Section I

Photobiologie

La photobiologie est l’étude des effets des rayonnements non ionisants sur les systèmes biologiques. L’effet biologique varie selon la région de longueur d’onde du rayonnement. Le rayonnement est absorbé par des molécules dans la peau telles que l’ADN, des protéines ou de certains médicaments. Les molécules sont modifiées chimiquement dans les produits biochimiques qui déclenchent des réponses dans les cellules.

La réaction biologique à la lumière n’a rien de nouveau. Il existe de nombreux exemples de réactions photochimiques (à la lumière) induites de lumière induite dans les systèmes biologiques. Nous éprouvons normalement cette réaction à travers notre oeil qui est évidemment photosensibles. Notre vision est basée sur la lumière frappent nos rétines et la création d’une réaction chimique qui nous permet de voir. La synthèse de la vitamine D dans notre peau est un autre exemple d’une réaction photochimique. Lorsque l’ultraviolet B (UVB) longueur d’onde dans la lumière du soleil frappe notre peau, il convertit une forme universellement présente du cholestérol, 7-déhydrocholestérol en vitamine D3. Tout au long de l’évolution de cette dernière, les photons ont joué un rôle vital dans certaines cellules photo-chimiquement énergisantes.

Photobiomodulation

La photobiomodulation au niveau cellulaire, l’énergie rouge et le proche visible de la lumière infrarouge stimulent les cellules pour produire plus d’énergie et réalisent une auto-réparation. Chaque cellule possède des mitochondries, qui fonctionnent pour la production d’énergie cellulaire appelée « ATP ». Ce processus de production implique la chaîne respiratoire. Une enzyme mitochondriale appelée cytochrome oxydase c accepte alors l’énergie photonique lorsqu’elle ne fonctionne pas de façon optimale.

Pathways

  • NO (Nitric Oxide)
  • ROS (Reactive Oxygen Series) → PKD (gene) → IkB (Inhibitor κB) + NF-κB (nuclear factor κB) → NF-κB (nuclear factor κB stimulates gene transcription)
  • ATP (Adenosine Triphosphate) → cAMP (catabolite activator protein) → Jun/Fos (oncogenic transcription factors) → AP-1 (activator protein transcription factor stimulates gene transcription)

Mechanisme

La proposition actuelle, largement acceptée, est que le faible niveau rouge visible de l’énergie de la lumière dans le proche infrarouge est absorbée par les mitochondries. Celles-ci convertissent cette energie en ATP pour une utilisation cellulaire. En outre, le procédé créé des oxydants doux (ROS) qui conduisent à la transcription du gène, à la réparation cellulaire et à leur cicatrisation. Le processus débouche également sur la chaîne qui a été obstrué par l’oxyde nitrique(NO).[1] L’oxyde nitrique est alors libéré dans le système. Cette dernière est une molécule que notre organisme produit pour aider ses 50 billions de cellules à communiquer entre elles en transmettant des signaux dans tout le corps. En outre, l’oxyde nitrique permet de dilater les vaisseaux sanguins et à améliorer la circulation sanguine.

Photobiomodulation mechanisms

Section II

Parameters

• La bonne longueur d’onde qui doit être employée pour les cellules ou les chromophores est avec une cible située entre (633-810 nm). Si la longueur d’onde est incorrecte, l’absorption optimale ne se produira pas. En effet, la première loi des Etats photobiologie, la loi Grotthus-Draper, sans absorption la réaction n’est pas certaine.[2]• L’intensité des photons, c’est à dire, l’irradiance spectrale vs la densité de puissance (W/cm2), doit être approprié, ou encore une fois l’absorption des photons ne sera pas suffisante pour obtenir le résultat souhaité. Si l’intensité est trop élevée, cependant, l’énergie du photon sera transformée en chaleur excessive dans le tissu cible, ce qui est indésirable.[3]• Enfin, la dose et la fluence doivent également être appropriées (J/cm2). Si la densité de la puissance est trop faible, la prolongation de la durée d’irradiation pour obtenir la densité d’énergie idéale (ou dose) ne donnera certainement pas un résultat final adéquat, car la loi Bunsen-Roscoe de réciprocité, la 2ème loi de la photobiologie, n’est pas vérifiée pour des densités à puissance faible[4]

Section III

Brain Bioenergetics

La lumière infrarouge proche stimule la respiration mitochondriale dans les neurones en faisant don de photons qui sont absorbés par la cytochrome oxydase, un processus bioénergétique appelé photo neuromodulation dans le tissu nerveux.[5] L’absorption de l’énergie lumineuse par les résultats de l’enzyme augmentation l’activité enzymatique du cytochrome oxydase cerveau et de la consommation d’oxygène. Puisque la réaction enzymatique catalysée par la cytochrome oxydase est la réduction de l’oxygène en eau, l’accélération de l’activité de la cytochrome oxydase activité catalytique provoque directement une augmentation de la consommation d’oxygène cellulaire. [6]L’augmentation de la consommation d’oxygène par les cellules nerveuses est couplée à la fois à la phosphorylation oxydative, et à l’augmentation de la production d’ATP en tant que conséquence de l’action métabolique de la lumière dans le proche infrarouge. Ce type d’énergie lumineuse peut entrer dans les mitochondries du cérébrales transcranienne et-indépendamment des électrons provenant de substrats alimentaires, il peut directement photostimulé l’ activité de la cytochrome oxydase.[7]

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References

[1] – “Biphasic Dose Response in Low Level Light Therapy”; Sulbha K. Sharma (PhD), Ying-Ying Huang (MD), James Carroll, Michael R. Hamblin (PhD)

[2, 3, 4] – “Is light-emitting diode phototherapy (LED-LLLT) really effective?”; Won-Serk Kim (PhD, MD), R Glen Calderhead (PhD)

[5, 6, 7] – “Augmentation of cognitive brain functions with transcranial infrared light”; Francisco Gonzalez-Lima (PhD), Douglas W Barrett (MD)

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