La luminothérapie est donc un traitement qui s’adresse aux personnes qui souffre d’un trouble circadien.

De nombreuses insomnies découlent d’un trouble du rythme circadien ; ces insomnies font souvent suite à des tentatives visant à améliorer une difficulté de sommeil initiale, qui perturbent l’Horloge Interne et ne font finalement qu’aggraver le problème. Dans le cas du syndrome de retard de phase, l’Horloge Interne est retardée par rapport à l’horloge externe ; ceci peut être le fait d’un facteur génétique et/ou d’un conditionnement par l’environnement ; ce syndrome touche classiquement les adolescents ; il se caractérise par une hypersomnie matinale et une hypervigilance vespérale. Lorsqu’il s’agit du syndrome d’avance de phase, l’Horloge Interne est avancée par rapport à l’horloge externe ; ceci peut être être également le fait d’un facteur génétique et/ou d’un conditionnement par l’environnement ; ce syndrome touche classiquement les personnes âgées ; il se caractérise par une hypersomnie en soirée et une hypervigilance en seconde partie de nuit. Pour ce qui est du travail de nuit et du travail posté, l’horloge Interne est bien sûr inversée par rapport à l’horloge externe. En ce qui concerne le syndrome de jetlag (décalage horaire), l’Horloge Interne est soit en avance soit en retard de phase par rapport à l’horloge externe, par suite d’un voyage transméridien. Chez la personne âgée, l’Horloge Interne est en avance de phase et partiellement désynchronisée par rapport à l’horloge externe ; ceci est lié à une trop faible sécrétion en mélatonine, ainsi qu’à une privation fréquente des activités socioprofessionnelles et de la lumière du jour ; ce trouble se caractérise par de l’insomnie principalement matinale, de l’hypersomnie vespérale et de l’hypersomnolence diurne (se manifestant par de nombreuses siestes). En ce qui concerne la dépression majeure, l’Horloge Interne est souvent en avance de phase par rapport à l’horloge externe. Ceci est en partie causé par une trop faible sécrétion de certains neurotransmetteurs (mono-amines), et aussi fréquemment par un déficit en activités socioprofessionnelles. Ce trouble du rythme circadien est doublé d’une avance de phase du rythme ultradien (plus court que 24 heures) du cycle sommeil paradoxal/sommeil non-paradoxal (sous le contrôle de l’horloge forte). Cette condition associe donc une double désynchronisation : externe et interne. Ce trouble se caractérise par une insomnie matinale et une altération de l’architecture du sommeil.
Dans le cas de la dépression d’hiver, enfin, l’Horloge Interne retarde chaque jour un petit peu plus par rapport à l’horloge externe. Il s’agit donc d’un retard de phase s’aggravant progressivement. Il se caractérise par une hypersomnie matinale et une hypersomnolence diurne.

La luminothérapie est issue de la découverte, d’abord chez le rongeur et ensuite chez l’être humain, des « courbes de réponse phase ».

Il s’agit de courbes qui indiquent l’amplitude et la direction des déphasages de l’horloge biologique (qui régule la veille et le sommeil), en réponse à l’exposition à un stimulus lumineux ad hoc, en fonction du moment du nycthémère (les 24 heures d’une journée) durant lequel le stimulus est présenté. Ultérieurement, on a également découvert des courbes de réponse à la mélatonine et à l’exercice physique.

Le stimulus lumineux en question peut être soit la lumière du jour, soit un dispositif artificiel respectant des critères d’intensité (de 2000 à 10.000 lux), de longueur d’onde (longueur optimale de 468 nanomètres) et de durée (de ½ heure à 2 heures). On a pu ainsi montrer que, chez l’homme, une illumination ad hoc autour du crépuscule occasionne un retard de phase maximal. Alors qu’à l’inverse, une illumination autour de l’aube provoque une avance de phase maximale. Autrement dit, celui qui souhaite s’endormir plus tard bénéficiera d’une luminothérapie en début de soirée. Et celui qui souhaite s’endormir plus tôt bénéficiera d’une luminothérapie assez tôt le matin. L’illumination en plein jour ne provoque aucun déphasage - la luminothérapie en journée est donc inopérante. Et l’illumination au cours de la nuit, plus rapprochée du point d’inflexion de la courbe de réponse, provoque des déphasages aux directions incertaines - la luminothérapie nocturne est donc risquée.

Sur le plan neurologique, la luminothérapie suit un circuit assez complexe.

La rétine contient des récepteurs photiques (cellules ganglionnaires à mélanopsine), distincts des récepteurs visuels. Ces récepteurs réagissent soit à une vive lumière blanche, soit à une lumière bleue qui peut être de moindre intensité. Ils fonctionnent sur le mode du tout ou rien. Si l’illumination est supraliminaire, la période nycthémérale est perçue comme le jour. Dans la situation inverse, elle est perçue comme la nuit. L’information parcourt un premier segment du nerf optique, puis s’en écarte, empruntant alors les voies dites rétino-hypothalamiques. L’information parvient donc à l’hypothalamus, une structure neurologique sise au centre du cerveau (qui se charge de la régulation générale du corps). Plus précisément, elle aboutit à son noyau supra-chiasmatique, siège de l’horloge biologique principale (horloge Y), laquelle régule la veille et le sommeil. En conditions naturelles, cette information permet de resynchroniser Y (qui est aussi appelée l’horloge faible, car elle se dérègle facilement). L’information reçue indique donc à l’horloge biologique si dehors c’est la nuit ou le jour. En condition de luminothérapie, l’information reçue va permettre - selon la pathologie à traiter - soit d’avancer le cycle (en trompant l’horloge, lui faisant croire que c’est déjà le jour dehors - alors que c’est encore la nuit), soit de reculer le cycle (en faisant croire à l’horloge que c’est déjà la nuit dehors - alors que c’est encore le jour). L’horloge Y ayant intégré cette nouvelle information, elle l’envoie alors à la glande pinéale.

Ici débute la portion hormonale du circuit. Lorsque la glande pinéale reçoit l’information « c’est la nuit », elle se met à secréter de la mélatonine, l’hormone de l’obscurité. A l’inverse, lorsqu’elle reçoit l’information « c’est le jour », elle cesse d’en synthétiser. La mélatonine est donc une véritable hormone « vampire », puisqu’elle fuit devant la lumière ! Comme toute hormone, elle est déversée dans la circulation sanguine. Et à partir de ce moment-là, à l’image d’un boomerang, c’est l’horloge biologique qu’elle prend pour cible ! La mélatonine va alors jouer le rôle d’horloge parlante. Si elle imprègne l’hypothalamus, Y a la confirmation que c’est bien la nuit dehors. Si elle ne l’imprègne pas, c’est donc que c’est le jour. L’horloge biologique est donc remontée par deux fois : une première fois par la voie nerveuse et une seconde fois par la voie humorale.

Ainsi réglée, Y peut dès lors envoyer l’information aux centres de commande du sommeil et de l’éveil, dans la formation réticulée du tronc cérébral. Et, enfin, du sommeil ou de l’éveil pourra alors être généré au sein du cortex cérébral.

Plus récemment, des actions non circadiennes de la luminothérapie ont été mises en évidence.

Dans la littérature de ces dernières années, on décrit ainsi une action directe de la luminothérapie sur le cerevau (en ce qui concerne la vigilance, la performance et l’humeur), dans le cadre du travail de nuit et du travail posté, de la dépression majeure et hivernale, des troubles de l’humeur prémenstruels et liés à la grossesse, de la fatigue chronique, de l’Alzheimer, du Parkinson, des troubles du comportement alimentaire, de l’autisme...

En ce qui concerne ces pathologies, des séances de luminothérapie la journée peuvent donc avoir une certaine efficacité.