Karu T.I. - Photobiomodulation et cytochrome c oxydase : étude expérimentale sur cellules en culture

Cette étude de laboratoire a mesuré le spectre d’absorption de cellules humaines en culture et observé qu’un éclairage à 830 nm modifie l’état d’oxydoréduction de la cytochrome c oxydase. Il s’agit d’une expérience sur cellules et non d’un essai clinique : elle éclaire un mécanisme et ne démontre aucun bénéfice pour un patient.

Ce que cette publication a montré

La photothérapie utilise une lumière monochromatique dans la région optique de 600 à 1000 nm. L’hypothèse dominante au début des années 2000 était que cette lumière agit parce qu’elle est absorbée par la cytochrome c oxydase, dernière enzyme de la chaîne respiratoire mitochondriale, la suite de réactions qui transfère des électrons jusqu’à l’oxygène et permet à la cellule de fabriquer son énergie. L’hypothèse était cohérente, mais les preuves restaient indirectes.

Ce travail la teste par la mesure. Il enregistre les spectres d’absorption de monocouches de cellules HeLa placées dans différentes conditions d’oxygénation, observe comment ils changent après une irradiation à 830 nm, longueur d’onde fréquemment employée en photothérapie, puis les compare aux spectres d’action connus. Un spectre d’action relie chaque longueur d’onde à l’intensité de la réponse biologique qu’elle provoque : si la molécule qui absorbe la lumière est celle qui déclenche l’effet, les deux courbes doivent se ressembler.

Les résultats principaux

Les mesures distinguent deux régions du spectre, associées à deux états chimiques de la molécule qui capte la lumière, appelée photoaccepteur.

• La région de 710 à 790 nm est caractéristique d’un photoaccepteur relativement réduit.
• La région de 650 à 680 nm caractérise un photoaccepteur relativement oxydé.
• Le rapport entre les pics à 760 et 665 nm sert d’indicateur de l’état d’oxydoréduction de la cytochrome c oxydase.
• Selon ce critère, l’irradiation des monocouches cellulaires à 830 nm, à une dose de 6,3 x 10³ J/m², entraîne la réduction du photoaccepteur.
• Les pics à 616, 665, 760, 813 et 830 nm des spectres d’absorption présentent une similitude avec les spectres d’action des réponses cellulaires à long terme.
• Ces réponses à long terme sont l’augmentation de la vitesse de synthèse de l’ADN et l’adhésion des cellules à une matrice.

Comment la lumière agit sur la mitochondrie

La cytochrome c oxydase contient des atomes de cuivre et de fer qui existent sous deux formes, oxydée ou réduite, selon qu’ils ont cédé ou reçu des électrons. Ces deux formes n’absorbent pas la lumière de la même façon, ce que traduisent les deux régions spectrales identifiées ici. Mesurer le rapport entre les pics à 760 et 665 nm revient à lire, sur cellules vivantes, l’état d’oxydoréduction de l’enzyme.

L’observation centrale est que l’exposition à 830 nm déplace cet équilibre vers la forme réduite : la lumière ne se contente pas d’être absorbée, elle modifie l’état de l’enzyme. Ce qui se passe entre ce changement et une éventuelle amélioration clinique n’est pas abordé.

Les limites à connaître

Le modèle est une lignée cellulaire humaine cultivée en monocouche, très éloignée d’un tissu vivant vascularisé. Aucun animal, aucun volontaire, aucun patient n’est impliqué : ni critère clinique, ni suivi, ni bénéfice mesuré.

Les conditions optiques d’une boîte de culture ne sont pas celles de la peau. La dose utilisée est unique et ne dit rien des autres énergies, et la similitude entre spectres reste une corrélation. Enfin, cette publication a plus de vingt ans : les connaissances ont évolué et la cytochrome c oxydase n’est plus tenue pour la seule cible possible.

Pourquoi ce travail fait référence

Avant Tiina Karu, physicienne russe, l’effet de la lumière rouge relevait de l’observation empirique. Ce travail fournit une mesure directe, sur cellules entières, de l’état de la molécule supposée capter la lumière. Il transforme une hypothèse en donnée spectroscopique et livre des positions de pics reprises par d’autres équipes.

Questions fréquentes

Qu’est-ce que la cytochrome c oxydase, en langage simple ?

C’est la dernière enzyme de la chaîne respiratoire, la ligne de production d’énergie de la mitochondrie. Elle contient du cuivre et du fer, ce qui lui permet d’absorber la lumière rouge et proche infrarouge.

Cette étude prouve-t-elle que la lumière rouge soigne ?

Non. Elle décrit un mécanisme observé sur cellules en culture et ne mesure aucun effet sur une douleur, une plaie ou une pathologie.

Pourquoi la longueur d’onde de 830 nm est-elle utilisée ici ?

Parce qu’elle était déjà couramment employée en photothérapie. Les auteurs ont voulu vérifier ce qu’une longueur d’onde de terrain produit sur l’enzyme.

Référence

Karu TI, Pyatibrat LV, Kolyakov SF, Afanasyeva NI. Absorption measurements of a cell monolayer relevant to phototherapy: reduction of cytochrome c oxidase under near IR radiation. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 2005;81(2):98-106. PMID 16125966. Consulter l’étude sur PubMed

Cette synthèse est fournie à titre informatif et ne constitue pas un avis médical. La photobiomodulation ne remplace pas un traitement prescrit. Parlez-en à un professionnel de santé.