Cahier technique : Human Centric Lighting

© Trilux Human Centric Lighting
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L’Human Centric Lighting ou « éclairage centré sur l’humain » est entré dans le vocabulaire de l’éclairage et constitue même un argument pour développer certaines technologies. Le manque de lumière ou le dérèglement du rythme circadien peut avoir un effet négatif sur notre humeur et, inversement, un éclairage artificiel reproduisant notre horloge biologique peut nous aider à nous sentir mieux.

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Selon un dossier réalisé par l’Inserm (en collaboration avec le Dr Claude Gronfier, neurobiologiste à l’Institut Cellule Souche et Cerveau, Inserm U846, Lyon, décembre 2013), les fonctions de l’organisme aussi diverses que le système veille/sommeil, la température corporelle, la pression artérielle, la production d’hormones, la fréquence cardiaque, mais aussi les capacités cognitives, l’humeur ou encore la mémoire sont régulées par le rythme circadien, cycle d’une durée de 24 heures.
Plus généralement, les données de la recherche scientifique montrent que presque toutes les fonctions biologiques sont soumises à ce rythme d’une durée de 24 heures qui alternent veille/sommeil. Or, il existe une hormone, la mélatonine, souvent dénommée d’ailleurs hormone du sommeil, qui régule ces rythmes chronobiologiques. Elle est synthétisée surtout la nuit à partir d’un neurotransmetteur, la sérotonine, qui est sécrétée par la glande pinéale (dans le cerveau) en réponse à l’absence de lumière.
Toujours selon l’Inserm, des expériences menées avec des personnes plongées dans le noir (ou soumises à très peu de lumière) pendant plusieurs jours, sans repère de temps, ont permis de montrer que le cycle imposé par l’horloge interne dure spontanément entre 23 h 30 et 24 h 30, selon les individus. Si l’horloge interne contrôlait seule le rythme biologique, sans être remise à l’heure, l’Homme se décalerait tous les jours et chacun finirait ainsi par dormir à un horaire différent de la journée ou de la nuit. Il en résulterait une vaste cacophonie à l’échelle de la population, et un rythme incompatible avec les activités quotidiennes et sociales. L’horloge interne est donc resynchronisée en permanence sur un cycle de 24 heures.

© Trilux

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Agir sur la production de mélatonine
La production de la mélatonine augmente en fin de journée peu avant le coucher, contribuant à l’endormissement. Elle atteint son pic de sécrétion entre deux et quatre heures du matin. Ensuite, sa concentration ne cesse de chuter pour devenir quasiment nulle au petit matin, un peu après le réveil. Néanmoins, la luminosité extérieure peut stimuler ou diminuer sa production. L’exposition à la lumière le soir retarde la production de mélatonine, et donc l’endormissement, et une exposition lumineuse le matin va au contraire avancer l’horloge. Ce phénomène permet, en particulier, de s’adapter aux changements d’heure et aux décalages horaires.

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L’organisme dispose en outre d’horloges périphériques localisées dans chaque organe qui permettent d’optimiser son fonctionnement selon le contexte environnemental. Elles servent de relais entre l’horloge interne, qui impose son rythme circadien, et l’environnement qui peut induire des situations nécessitant des adaptations. Ainsi la luminothérapie est utilisée depuis longtemps pour soigner les Seasonal Affective Disorder (SAD) ou troubles affectifs saisonniers (TAS) causés (très probablement) par la baisse de la lumière en hiver ; ce qui crée un dérèglement dans la sécrétion des hormones responsables de notre bien-être et de nos humeurs (sérotonine, dopamine, mélatonine, etc.). La luminothérapie consiste alors, pendant l’hiver, à exposer les personnes souffrant de SAD à de hauts niveaux d’éclairement. Pour des personnes dont le rythme veille/sommeil est perturbé, il est possible de reproduire le cycle de la lumière naturelle en agissant sur les couleurs de l’éclairage artificiel. Ainsi, de nombreuses études, supervisées par des médecins, ont été menées dans des unités d’Alzheimer, conjointement avec des fabricants de solutions d’éclairage. Éric Jacquot, directeur marketing et service commercial sédentaire, Trilux, explique « qu’une étude effectuée par le groupe Orpea en collaboration avec le CHU de Nice, le Centre d’innovation et d’usages en santé (CIU-Santé), a montré qu’un éclairage circadien dynamique a des bénéfices significatifs sur le bien-être des personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer. Les résidents dorment plus longtemps et mieux, tout en manifestant nettement moins de troubles du comportement et de symptômes d’anxiété. Un suivi de cette expérimentation est en cours, afin d’évaluer la possibilité de réduire les traitements à visée sédative, cette réduction allant de pair avec des effets positifs sur la condition physique et psychologique »

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© Zumtobel – Lumiere froide, milieu de journee.

© Zumtobel – Lumière froide, milieu de journée.

Le rythme circadien au travail
Si les bénéfices d’un éclairage chronobiologique sont avérés chez les personnes atteintes de troubles affectifs saisonniers ou de maladies neurodégénératives, il semble aussi qu’il soit de plus en plus utilisé pour améliorer le bien-être au travail. Zumtobel, par exemple, a réalisé une étude concernant la qualité de l’éclairage perçue au bureau : 57 % des participants interrogés ne pouvaient pas adapter les conditions d’éclairage au bureau à leurs besoins individuels

© Zumtobel – Lumiere chaude, soiree

© Zumtobel – Lumière chaude, soirée

et aux différentes situations de travail, ou uniquement de façon limitée. En ce qui concerne la couleur de la lumière, l’étude a révélé différentes préférences en fonction de l’âge, des horaires de travail et du type individuel. Si l’on compare les solutions d’éclairage au bureau avec leur modèle naturel, il manque principalement la dynamique au fil de la journée et l’ajustement de l’intensité aux différentes activités et tâches visuelles. « Active Light traite précisément cet aspect et franchit une étape supplémentaire, explique François Baoudour, chef de marché, groupe Zumtobel. Les solutions d’éclairage d’Active Light sont basées sur une dynamique qui évolue en termes d’intensité, de température de couleur et d’orientation, ce qui soutient de façon optimale le biorythme des personnes. » Il devient donc possible de créer des ambiances lumineuses blanches froides uniquement au milieu de la journée et en début d’après-midi, puis une lumière plus chaude dans la soirée avec une intensité plus faible. L’application Litecom peut également créer des cycles autonomes d’évolution de la température de couleur sur un cycle de 24 heures.

« Étant donné que chaque personne a son propre rythme biologique, il demeure essentiel de diffuser un éclairage optimal adapté au rythme circadien de chaque utilisateur, en lui apportant une solution personnalisée régulant ses périodes d’activité et de repos. Les luminaires de bureau peuvent être des systèmes extrêmement performants pour fournir un éclairage biologiquement efficace. » C’est ainsi que Luctra a développé une série de luminaires (lampes à poser, lampadaires) qui offrent la possibilité de choisir et de programmer ses propres variations de couleur, à chaque poste de travail. À l’université technologique de Munich (TUM), près de 38 000 étudiants travaillent sur des sujets scientifiques et d’ingénierie chaque année. Avec le récent réaménagement de la bibliothèque historique, un nouveau système d’éclairage a été également installé pour un accompagnement optimal des utilisateurs. L’architecte Anton Streit-Britschgi en charge du projet (voir photo ci-contre) indiquait que « les étudiants travaillaient parfois toute la journée à la bibliothèque. C’est pourquoi il était important de leur offrir un éclairage de qualité, idéalement proche de la lumière du jour, qui puisse s’ajuster aux besoins individuels de chacun ».

© Luctra – A l'universite technologique de Munich, les lampes a poser Luctra permettent a chaque étudiant de choisir la température de couleur qu'il préfère.

© Luctra – A l’universite technologique de Munich, les lampes
a poser Luctra permettent a chaque étudiant de
choisir la température de couleur qu’il préfère.

Une approche chronobiologique dans les espaces publics
La rue Robert-de-Flers est une voie couverte située sous la dalle du Front-de-Seine, dans le XVe arrondissement de Paris. Dans le cadre de la restructuration du quartier, l’éclairage public d’une partie de la rue a été rénové en 2013. Pour offrir à ce lieu de vie souterrain une dimension plus vivante, l’agence Concepto a créé un éclairage basé sur une approche chronobiologique. La lumière change d’intensité et de couleur au cours de la journée, s’adaptant ainsi aux besoins humains. Un projet ambitieux et sur mesure, dans lequel s’est inscrite la société LEC, en fournissant des projecteurs LED adaptés dans les moindres détails. Éclairée en bleu ciel pour ses vertus stimulantes en phase d’éveil le matin, et en blanc chaud pour son ambiance douce et reposante le soir, la rue couverte est devenue un lieu de vie qui reproduit les étapes de la journée. La transition des couleurs est imperceptible et programmée par un contrôleur DMX du lever du soleil à minuit.


En attendant de bénéficier un jour, pourquoi pas, des effets dynamiques de la lumière au rythme circadien dans le métro, les voyageurs adeptes des long-courriers ont pu découvrir la nouvelle cabine conçue par Airspace by Airbus pour le A330neo. L’élément central de cette nouvelle philosophie repose sur le lien étroit établi par Airbus entre le bien-être des passagers et les performances opérationnelles des compagnies clientes. Basées sur quatre dimensions majeures, telles que « Confort, Ambiance, Service et Design », les cabines Airspace sont présentées comme « un environnement propice à la détente et l’inspiration, un espace plus esthétique et fonctionnel, favorisant ainsi une expérience haut de gamme unique pour les passagers ». Par exemple, les passagers bénéficient d’un éclairage d’ambiance utilisant les toutes dernières technologies LED qui font varier les intensités et les couleurs tout au long du voyage. Ainsi, 16,7 millions de nuances s’adaptent aux conditions extérieures et suivent le rythme de sommeil des passagers afin de les synchroniser avec le fuseau horaire du pays d’arrivée : une sorte de technologie « anti jetlag »…

© Airspace-by-Airbus – Dans la cabine de l’Airbus A330neo, l’éclairage d’ambiance suit le rythme de sommeil des passagers.

© Airspace-by-Airbus – Dans la cabine de l’Airbus A330neo, l’éclairage d’ambiance suit le rythme de sommeil des passagers.

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