Rien de plus banal en apparence que cette salle de séminaire installée au dernier étage du Laboratoire d’énergie solaire et de physique du bâtiment (LESO-PB) de l’EPFL. Pourtant, il s’y mène des expériences particulièrement originales.
«JUSQU’ICI, NOUS RAISONNIONS SUR LE DESIGN DES BÂTIMENTS EN TERMES DE QUANTITÉ DE LUMIÈRE DISPONIBLE. MAINTENANT, NOUS NOUS PENCHONS SUR LA QUALITÉ DE CETTE LUMIÈRE.» Jean-Louis Scartezzini, directeur du LESO
Ces tests visent à étudier les effets de la lumière – naturelle et artificielle – sur nos fonctions physiologiques et cognitives. «C’est un champ d’exploration tout à fait nouveau», souligne Mirjam Münch, une spécialiste en chronobiologie qui coordonne ces travaux.
La lumière, on le sait depuis des lustres, est indispensable pour synchroniser notre horloge circadienne, cette pendule interne qui contrôle nos rythmes biologiques. Mais de quelle quantité et de quelle qualité de lumière avons-nous besoin?
Alors que nous passons la plus grande partie de nos journées dans des bureaux, comment faut-il concevoir l’éclairage pour qu’il nous assure non seulement un bon confort visuel, mais qu’il nous permette aussi d’être au top de nos performances intellectuelles? Nul ne le sait exactement. Les chercheurs du LESO ont donc décidé de faire toute la clarté sur la question.
Le laboratoire de l’EPFL est connu pour ses travaux sur l’éclairage des bureaux. Il a notamment élaboré un système innovant qui concentre la lumière naturelle diffuse et la projette à l’intérieur de la pièce, ce qui permet de réaliser des économies d’électricité (lire L’Hebdo du 5 septembre 2007).
«Jusqu’ici, souligne son directeur, Jean-Louis Scartezzini, nous raisonnions sur le design des bâtiments en termes de quantité de lumière disponible sur le plan de travail. Maintenant, nous nous penchons sur la qualité.» C’est ainsi que de la physique du bâtiment, le laboratoire a glissé vers la chronobiologie.
Tâches visuelles. Sous l’impulsion de Mirjam Münch, des volontaires passent donc de longues heures – parfois jusqu’à vingt-quatre d’affilée! – dans la salle de séminaire. Laquelle est successivement éclairée par la lumière qui traverse les larges baies vitrées et – les stores baissés ou pendant la nuit – par des tubes fluorescents.
Il s’agit «de lampes normales dont les flux d’éclairement peuvent être modulés, de manière à fournir des conditions d’éclairage précises et répétitives», explique Jean-Louis Scartezzini.
Les cobayes sont pour la plupart des étudiants de l’école. Ils lisent, écoutent de la musique ou se prêtent à différentes tâches visuelles (comme celles consistant à mémoriser des figures) ou cognitives, cependant que les chercheurs mesurent certains de leurs paramètres physiologiques – performance visuelle, concentration de certaines hormones etc.
Changement de décor dans un bureau du rez-de-chaussée. Là, l’éclairage électrique est assuré par des luminaires très performants associés à des tubes fluorescents enrichis en lumière bleue.
Cette dernière «n’est pas agréable, précise le directeur du LESO, mais l’on sait qu’elle stimule notre rythme circadien ainsi que nos performances par l’intermédiaire de certaines cellules photosensibles de la rétine.»
Une première étude, portant sur vingt-huit personnes ayant travaillé dans la pièce une journée avec la lumière naturelle et une autre avec la lumière artificielle, a ainsi montré que la première est beaucoup mieux ressentie.
«Les sujets estiment qu’elle est généralement moins éblouissante et qu’elle leur assure un plus grand confort visuel. Ils se sentent aussi plus alertes que lorsqu’ils travaillent un certain temps sous les lampes», résume la doctorante Apiparn Borisuit.
Reste à savoir s’il ne s’agit pas là d’une appréciation purement subjective. Pour s’en assurer, le LESO a aménagé un «centre de photobiologie» dans lequel des volontaires sont soumis à rude épreuve.
Dans cette chambre dont l’éclairement est entièrement contrôlé, ils restent assis pendant plusieurs heures, la tête bardée d’électrodes, dans une sphère éclairée par une lumière dont il est possible de changer la longueur d’onde. «Cela nous permet de voir comment le cerveau réagit lorsque l’on change les composantes spectrales de la lumière», explique Jean-Louis Scartezzini.
Ces travaux, soutenus par la Fondation Velux, sont menés en collaboration avec des laboratoires des sciences de la vie de l’EPFL et l’Hôpital ophtalmique Jules-Gonin à Lausanne. Et ce n’est qu’un début.
Mirjam Münch prévoit déjà de les poursuivre dans un hôpital et un EMS, pour voir si la lumière pourrait avoir une influence sur des traitements. Elle compte aussi les mener dans une école primaire «pour comparer les effets de la lumière naturelle et artificielle sur les capacités d’apprentissage des enfants et leur rythme sommeil-éveil».
Autant dire que ces recherches, situées au croisement de l’architecture, des économies d’énergie électrique – qui restent une des priorités du LESO-PB – et de la chronobiologie, sont suivies de près par plusieurs fabricants d’éclairage et par les acteurs de la construction.
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