Les adolescents aiment se coucher tard et luttent pour se lever à temps pour aller à l’école. L’explication communément admise à ce sujet est que les horloges cérébrales biologiques des adolescents sont retardées. Il a été suggéré, pour y remédier, de retarder l’heure de rentrée des classes pour les adolescents plus âgés afin qu’ils soient à nouveau en phase avec leur horloge biologique.

L’étude, qui est publiée aujourd’hui dans Scientific Reports, a utilisé un modèle mathématique qui tient compte du fait que les gens sont naturellement plus du matin ou du soir, de l’impact de la lumière naturelle et artificielle sur l’horloge biologique et de l’heure typique d’un réveil, pour prédire les effets du report de l’heure de rentrée des classes.

Le modèle mathématique a montré que le report de l’heure de rentrée des classes au Royaume-Uni ne contribuerait pas à réduire le manque de sommeil. Tout comme lorsque les horloges reculent en automne, l’horloge biologique de la plupart des adolescents dériverait encore plus tard en réponse à l’heure de rentrée plus tardive, et en quelques semaines, ils auraient tout autant de mal à sortir du lit. Les résultats ont toutefois apporté un certain soutien au report de la rentrée scolaire aux États-Unis, où de nombreuses écoles commencent dès 7 heures du matin.

L’explication mathématique trouve ses racines dans les travaux du mathématicien néerlandais du 17e siècle, Huygens. Il a vu que les horloges peuvent se synchroniser, mais cela dépend à la fois des horloges et de la façon dont elles s’influencent mutuellement. Grâce aux recherches menées au cours des dernières décennies, nous savons que les horloges corporelles sont généralement un peu lentes et qu’elles doivent être régulièrement « corrigées » pour rester synchronisées avec la journée de 24 heures. Historiquement, ce signal de correction provenait de notre interaction avec l' »horloge » lumière/obscurité de l’environnement.

Le modèle mathématique montre que le problème des adolescents est que leur comportement de consommation de lumière interfère avec l’interaction naturelle avec l’horloge environnementale — se lever tard le matin fait que les adolescents gardent les lumières allumées jusqu’à plus tard dans la nuit. Le fait d’allumer la lumière tard dans la nuit retarde l’horloge biologique, ce qui rend le lever encore plus difficile le matin. Les mathématiques suggèrent également que les horloges biologiques des adolescents sont particulièrement sensibles aux effets de la consommation de lumière.

Le modèle suggère qu’un remède alternatif au déplacement des heures de début d’école au Royaume-Uni est l’exposition à la lumière vive pendant la journée, en baissant les lumières le soir et en les éteignant la nuit. Pour les heures de début d’école très précoces, comme dans certaines régions américaines, tout avantage obtenu par le report des heures de début d’école pourrait être perdu, à moins qu’il ne soit couplé à des limites strictes sur la quantité de consommation de lumière artificielle le soir.

L’auteur principal, le Dr Anne Skeldon, a déclaré : « La puissance des mathématiques est que nous sommes en mesure d’utiliser les connaissances existantes sur la façon dont la lumière interagit avec l’horloge biologique pour faire des prédictions sur différentes interventions pour aider à réduire le « jetlag social ».

« Cela souligne que les adolescents ne sont pas « programmés » pour se réveiller tard et qu’en augmentant l’exposition à la lumière vive pendant la journée, en baissant les lumières le soir et en les éteignant la nuit, cela devrait permettre à la plupart d’entre eux de se lever à temps pour le travail ou l’école sans trop d’efforts et sans changer les horaires scolaires. »

Co-auteur Dr Andrew Phillips a déclaré : « La partie la plus intéressante de cette analyse pour moi était la constatation contre-intuitive que les types de soirée les plus extrêmes sont prédits à tirer le moins de bénéfices d’un retardement des heures de début des cours, parce qu’ils ont tendance à utiliser la lumière artificielle du soir pendant un intervalle de temps plus long.

« Pour les types de soirée, il est essentiel de maintenir les niveaux de lumière du soir bas pour tirer l’un des avantages potentiels d’un retardement des heures d’alarme du matin, sinon leur heure de coucher est très susceptible de se déplacer plus tard. Comprendre ces différences individuelles, et comment elles sont influencées par la consommation de lumière, est nécessaire pour maximiser les effets de tout changement de politique. »

Le co-auteur, le professeur Derk-Jan Dijk, a déclaré : « Tout comme les modèles mathématiques sont utilisés pour prédire le changement climatique, ils peuvent maintenant être utilisés pour prédire comment la modification de notre environnement lumineux influencera nos rythmes biologiques ».

« Elle montre que les modes de vie modernes font qu’il est difficile pour les horloges corporelles de rester allumées 24 heures sur 24, ce qui déplace notre rythme de somnolence et de vigilance vers des heures plus tardives – ce qui signifie que nous sommes endormis jusqu’à tard dans la matinée et restons alertes jusqu’à plus tard dans la soirée.

« En conséquence, pendant la semaine de travail, nos réveils se déclenchent avant que l’horloge corporelle nous réveille naturellement. Nous avons alors un sommeil insuffisant pendant la semaine et le compensons pendant le week-end. Ces schémas de sommeil insuffisant et irrégulier ont été associés à divers problèmes de santé et ont été qualifiés de « décalage horaire social ». »

La compréhension mathématique des horloges biologiques suggère que les adolescents sont particulièrement sensibles aux effets de la consommation de lumière. Toutefois, le modèle peut également être appliqué à d’autres groupes d’âge. Il peut être utilisé pour concevoir de nouvelles interventions non seulement pour les adolescents somnolents, mais aussi pour les adultes qui souffrent de troubles de la phase de sommeil retardée ou les personnes qui ne sont pas du tout synchronisées sur la journée de 24 heures.

La recherche attire l’attention sur la lumière, la consommation de lumière et l’obscurité en tant que facteurs environnementaux et comportementaux importants influençant la santé. Cela a des implications sur la façon dont nous concevons l’environnement lumineux au travail et à la maison dans nos sociétés modernes polluées par la lumière.