Karu T.I. - Photobiomodulation, mécanismes primaires et secondaires : revue de la littérature

Cette revue de 1999 propose la cytochrome c oxydase comme photoaccepteur du rayonnement rouge et proche infrarouge dans la cellule, et sépare les mécanismes primaires de l’absorption des cascades secondaires qui les suivent. Il s’agit d’un article de synthèse portant sur des travaux de laboratoire menés sur cellules, et non d’un essai clinique.

Ce que cette publication a montré

La question posée est la plus simple et la plus difficile de la discipline : lorsqu’une cellule est éclairée en lumière rouge ou proche infrarouge, qu’est-ce qui absorbe cette lumière, et que se passe-t-il ensuite ? Tiina Karu y répond en deux temps, et c’est cette séparation qui a fait la fortune de l’article.

Le premier temps est celui des mécanismes primaires : l’événement photochimique lui-même, au moment où un photon est absorbé par une molécule précise. Le second est celui des mécanismes secondaires, c’est-à-dire la longue suite de réactions biochimiques déclenchée dans la cellule après cet événement initial. Confondre les deux revient à attribuer à la lumière des effets qui ne sont, en réalité, que les conséquences lointaines de son absorption.

Les résultats principaux

La revue s’organise autour d’un petit nombre d’éléments identifiables.

• Le photoaccepteur proposé : la cytochrome c oxydase, enzyme terminale de la chaîne respiratoire.
• Le domaine spectral considéré : du rouge visible au proche infrarouge.
• Quatre mécanismes primaires recensés.
• Primaire 1 : modification des propriétés d’oxydoréduction des composants de la chaîne respiratoire après photoexcitation de leurs états électroniques.
• Primaire 2 : génération d’oxygène singulet.
• Primaire 3 : échauffement transitoire et localisé des chromophores absorbants.
• Primaire 4 : production accrue d’anion superoxyde, suivie d’une hausse de la concentration de son produit de dismutation, le peroxyde d’hydrogène (H2O2).
• Paramètres d’homéostasie cellulaire impliqués dans les mécanismes secondaires : pH intracellulaire (pHi), calcium intracellulaire ([Cai]), AMP cyclique (cAMP), potentiel redox (Eh) et ATP.

Cette cascade est présentée comme une chaîne de transduction et d’amplification du signal lumineux : un événement photochimique minime se traduit, de proche en proche, par des changements bien plus larges.

Comment la lumière agit sur la mitochondrie

La cytochrome c oxydase est la dernière enzyme de la chaîne respiratoire, logée dans la membrane interne de la mitochondrie. C’est elle qui transfère les électrons à l’oxygène, étape finale de la production d’énergie. Elle contient des centres métalliques à cuivre et à fer qui absorbent le rouge et le proche infrarouge : c’est cette propriété qui en fait un candidat sérieux au rôle de photoaccepteur.

L’idée défendue est qu’en absorbant un photon, cette enzyme voit ses propriétés d’oxydoréduction se modifier. Le fonctionnement de la chaîne respiratoire s’en trouve déplacé, et la cellule enregistre ce déplacement sous forme de variations de son pH interne, de son calcium ou de son ATP.

Les limites à connaître

C’est un article de revue, pas une expérience. Il rassemble et interprète des travaux réalisés sur cellules en culture, sans donnée nouvelle et sans aucun patient. La cytochrome c oxydase y est d’ailleurs discutée comme photoaccepteur possible, pas comme photoaccepteur démontré.

Le texte décrit un mécanisme, il ne démontre aucun bénéfice thérapeutique. Rien dans cette synthèse ne permet d’affirmer qu’une exposition lumineuse améliore un symptôme chez une personne. L’article date en outre de 1999 : les hypothèses ont été complétées et discutées depuis, notamment autour du rôle du monoxyde d’azote.

Pourquoi ce travail fait référence

Il a donné à la photobiomodulation son vocabulaire. Avant lui, les publications décrivaient des effets. Après lui, elles pouvaient situer un résultat quelque part dans une chaîne causale nommée, du photon absorbé jusqu’au comportement de la cellule. C’est le cadre théorique le plus cité du domaine, et la plupart des travaux ultérieurs se positionnent par rapport à lui.

Questions fréquentes

Qu’est-ce que la cytochrome c oxydase ?

C’est la dernière enzyme de la chaîne respiratoire mitochondriale, celle qui transmet les électrons à l’oxygène. Ses centres à cuivre et à fer absorbent la lumière rouge et proche infrarouge, ce qui en fait le candidat principal au rôle de photoaccepteur.

Quelle différence entre mécanisme primaire et secondaire ?

Le mécanisme primaire est l’absorption du photon et ce qu’elle change immédiatement dans la molécule qui l’a reçu. Les mécanismes secondaires sont les réactions biochimiques déclenchées ensuite dans la cellule, parfois très loin du point de départ.

Cet article prouve-t-il que la lumière soigne ?

Non. Il propose une explication de ce qui se passe dans une cellule éclairée. Un mécanisme plausible n’est pas une preuve d’efficacité clinique, qui suppose des essais chez des patients.

Référence

Karu T. Primary and secondary mechanisms of action of visible to near-IR radiation on cells. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 1999. PMID 10365442. 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.