Sensibilité cérébrale à la lumière en fonction du vieillissement et d’aspects physiologiques fonctionnels de l’œil

Abstract

Outre ses effets sur le système visuel classique permettant la formation des images, la lumière agit sur plusieurs fonctions « non-visuelles ». Celles-ci incluent la constriction pupillaire, la température corporelle, la sécrétion hormonale, le cycle veille-sommeil, la vigilance et les performances cognitives. Les fonctions non-visuelles sont préférentiellement sensibles aux lumières à longueurs d’ondes courtes (lumière bleue) en comparaison aux longueurs d’ondes plus longues (lumière verte). Il est proposé que le vieillissement s’accompagne d’une diminution de la sensibilité des fonctions non-visuelles à la lumière. Cette recherche vise à évaluer les effets de l’âge sur la constriction pupillaire et la sensibilité cérébrale à la lumière lors de l’exécution de tâche cognitive. Deux groupes de sujets, 16 jeunes (18-30 ans) et 14 âgés (55-70 ans), ont suivis un protocole de pupillométrie visant à mesurer la dynamique pupillaire lors d’exposition à des lumières bleues et vertes monochromatiques de trois intensités différentes. Les résultats ont montré davantage de constriction en bleu qu’en vert et des effets plus importants suivant l’augmentation de l’intensité lumineuse. Nos résultats ne montrent cependant pas de différence d’âge sur la constriction pupillaire à la lumière suggérant la préservation de cette réponse non-visuelle. Dans un deuxième temps, les mêmes sujets ont exécuté une tâche cognitive en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) tandis qu’ils étaient maintenus dans la noirceur, ou exposés à des lumières bleues. Les résultats ont montré une diminution des effets de la lumière avec l’âge dans le thalamus, l’amygdale, l’insula et l’aire ventrale tegmentale, régions engagées dans la vigilance, l’attention et les processus émotionnels. Les modifications qui s’opèrent sur les différentes fonctions non-visuelles avec l’âge ne semblent pas homogènes. Ces résultats corroborent les évidences animales qui montrent différents seuils de sensibilités à la lumière et la présence de réseaux neuronaux partiellement indépendants pour les diverses réponses non-visuelles. De plus, ils sont les premiers à démontrer que les effets neuronaux stimulants de la lumière bleue sur la cognition sont diminués avec l’âge. Les recherches devront évaluer si cette diminution de sensibilité influence les performances cognitives au cours du vieillissement. Enfin, un raffinement de nos connaissances permettra de mieux adapter l’environnement lumineux avec l’âge.

Notwithstanding its effects on the classic visual system allowing image formation, light acts upon several «non-visual» functions including body temperature, hormonal secretions, sleep-wake cycle, alertness and cognitive performances. Results have shown that non-visual functions are maximally sensitive to blue wavelength (460-480nm), in comparison the longer light wavelengths (i.e. green: 550nm). Changes as to the sensitivity of these responses during the aging process were reported. In our research project, two groups of subjects, 16 young (18-30) and 14 older (55-70), followed a pupillometry protocol in order to measure the pupillary dynamic while being exposed to three different intensities of blue and green monochromatic lights. Results revealed more constrictions in blue than in green lights, and significant effects following the increase of light intensity. Our results also demonstrated a similar pupillary constriction between the two age groups, suggesting that this non-visual response remains intact with age. In the second phase, the same subjects executed cognitive tasks involving functional magnetic resonance imaging while maintained in darkness, or exposed to blue monochromatic lights. Results indicate a decrease of the impact of light with age namely, at the level of the thalamus, amygdala, insula and in the tegmental ventral area. These brain regions are involved in alertness, awakeness, attention and emotional processes. Consequently, the modifications which occur in the different non-visual responses during the aging process do not appear to be homogeneous. Our results are coherent with animal evidences which demonstrate different sensitivity thresholds to light and the presence of neuronal networks partially independent for various non-visual responses. In addition, they are the first indications of a decrease of the stimulating neuronal effects of light during the aging process. Future studies will help to verify whether the brain sensitivity reduction is linked to age-related behavioral differences. A better understanding of light effects on non-visual functions will permit an adapted light exposure in healthy aging and will also contribute to optimal lighting environment.