contrôle de la glycémie, une équipe de l'Université de Genève (UNIGE), des Hôpitaux universitaires de Genève (HUG), de l'Université de Maastricht et du Centre allemand de recherche sur le diabète (DDZ) a mené une étude contrôlée sur treize volontaires avec un diabète de type 2. Exposé-es à la lumière du jour, ils et elles présentaient des taux de glycémie plus stables et une amélioration globale de leur profil métabolique. Ces résultats, publiés dans la revue Cell Metabolism, apportent la première preuve de l'impact bénéfique de la lumière naturelle sur les personnes atteintes de cette maladie.

Comme chez tous les êtres vivants, les processus physiologiques humains sont soumis à l'influence du rythme circadien régi par l'alternance du jour et de la nuit. Celui-ci est contrôlé par une horloge centrale située dans le cerveau, qui synchronise celles des organes périphériques, par exemple dans le foie ou les muscles squelettiques.

«Nous savons depuis plusieurs années que la perturbation des rythmes circadiens joue un rôle majeur dans le développement des troubles métaboliques qui touchent une proportion croissante de la population occidentale», note Charna Dibner, professeure associée à la Faculté de médecine de l'UNIGE et aux HUG, qui a codirigé ces travaux avec Joris Hoeks, professeur associé à l'Université de Maastricht, et Patrick Schrauwen, professeur au DDZ.

«Nous passons la majeure partie de nos journées sous un éclairage artificiel, dont l'intensité lumineuse est plus faible et le spectre de longueurs d'onde plus étroit que la lumière naturelle, plus efficace pour synchroniser l'horloge biologique avec l'environnement. Le manque de lumière naturelle pourrait-il être responsable de maladies métaboliques telles que le diabète de type 2?», ajoute Joris Hoeks.

Décrypter les horloges du corps

Les scientifiques ont recruté treize volontaires âgé-es de 65 ans et plus, vivant avec un diabète de type 2. Ces individus ont passé quatre jours et demi dans des espaces de vie spécialement conçus à l'Université de Maastricht, éclairés soit par la lumière naturelle provenant de grandes fenêtres, soit par la lumière artificielle. Après une pause d'au moins quatre semaines, ils et elles ont participé à une deuxième session, cette fois dans l'autre environnement lumineux.

«Ce modèle expérimental nous permet d'examiner les mêmes personnes dans les deux conditions, ce qui limite la variabilité individuelle dans nos résultats», explique Joris Hoeks. «À l'exception de la source de lumière, tous les autres paramètres liés au mode de vie - repas, sommeil, activité physique, temps passé devant un écran, etc. - étaient strictement identiques». Et même sur la courte durée de l'expérience, un impact significatif a été constaté: chez les personnes exposées à la lumière naturelle, les taux de glucose sanguin se situaient dans la fourchette normale pendant plus longtemps, avec moins de variabilité. «Il s’agit de deux éléments importants qui indiquent que nos volontaires diabétiques ont réussi à mieux contrôler leur taux de sucre», explique Patrick Schrauwen du DDZ. «De plus, leur taux de mélatonine était légèrement plus élevé le soir, et le métabolisme oxydatif des graisses était également amélioré.»

Afin de mieux comprendre ces changements métaboliques positifs, les scientifiques ont prélevé des échantillons de sang et de muscle avant, pendant et après chaque régime lumineux. «Nous avons analysé la régulation des horloges moléculaires dans des cellules musculaires squelettiques en culture, ainsi que les lipides, les métabolites et la transcription des gènes dans le sang. Tous ces résultats montrent clairement que l'horloge interne et le métabolisme sont influencés par la lumière naturelle. Cela pourrait expliquer l'amélioration de la régulation de la glycémie et la meilleure coordination entre l'horloge centrale du cerveau et les horloges des organes», explique Charna Dibner.

Des résultats à confirmer en conditions réelles

Cette première étude croisée contrôlée, la première de ce type au monde, n'a porté que sur un petit groupe de personnes âgées atteintes de diabète de type 2 et pendant quelques jours seulement. Elle constitue néanmoins la première preuve de l'effet bénéfique de la lumière naturelle sur la santé métabolique par rapport à la lumière artificielle. «La prochaine étape consistera à étudier les interactions entre l'exposition à la lumière naturelle et la santé métabolique dans des conditions réelles, en équipant des volontaires de détecteurs de lumière et d'outils de mesure du glucose pendant plusieurs semaines», explique Jan-Frieder Harmsen, auteur principal de l'étude, ancien doctorant dans le groupe de recherche de Joris Hoeks et actuellement chercheur postdoctoral à l'Université RWTH d'Aix-la-Chapelle, en Allemagne. «Cette étude met également en évidence l'impact souvent négligé de l'architecture des bâtiments sur notre santé.»

Cette étude a été réalisée avec le soutien de la VELUX Stiftung et de la Daylight Academy, du Fonds national suisse de la recherche scientifique et de la Fondation Vontobel.