Impacts de l'éclairage artificiel | Oasis nuit étoilée

Impacts de l'éclairage artificiel sur

l'intégrité nocturne et la santé humaine

Impacts de la lumière artificielle sur le ciel étoilé

La splendeur d'un ciel étoilé a toujours fasciné l'humain. Sa contemplation est à la source de l'extraordinaire aventure créative que notre espèce a connue à travers les âges dans les domaines artistiques et scientifiques. Aujourd'hui, dans les pays industrialisés, la majorité de la population n'a jamais vu un ciel étoilé de qualité. Depuis l’avènement de l’électricité, la quantité de lumière artificielle de nuit (LAN) ne cesse de croître.

En 2001, Cinzano [1] et ses collaborateurs ont publié le premier atlas mondial lié à la pollution lumineuse basé sur des relevés satellites des années 96-97 (Fig. 1).

Crédit photo : Rémi Boucher

Figure 1. La pollution lumineuse dans le monde. Les niveaux de pollution lumineuse sont exprimés en fonction du ratio : luminosité artificielle/luminosité naturelle du ciel nocturne. Le ratio est reporté selon différentes couleurs (ratio : bleu-0.11-0.33; vert-0.33-1; jaune-1-3; orange-3-9; rouge-9-27; blanc-supérieur à 27. La pollution lumineuse augmente à raison d’environ 6% par année. Les zones de noirceur deviennent de plus en plus rares. Credit: P. Cinzano, F. Falchi (University of Padova), C. D. Elvidge (NOAA National Geophysical Data Center, Boulder). Copyright Royal Astronomical Society. Reproduced from the Monthly Notices of the RAS by permission of Blackwell Science.

Selon cet atlas, 18,7% des terres émergées à travers le monde, 61,8% de la surface des États-Unis (excepté l’Alaska et Hawaï) et 85,3% de la surface européenne étaient affectées par la pollution lumineuse. En tenant compte de la répartition géographique des populations humaines, l’atlas rapporte que 62% de la population mondiale et 99% de la population des États-Unis (excepté l’Alaska et Hawaï) étaient affectées par la pollution lumineuse. Cet atlas rapporte aussi que 28% de la population mondiale, 81% de la population des États-Unis (excepté l’Alaska et Hawaï) et 68% de la population de l’Union Européenne étaient exposées à une pollution lumineuse équivalente à la luminosité d’une pleine lune par ciel clair, c’est-à-dire une pleine lune permanente. Finalement, 9% de la population mondiale, 44% de la population des États-Unis (excepté l’Alaska et Hawaï) et 17% de la population de l’Union Européenne étaient exposées à une pollution lumineuse menant à une difficulté d'adaptation à la vision de nuit.

Cette augmentation de LAN a un impact considérable sur le ciel étoilé. Le principal impact est le voilement des étoiles et des astres. On estime que plus de 97% des étoiles sont aujourd’hui imperceptibles à l’œil nu dans les grands centres industriels et dans les grandes villes du monde. La principale cause de ce phénomène est la multiplication des lampadaires de rue. La lumière émise par ces sources lumineuses est réfléchie sur différentes surfaces et est diffusée dans l’atmosphère en interagissant avec les particules en suspension dans l’air (Fig. 2). Cette diffusion forme des halos lumineux qui masquent le ciel nocturne et perturbent l’intégrité nocturne.

L’apparition des nouveaux lampadaires à diodes électroluminescentes(DEL), riches en lumière bleue, diffusent plus dans l’atmosphère que ceux utilisant la lumière au sodium haute pression (HPS) et contribuent substantiellement à l’augmentation de la pollution lumineuse.

Figure 2. La lumière des sources artificielles frappe les molécules et aérosols en suspension dans l’atmosphère et est réfléchie vers le sol. Cette diffusion de lumière génère un nuage de lumière qui empêche l’observation du ciel nocturne.

L’impact principal est la dégradation de la qualité et l’accessibilité au ciel étoilé, un patrimoine naturel en voie de disparition. Lors de la mégapanne de courant du 14 août 2003 qui a affecté plus de 55 millions de personnes en Amérique du Nord, une photo prise pendant et après la panne de courant montrent bien le voilement du ciel causé par la pollution lumineuse (fig. 3).

Figure 3. Comparaison pendant et après la mégapanne d'électricité de 2003. Crédit photo : Todd Carlson, 2003.

Impacts de la lumière artificielle de nuit sur la faune

La faune, comme la flore ou tout organisme vivant, se régule selon les cycles jour/nuit et saisonnier. Ces rythmes naturels, lumière/obscurité, régissent les comportements de survie des animaux tels que la reproduction, l'alimentation, la migration, l’habitat, le sommeil et la protection contre les prédateurs [2.1], [3.1], [4.1].

L’augmentation croissante de la lumière artificielle de nuit (LAN) depuis une dizaine de décennies est venue perturber ces cycles naturels. Les preuves scientifiques s’accumulent et rapportent que l'exposition à la LAN a des effets négatifs et mortels sur de nombreuses espèces animales [3] telles que les invertébrés [4] , les amphibiens [5] , les oiseaux [6] , les chauves-souris [7], les tortues [8] , les poissons [9] et les reptiles [10]. Chez plusieurs de ceux-ci, la LAN perturbe :

La période d'activité
Les capacité de vision, d'orientation et de migration
Le comportement social
Les zones d'alimentation et de repos
Les caractéristiques des prédateurs et des proies
La survie de plusieurs espèces

Il est bon de spécifier que pour chaque espèce donnée, les effets de la LAN varient en fonction de la source d’éclairage (intensité lumineuse et longueur d’onde), du phénomène de pollution lumineuse (éblouissement, flux de lumière direct ou indirect, halo lumineux produit par les villes à proximité) et de ses capacités photosensibles (sensibilité spectrale des photorécepteurs, structure externe/interne de l’oeil) [11].

150 insectes meurent/nuit/lampadaires

100 millions d'oiseaux meurent/année en Amérique du Nord

À titre d’exemple, la LAN a un pouvoir attracteur ou répulsif sur certaines espèces animales. Chez les oiseaux migrateurs et les insectes nocturnes, la LAN a un pouvoir attracteur. En 2001, Eisenbeis a démontré que chaque lampadaire entraîne la mort de 150 insectes par nuit (dont des pollinisateurs essentiels) [12]. Pour ces mêmes insectes, la lumière blanche a 4 fois plus d’impact que la lumière jaune. L’organisme ″Fatal Light Awareness Programm″ estime à 100 millions le nombre d’oiseaux qui meurent chaque année en Amérique du Nord en raison de l’éclairage artificiel. Les lucioles ont de la difficulté à se repérer et à interagir, car elles sont complètement déstabilisées par la LAN.

En 2015, Le Tallec a produit une thèse sur les impacts de la pollution lumineuse sur les comportements, les rythmes biologiques et les fonctions physiologiques d’un primate non-humain, Microcebus murinus. L’introduction de sa thèse présente un excellent portrait des conclusions de la littérature scientifique sur les impacts de la LAN sur la faune [13].

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Impacts de la lumière artificielle de nuit sur la flore

La flore est fortement influencée par la lumière. En effet, celle-ci utilise l’alternance entre la lumière et l’obscurité pour régir leur cycle de vie. C’est par ce même cycle qu’elles réussissent à déterminer les saisons, c’est-à-dire les photopériodes. La lumière artificielle de nuit (LAN) a connu une augmentation sans précédent depuis les dernières décennies répandant dans l’environnement nocturne une lumière artificielle dont l'intensité varie de plusieurs ordres de grandeur, de faible (halo lumineux provenant des villes éloignées) à intense (lumière directe de sources lumineuses) [1]. Cette lumière dirigée vers le sol ou dans l’atmosphère masque les cycles de lumière naturelle et perturbe la végétation en affectant leur bon développement. Dans de nombreux cas, cette LAN est suffisamment intense pour induire une réponse physiologique chez les plantes [14]. Ainsi, comprendre les conséquences écologiques de la LAN est essentiel pour déterminer l'impact de l'activité humaine sur les écosystèmes.

Crédit photo : Johanne Roby

Figure 4. Spectre d'action globale de la photosynthèse - Intensité relative en fonction de la longueur d'onde

D’autre part, il est bien connu que la lumière est responsable de plusieurs mécanismes chez les végétaux, dont la photosynthèse et certains métabolites secondaires. La photosynthèse est le processus par lequel la plante transforme l’énergie lumineuse et le carbone atmosphérique en sucres utilisables. Les chlorophylles a et b sont les pigments les plus abondants permettant la photosynthèse. Ils absorbent plus efficacement la partie bleue et rouge du spectre lumineux (Fig. 4). C'est d’ailleurs l'une des raisons qui explique la couleur verte des feuilles. Plusieurs autres pigments sont impliqués dans le processus de la photosynthèse. Selon les espèces végétales, l'importance relative de chaque pigment diffère et la plante peut utiliser à différents degrés certaines couleurs et intensités de la lumière disponible dans le spectre naturel du soleil [15].

Les lumières bleues et rouges de forte intensité (0.1 μmol photons.m-2.s-1) sont requises pour la photosynthèse tandis que les lumières rouges et infrarouges de faible intensité (0.06 μmol photons.m-2.s-1) interviennent dans le contrôle des rythmes biologiques tels que la germination des graines, l'élongation des tiges, l'expansion des feuilles, le développement des fleurs et la dormance [13].

En présence de la LAN, les rythmes biologiques des végétaux sont susceptibles d’être désynchronisés par la perception non-naturelle du cycle jour/nuit; la durée du jour est ainsi augmentée de façon artificielle. Cette perturbation artificielle peut promouvoir la croissance continue des végétaux, en inhibant la dormance qui leur permet de survivre aux rigueurs de l’hiver. Elle peut favoriser l’expansion foliaire, les exposant davantage aux polluants atmosphériques et au stress hydrique. En milieu urbain, il n’est pas rare d’observer un retard de la chute des feuilles pour les arbres situés à proximité des lampadaires. À New-York, Matzke [16] a reporté que la chute des feuilles des arbres peut être retardée de plus d’un mois. La recherche doit continuer pour déterminer l’impact réel de la lumière artificielle de nuit sur les végétaux. Certains chercheurs [17] lancent un cri d’alarme à cet effet. Pour eux, la disparition locale des insectes nocturnes pollinisateurs sous l’effet de la LAN serait à prendre beaucoup plus au sérieux.

Impacts de la lumière artificielle sur la santé humaine

L’origine du questionnement de l’impact de la LAN sur la santé humaine provient d’études des problèmes de santé chez les travailleurs de nuit. En regardant cette population, on a constaté qu’il y avait des incidences de maladie plus élevées : cancer du sein [18], [19], [20], [21], [22], [23] , et de la prostate [24], [25], (30% et plus), dépression [26], problèmes cardiaques, obésité [27], [28] , problème de sommeil, diabète [29] , etc. La cause suspectée: perturbation du cycle circadien [30]. En 2007, le travail posté, qui implique une perturbation du cycle circadien, a été classé comme agent cancérigène par l’organisation mondiale de la santé du centre international de recherche sur le cancer. En parallèle, plusieurs impacts de la LAN sur l’intégrité nocturne étaient rapportés dans la littérature scientifique : voilement du ciel étoilé et perturbation de la faune (perte d’habitat, perturbation de la période d’activités, migration et orientation, comportement social, survie d’espèces, etc). En même temps, des études en laboratoire contrôlées sur des animaux exposés à la LAN rapportaient des résultats inquiétants : certains liens avec la dépression, l’obésité, le cancer et les maladies cardio-vasculaires. Puis, des études épidémiologiques comparant des populations rurales et urbaines montrent des incidences de cancer du sein et de la prostate plus élevés dans la population urbaine (30% de plus) qui serait directement reliée à la LAN.

Infirmières et hôtesses de l'air : 30% plus de cancer du sein

Depuis une dizaine d’années, les études sur l’impact potentiel de la lumière artificielle de nuit sur la santé humaine ne cessent de croître dans la littérature scientifique. De nature épidémiologique ou en laboratoire contrôlé sur des animaux, ces études inquiètent de plus en plus. De plus, à cause de l’efficacité de la lumière bleue à inhiber la mélatonine et l’augmentation des lumières blanches riches en composantes bleues dans notre entourage, la LAN devient de plus en plus préoccupante.

[1]Cinzano P, Falchi F, Elvidge CD (2001) The first world atlas of the artificial night sky brightness. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 328:689–707; Cinzano P (2000) The growth of light pollution in north-eastern Italy from 1960 to 1995. In: Cinzano P, editor. Measuring and modelling light pollution. Memorie della Societa` Astronomica Italiana 71. pp. 159–165.

[2] Aubé M, Roby J, Kocifaj M (2013) Evaluating Potential Spectral Impacts of Various Artificial Lights on Melatonin Suppression, Photosynthesis, and Star Visibility. PLoS ONE 8(7): e67798. doi:10.1371/journal.pone.0067798, 2013.

[2.1] Longcore T, Rich C (2004) Ecological light pollution. Front Ecol Environ 2(4): 191–198.

[3.1] Rich C, Longcore T (2006) Ecological consequences of artificial night lighting. Washington DC: Island Press. 478 p.

[4.1] Navara KJ, Nelson RJ (2007) The dark side of light at night: physiological, epidemiological, and ecological consequences. J Pineal Res 43: 215–224.

[3] Longcore T, Rich C (2004) Ecological light pollution. Front Ecol Environ 2(4): 191–198.; Rich C, Longcore T (2006) Ecological consequences of artificial night lighting. Washington DC: Island Press. 478 p.; Navara KJ, Nelson RJ (2007) The dark side of light at night: physiological, epidemiological, and ecological consequences. J Pineal Res 43: 215–224.

[4] Bruce-White C, Shardlow M (2011) A review of the impact of artificial light on invertebrates: Putting the backbone into invertebrate conservation. Peterborough, UK: Buglife – The Invertebrate Conservation Trust. 32 p.

[5] Buchanan BW (2006) Observed and potential effects of artificial night lighting on Anuran amphibians. In: Richt C, Longcore T, editors. Ecological consequences of artificial night lighting. Washington DC: Island Press. 192–200.

[6] Gauthreaux SA, Belser CG (2006) Effects of artificial night lighting on migrating birds. In: Rich C, Longcore T, editors. Ecological consequences of artificial night lighting. Washington DC: Island Press. 67–93.

[7] Kuijper DPJ, Schut J, Van Dullemen D, Toorman H, Goossens N, et al. (2008) Experimental evidence of light disturbance along the commuting routes of pond bats (Myotis dasycneme). Lutra 51(1): 37–49.

[8] Salmon M (2003) Artificial night lighting and sea turtles. Biologist 50: 163–168.; Calo F, Bardonnet C (2011) Les tortues marines et la pollutions lumineuses sur le territoire français. Rapport GTMF-SPN 2. Paris: MNHN-SPN. 40 p.; Fritsches KA (2012) Australian Loggerhead sea turtle hatchings do not avoid yellow. Mar Freshw Behav Physiol 45(2): 79–89.

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[12] Eisenbeis, G. (2006). Artificial night lighting and insects: attraction of insects to streetlamps in a rural setting in Germany. In Ecological Consequences of Artificial Night Lighting (ed. Rich, C. and Longcore, T.), pp. 281–304.Washington D.C., Island Press.

[13] Le Thallec, T. (2015). Impacts de la pollution lumineuse sur les comportements,les rythmes biologiques et les fonctions physiologiques d’un primate non-humain, Microcebus murinus. Thèse de doctorat. Paris : Museum national d’histoire naturelle.

[14] Bennie, J. et al. (2016). Ecological effects of artificial light at night on wild plants. Journal of Ecology, p. 1-10.

[15] à compléter....

[16] Matzke, E. (1936). The effects of street lights in delaying leaf-fall in certain trees. American Journal of Botany 23, 446–452.

[17] Briggs, W. R. (2006). Physiology of plants responses to artificial lighting. In Ecological Consequences of Artificial Night Lighting (ed. Rich, C. and Longcore,T.), pp. 389–411. Washington D.C., Island Press.; Chaney, W. (2002). Does Night Lighting Harm Trees? Forestry and Natural Resources, 1-4.

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