ECHY | Les risques sanitaires liés à une exposition aux LED
Les résultats de cette expertise confirment le risque phototoxique sur la rétine des expositions aux lumières riches en bleu sur des durées de plusieurs heures. La perturbation de notre horloge biologique par l’exposition aux LED en soirée ou la nuit est avérée. Les enfants et adolescents sont une population particulièrement sensible à ces deux risques. Enfin, une forte proportion de lampes à LED présente des performances dégradées, qui pourraient entraîner des migraines, maux de tête et fatigue visuel, bien que les éléments de preuve sur ces effets sanitaires ne soient pas encore suffisants.
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2008
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Les risques sanitaires liés à une exposition aux LED

L’utilisation des systèmes d’éclairage utilisant des LED et leurs risques sanitaires associés ont été expertisés par l’ANSES dans un rapport publié en avril 2019. Cet article présente une synthèse des conclusions et recommandations. 

CONTEXTE

L’ANSES est l’agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail. Elle assure des missions de veille, d’expertise, de recherche et de référence sur un large champ couvrant la santé humaine, la santé et le bien-être animal ainsi que la santé végétale.

En 2010, l’ANSES publiait son premier avis sur les effets sanitaires liés aux LED et attirait l’attention sur les effets toxiques de la lumière bleue sur la santé humaine (le rapport complet de 2010 est disponible ici). Dix ans plus tard et en s’appuyant sur de nombreuses nouvelles études scientifiques, l’agence revient de manière plus précise sur les risques liés aux systèmes à LED pour le grand public et les travailleurs, en prenant en compte des situations réelles d’exposition.

Le rapport scientifique regroupant plus de 400 pages, nous vous proposons ici une synthèse des principaux résultats. Vous pouvez néanmoins retrouver le rapport complet ici.

METHODOLOGIE 

Constitué en 2015, un groupe de travail a regroupé des experts pour leurs compétences scientifiques, techniques et réglementaires dans le domaine de l’éclairage. Une expertise collective basée sur des recherches et analyses bibliographiques a permis la rédaction de ce rapport et plusieurs contributions extérieures ont été sollicitées lorsque les données existantes n’étaient pas suffisantes.

Les effets sanitaires ainsi que le niveau de risque liés à l’exposition à la lumière des LED ont été évalués en fonction des preuves recueillies dans les études.

LES SPECIFICITES DE LA LED EN QUESTION

Les spécificités de la LED, mises en avant dans ce rapport, résident dans le type de rayonnement lumineux émis et dans leur alimentation et pilotage électrique : 

Le spectre lumineux émis par les LED blanches peut contenir une proportion de lumière bleue plus importante que les autres longueurs d’ondes. Cette disproportion est d’autant plus visible pour les températures de couleur élevées (blanc froid), supérieures à 5.000K. Cet excès de lumière bleue par rapport aux autres sources lumineuses pose la question de son impact sur la rétine, les rythmes circadiens et le sommeil.

Spectre Lumineux d’une LED standard à 5.000K

De par leur caractère ponctuel et leur forte luminance, les LED peuvent être plus éblouissantes que les autres sources. Les conséquences d’un éblouissement ponctuel ou sur le long peuvent être l’inconfort visuel et l’apparition de migraines.

Risque d’éblouissement d’une lampe à LED ponctuelles

Enfin, les LED sont très sensibles à la qualité du courant d’alimentation électrique. Ainsi, des fluctuations de courant peuvent entraîner des variations d’intensité lumineuse, visibles ou non à l’œil nu. Il s’agit de la modulation temporelle de la lumière, qui peut avoir des effets sanitaires sur les personnes exposées.

LES NORMES EN VIGUEUR

Plusieurs réglementations et normes s’appliquent aux appareils équipés de LED et prennent en compte notamment la quantité de lumière bleue :

  • La sécurité photobiologique est définie par des valeurs limites d’exposition à la lumière bleue par l’Icnirp, 2013. Néanmoins de nombreuses études montrent que ces valeurs sont sous-estimées (parfois d’un facteur 20) et pas suffisamment protectrices car elles ne prennent pas en compte les expositions à long terme.
  • La protection de la santé et de la sécurité des personnes est assurée par la Directive européenne « basse tension » (2014/35/UE).
  • Les prescriptions minimales de sécurité et de santé relatives à l’exposition des travailleurs, incluant le risque lié à la lumière bleue, sont inclues dans la directive européenne 2006/25/CE du 5 avril 2006 et ont été transposées dans le code du travail par décret en 2010 (2010-750 du 2 juillet 2010).
  • La sécurité photobiologique des luminaires, classifiant ceux-ci en 4 groupes de risque (de 0 à 3), est formulée par la CIE S009 dans les normes IEC 62 471 et NF 62 471.
  • La perturbation des rythmes circadiens, l’éblouissement et la modulation temporelle de la lumière ne sont à ce jour pas réglementés.
  • Néanmoins, pour les rythmes circadiens, la CIE 158 :2009 définit les courbes de sensibilité spectrale des cellules ganglionnaires à la mélanopsine de la rétine.
  • L’éblouissement est aujourd’hui caractérisé par l’UGR, défini initialement pour les sources lumineuses de type fluorescent, et doit être redéfini pour les LED (CIE 205 :2013).

LES EFFETS SANITAIRES LIES A LA PHOTOTOXICITE DE LA LUMIERE BLEUE 

Qu’est ce que la phototoxicité d’une lumière ?

La phototoxicité est une altération des cellules de l’œil induite par la lumière. L’exposition à une lumière intense et aiguë entraîne une mort cellulaire et des pertes irréversibles de cellules rétiniennes. Cela peut conduire à une baisse de l’acuité visuelle partielle, définitive ou totale (scotome, diminution du champ visuel, baisse de la résolution, cécité). Une exposition chronique à une lumière phototoxique, même à une intensité réduite, peut entraîner des dégénérescences et accélérer le vieillissement des tissus rétiniens (telle que la Dégénérescence Maculaire Liée à l’Age, DMLA).

Les LED présentent une quantité de lumière bleue plus importante que les autres sources lumineuses et notamment un déséquilibre entre lumière bleue et lumière rouge pour une température de couleur égale. Or, la perception visuelle étant moins sensible au bleu, sa fixation prolongée est possible, sans éblouissement. Comme les photons qui composent la lumière bleue sont les plus énergétiques, des quantités d’énergie importantes peuvent donc être reçues par la rétine.

Les LED ayant une température de couleur élevée (blanc froid) ont une quantité de lumière bleue phototoxique d’autant plus importante (ceci est vrai quelque soit la source lumineuse).

La bande phototoxique de la lumière bleue se situe dans le « bleu profond », entre 450 et 470nm.

Sensibilité de l’œil en vision photopique

Les risques sanitaires liés à la lumière bleue phototoxique

Les risques de survenue de pathologies oculaires liées à la phototoxicité de la lumière bleue des LED sont décrits ci-dessous et ont été définis à partir de la méthodologie présentée en début d’article et sur la base des données scientifiques actuellement disponibles :

  • L’effet phototoxique sur la rétine d’une exposition inférieure à 8 heures d’une lumière riche en bleu est avéré.
  • L’effet de contribution à l’apparition de DMLA d’une exposition chronique à une lumière riche en bleu est avéré.
  • L’effet de la lumière riche en bleue sur la myopie est possible.
  • L’effet de la lumière riche en bleue sur le syndrome sec est possible. Le syndrome sec correspond à un inconfort visuel lié à une sécheresse oculaire, qui donnent une sensation de picotements ou de corps étranger dans l’œil. Il est dû à un mauvais fonctionnement du système lacrymal.
  • A ce jour, les données scientifiques disponibles ne permettent pas de quantifier précisément le risque de pathologies oculaires liées à l’exposition aux LED. Néanmoins, le risque de toxicité des LED est faible pour les températures de couleur basses (blanc chaud).

Le moment dans la journée de l’exposition à la lumière bleue a un impact sur le risque, l’œil humain étant plus vulnérable lorsque l’exposition survient la nuit.

Les valeurs limites d’exposition définies par l’Incirp sont surévaluées et ne sont donc pas suffisamment protectrices. Certaines études scientifiques montrent que pour certains types d’exposition ces valeurs limites devraient être réduites d’un facteur 20.

Les populations sensibles
  • L’âge des personnes exposées joue un rôle important dans le niveau de risque. Le cristallin s’opacifiant avec le temps, il filtrera mieux les longueurs d’ondes bleues. Les nourrissons, enfants, adolescents et jeunes adultes (jusqu’à 20 ans) sont donc plus vulnérables à la phototoxicité de la lumière bleue.
  • Les personnes aphakes et pseudo-aphakes (sans cristallin ou avec un cristallin artificiel) et celles souffrant de pathologies oculaires.
  • Les travailleurs de nuit et tout professionnel fortement exposé aux éclairages à LED (chirurgiens, dentistes, agroalimentaire, etc.).
Préconisations

Bien que la phototoxicité d’une lumière riche en bleue soit avérée, le manque de données scientifiques disponibles ne permet pas d’établir un lien direct entre la survenue de pathologie oculaire et l’exposition aux LED. Cependant, le risque est faible si les LED utilisées présentent une température de couleur basse (blanc chaud) et si les luminaires appartiennent aux groupes de risque photobiologique 0 et 1.

LES EFFETS SANITAIRES LIES A LA PERTURBATION DES RYTHMES CIRCADIENS

Les effets non visuels de la lumière sur l’horloge interne

La lumière présente des effets visuels (perception d’images) et non visuels (indication du moment de la journée). Les cellules ganglionnaires à mélanopsine, présentent dans notre rétine, transmettent leurs informations dans l’hypothalamus, où se situe notre horloge interne qui, ensuite, va elle-même transmettre l’information dans le reste du corps, afin de synchroniser les fonctions biologiques avec le rythme jour / nuit. Cette régulation va se faire via la sécrétion d’une hormone, la mélatonine. En temps normal, la sécrétion de mélatonine va commencer en soirée, deux heures avant le coucher pour atteindre un maximum en milieu de nuit. Le niveau de mélatonine va ensuite diminuer jusqu’à un niveau proche de zéro le matin.

Illustration du rythme circadien

Les cellules ganglionnaires sont sensibles sur la bande mélanopique, « bleu turquoise » entre 480 et 490nm. Lorsque la rétine reçoit des lumières riches en bleu, surtout en soirée, la sécrétion de mélatonine est ralentie, voire stoppée, ce qui entraîne une perturbation du rythme circadien.  

Il a été prouvé que chez des personnes soumises à des éclairages artificiels ou des écrans en soirée ou la nuit, la synthèse nocturne de mélatonine était retardée ou inhibée. L’intensité de la perturbation dépend de l’intensité lumineuse, du moment et de la durée d’exposition et de l’historique de l’exposition dans la journée. Cependant, un niveau d’intensité lumineuse très faible, autour de 10-40 lux (largement dépassé en conditions professionnelles ou domestiques), peut déjà provoquer des perturbations circadiennes.

Les écrans émettent une proportion de lumière bleue importante

Les risques sanitaires liés aux perturbations des rythmes circadiens
  • La perturbation des rythmes circadiens provoquée par la lumière riche en bleu en soirée ou la nuit est avérée.
  • Pour les femmes enceintes, la mélatonine circulante traverse la barrière placentaire pour atteindre le fœtus qui possède des récepteurs à la mélatonine. Bien que les effets ne soient pas avérés chez l’Homme, on peut raisonnablement penser qu’une perturbation des rythmes circadiens de la mère aurait un impact négatif sur le développement du fœtus in utero.
  • La perturbation des rythmes circadiens est directement associée à la perturbation de la qualité et de la quantité de sommeil, à des troubles métaboliques, à un risque augmenté de cancer, à des pathologies cardiovasculaires et à des effets sur la santé psychique). Bien que fortement suspecté, le lien entre l’exposition à la lumière riche en bleue en soirée ou la nuit et ces effets sanitaires n’est pas avéré.
  • Le lien entre la perturbation du sommeil et l’exposition à la lumière riche en bleu en soirée ou la nuit est avéré. Les conséquences sont une latence à l’endormissement et une durée et une qualité de sommeil réduites.
  • Une altération de la durée et de la qualité du sommeil est susceptible d’avoir un impact sur les fonctions cognitives.
  • Les données scientifiques disponibles ne permettent pas de quantifier précisément le risque de perturbation des rythmes circadiens ou de perturbation du sommeil lié à l’exposition des LED. Néanmoins, le risque de perturbation circadienne lié à une exposition aux lumières à LED riches en bleu (température de couleur élevée) en soirée ou la nuit est élevé.
Les populations sensibles :
  • Comme pour la phototoxicité de la lumière bleue, en raison de l’importance du cristallin dans la filtration de la lumière bleue, les nourrissons, enfants, adolescents et jeunes adultes (jusqu’à 20 ans), ainsi que les personnes aphakes ou pseudo-phakes sont une population à risque.
  • Les femmes enceintes, en raison des effets sanitaires potentiels sur le développement du fœtus.
  • Les travailleurs de nuit.
  • Les personnes souffrant de pathologies oculaires ou de troubles du sommeil.

LES EFFETS SANITAIRES LIES A LA MODULATION TEMPORELLE DE LA LUMIERE

Comment se caractérise la modulation temporelle de la lumière ?

La modulation temporelle de la lumière correspond à la modulation de l’intensité lumineuse d’une source et de sa fréquence de modulation. Elle peut être visible ou non par l’œil humain et se retrouve dans trois effets : le papillotement (flicker), l’effet stroboscopique et l’effet réseau fantôme. Pour l’éclairage intérieur, ces trois effets peuvent induire des effets sanitaires, tels que des crises d’épilepsie, des accidents liés à l’utilisation de machines, des migraines, des maux de tête et de la fatigue visuelle.

Bien que les preuves sur l’Homme soient encore limitées, les migraines, maux de tête et fatigue visuelle peuvent être provoqués par des fréquences de modulation comprises entre 80 et 120Hz. L’impact sur la sécurité lors d’utilisation de machines ou d’outils se situe sur des fréquences supérieures à 80Hz.

Les systèmes d’éclairage à LED sont particulièrement sensibles à la variation de leur courant d’alimentation et donc de la modulation temporelle de la lumière. Dans le cadre de cette expertise, 53 lampes à LED ont été testées et 43% affichent des performances dégradées en matière de modulation temporelle par rapport à des sources halogènes ou fluocompactes.

Néanmoins, les éléments de preuve ne sont aujourd’hui pas suffisants pour relier ces risques sanitaires (déclenchement d’une crise d’épilepsie, maux de tête, migraine, fatigue visuelle et le risque d’accidentologie lié à l’utilisation de machines et d’outils) à la modulation temporelle des LED.

LES AUTRES EFFETS (EBLOUISSEMENT, EFFETS CUTANES)

L’éblouissement

L’éblouissement est caractérisé par une gêne ou une réduction de l’aptitude à distinguer des objets, à cause d’une mauvaise répartition des luminances et/ou des contrastes trop forts. Il faut distinguer ces deux types d’éblouissement, l’un perturbateur qui diminue les capacités visuelles, l’autre inconfortable qui provoque une sensation de gêne. L’âge étant un facteur aggravant du risque d’éblouissement associé aux LED, de jour comme de nuit, plus une personne sera âgée, plus elle sera sensible. Les personnes souffrant de migraines semblent être également une population sensible aux éblouissements.

A ce jour, les données disponibles ne permettent pas de quantifier précisément le risque d’éblouissement, qu’il soit perturbateur ou d’inconfort, lié à l’exposition aux LED.

Les effets cutanés

La lumière a un impact sur notre peau, aussi bien sur le vieillissement que sur la cicatrisation de celle-ci. La lumière bleue pourrait avoir un effet nocif, accélérant le vieillissement et ralentissant la cicatrisation, alors que la lumière rouge aurait l’effet inverse. Bien que la lumière des LED soit riche en bleu, les données existantes ne permettent pas de quantifier un risque pour la peau. Compte tenu des niveaux d’exposition aux LED, le risque de pathologies cutanées liées aux LED est faible.

LES MOYENS DE PROTECTION EXISTANTS

Plusieurs moyens de protection existent sur le marché contre l’excès en lumière bleue des sources de lumière : lunette spécifique de protection, verre ophtalmique traité, filtre incorporé d’écran et systèmes d’éclairage modulable. Chacune de ces solutions revendique la réduction, voire la suppression des effets de la lumière bleue. Comme il n’existe aujourd’hui aucune norme ni classification de ces moyens de protection, plusieurs études ont été réalisées afin de mesurer le niveau de protection de ces dispositifs.

  • Les lunettes spécifiques ont une efficacité de filtrage plus importante que les verres ophtalmiques traités. Néanmoins, aucun de ces deux systèmes n’est assez efficace pour être considéré comme une véritable protection contre la lumière phototoxique dans le cadre d’une exposition prolongée à une source LED de forte intensité.
  • La filtration dans la bande mélanopique est très variable (faible voire inexistante pour les verres traités) et il est impossible d’affirmer qu’ils empêchent les perturbations circadiennes liées à une exposition aux LED en soirée ou la nuit.
  • Les écrans filtrant la lumière bleue n’ont pas d’efficacité réelle. Seule la modulation de la lumière (diminution de la température de couleur) des écrans a montré une efficacité à réduire la quantité de lumière bleue émise.

LES RECOMMANDATIONS

Trois types de recommandations ont été formulés dans cette expertise : faire progresser les connaissances, faire évoluer la réglementation et mieux informer.

Faire progresser les connaissances sur :
  • les expositions aux LED du grand public et des professionnels ;
  • la caractérisation des effets sanitaires liés à la modulation temporelle de la lumière des LED et la phototoxicité sur le long terme ;
  • la précision des relations entre la survenue des effets sanitaires et l’exposition aux LED.
Faire évoluer la réglementation sur :
  • la définition des valeurs limites d’exposition à la lumière bleue ;
  • restreindre les objets à LED au groupe de risque photobiologique 0 ou 1 pour le grand public ;
  • établir les limites de modulation temporelle de la lumière pour toutes les sources de lumière.
Dans l’attente de l’évolution de la réglementation, mieux informer sur :
  • le risque pour les enfants et inciter à limiter leur exposition ;
  • les effets de la lumière bleue des écrans à LED avant le coucher et pendant la nuit ;
  • l’utilisation d’éclairage indirect ou de diffuseur pour les éclairages de type blanc froid (riches en bleu) ;
  • l’hétérogénéité des moyens de protection actuellement disponibles.

EN CONCLUSION

Les résultats de cette expertise confirment le risque phototoxique sur la rétine des expositions aux lumières riches en bleu sur des durées de plusieurs heures. La perturbation de notre horloge biologique par l’exposition aux LED en soirée ou la nuit est avérée. Les enfants et adolescents sont une population particulièrement sensible à ces deux risques. Enfin, une forte proportion de lampes à LED présente des performances dégradées, qui pourraient entraîner des migraines, maux de tête et fatigue visuel, bien que les éléments de preuve sur ces effets sanitaires ne soient pas encore suffisants.