Depuis des millions d’années, la vie sur Terre s’est organisée autour de l’alternance naturelle du jour et de la nuit. L’introduction massive de lumière artificielle perturbe aujourd’hui profondément cette dynamique, affectant aussi bien les cycles biologiques, les comportements, que les interactions entre espèces. Cette pression méconnue participe à la fragmentation écologique, avec des effets durables sur la biodiversité nocturne comme diurne.

La nuit, un temps de vie essentiel à la biodiversité 

Depuis son origine, la vie sur Terre est rythmée par une alternance de jour et de nuit qui a structuré l’évolution du vivant. Chez les animaux diurnes, ainsi que chez les végétaux, une phase d’obscurité - se traduisant par un "repos" - est essentielle dans le cycle journalier. Chez les animaux nocturnes, diverses adaptations permettent de voir dans un environnement très peu ou pas éclairé. Certaines espèces mobilisent d’autres sens que la vue - ouïe, odorat, écholocation… - et certaines espèces produisent même leur propre lumière par bioluminescence.

On estime qu’il y a environ 64% des invertébrés et 28% de vertébrés qui sont actifs au moins une partie de la nuit. (Holker et al. 2010). En France on compte par exemple 262 espèces de papillons de jour contre près de 6000 espèces de papillons nocturnes. Une méta-analyse a également montré que l’activité des communautés d’insectes est en moyenne 30% plus forte la nuit que le jour. (Wong & Dhidam 2024). Pour un certain nombre de taxons (chauves-souris, mammifères terrestres, rapaces nocturnes, papillons de nuit, etc.) on observe deux pics d’activités, l’un en début et l’autre fin de nuit 

Les espèces nocturnes, mais également les espèces diurnes, sont impactées par la lumière artificielle de différentes façons.

Désynchronisation des cycles biologiques et altérations physiologiques

Les organismes n’utilisent pas la lumière uniquement pour leur vision. La lumière est également devenue au fil de l’évolution un synchronisateur des horloges biologiques chez la faune comme la flore permettant aux organismes de caler leur activité sur les cycles naturels d’alternance jour-nuit. Chez les vertébrés par exemple, ce processus repose sur la mélatonine une hormone dont la sécrétion augmente en l'absence de lumière. La lumière artificielle peut perturber ce cycle biologique en réduisant, voire en inhibant, la production de mélatonine, altérant ainsi les fonctions physiologiques et comportementales dépendantes de ce rythme.

L’exposition à la lumière artificielle prolonge artificiellement la perception du jour, interférant ainsi le cycle naturel jour/nuit. Par exemple, si un gîte à chauve-souris est exposé à un éclairage nocturne, les individus sortiront de celui-ci plus tardivement, ce qui réduira leur période de chasse et compromettra leur alimentation.

De même, la faune diurne est déstabilisée pendant la phase de repos/sommeil. Une littérature de plus en plus abondante montre que l’éclairage nocturne a des conséquences néfastes chez des animaux diurnes, comme certains passereaux, notamment sur leur santé, leur immunité, leur reproduction, leur survie. Le raccourcissement progressif de la durée du jour signale à de nombreuses espèces (faune et flore) de l’arrivée de l’hiver, déclenchant la production d’hormones préparant à l’hibernation ou l’entrée en phase de repos. Par exemple, chez les arbres caducs, la chute des feuilles est déclenchée par la diminution de la durée du jour. Une exposition prolongée à la lumière artificielle peut retarder ce processus, perturbant le cycle de vie des plantes (et des insectes associés).

Perturbation des déplacements et de l’orientation

La lumière artificielle directe pénétrant dans les systèmes visuels est susceptible de créer des éblouissements voire d’endommager les cellules photosensibles des yeux des animaux nocturnes, altérant leur vision et donc leur capacité à se repérer. Les points lumineux artificiels ont un pouvoir d’attraction ou de répulsion sur les animaux en fonction de leur comportement naturel par rapport à la lumière (phototactisme), ce qui perturbe les déplacements et peut générer des pièges.

La lumière artificielle perturbe notamment le déplacement des espèces qui utilisent les étoiles, la lune ou les reflets sur les plans d’eau pour s’orienter  :
●    Les oiseaux marins peuvent être désorientés par la lumière artificielle, comme c’est le cas des jeunes pétrels à la Réunion qui sont attirés par les zones éclairées et s’échouent dans les zones urbanisées.
●    Les tortues marines sont également très impactées. Lors de l’émergence de leur nid, les tortillons se dirigent vers la zone la plus claire qui, naturellement, se trouve être la mer qui reflète la lumière de la Lune. En présence de lumière artificielle au niveau de l’arrière plage (présence de restaurants, d’habitations ou de lampadaires), les tortillons tournent le dos à la mer et se dirigent vers les terres, milieu qui leur est hostile et augmente le risque d’écrasement ou de prédation.
●    Enfin, de nombreux insectes se retrouvent piégés par les points lumineux où ils s’épuisent et finissent par mourir en nombre.

De nombreuses autres espèces, au contraire, évitent les zones éclairées. On dit qu’elles sont lucifuges. C’est le cas pour la plupart des amphibiens et pour certaines espèces de chiroptères.

Modification des interactions entre individus d’une même espèce

La pollution lumineuse peut perturber les relations intraspécifiques (entre individus au sein d’une même espèce). C’est par exemple le cas des organismes qui produisent de la lumière (bioluminescence) lors de la recherche de partenaires sexuels, comme les insectes de la famille des Lampyridés (vers luisants et lucioles). La pollution lumineuse concurrence le signal lumineux de l’espèce et impacte, dans ce cas, directement le facteur reproduction de l’espèce.

Modification des interactions inter-espèces

L’éclairage artificiel perturbe également les relations interspécifiques (entre individus d’espèces différentes), notamment les interactions proies-prédateurs. L’attraction "irrésistible" de certaines espèces par la lumière peut entrainer la concentration de proies (ex. des insectes) et favorisant une pression de prédation plus intense. Ainsi, certaines espèces d’araignées tissent des toiles à proximité directe avec des points lumineux. Les pipistrelles communes, moins dérangées par la lumière artificielle que d’autres espèces de chauves-souris, viennent chasser les insectes attirés autour des lampadaires. Cette situation n’est pas viable car elle entraine un effet "puits" pour les espèces proies concernées.

Dégradation et fragmentation des habitats naturels

Au même titre que les espaces artificialisés (urbanisation, routes, agriculture intensive, barrages sur les cours d’eau…), l’éclairage artificiel apparaît comme une pression qui dégrade les milieux naturels (connexion dégradée, effet "repoussoir", dérèglement physiologique, modification des ressources alimentaires, etc.). L’effet d’attraction ou de répulsion peut aussi empêcher le déplacement des espèces concernées (par exemple une route éclairée traversant un milieu (semi-)naturel) générant ainsi un phénomène de fragmentation des habitats. La lumière artificielle apparait bien comme un facteur sensoriel additionnel au processus de fragmentation physique déjà bien connu (par exemple une route éclairée cumulera les deux formes de fragmentation : sensorielle et physique).

Des effets cumulés

La pollution lumineuse a donc des effets sur de nombreux cortèges d’espèces, et de nombreux écosystèmes sont impactés par cette pollution. Les effets cités précédemment peuvent se cumuler et conduire à un accroissement de la mortalité chez certaines espèces, entraînant un déséquilibre des écosystèmes. L'infographie ci-après récapitule les effets de la lumière artificielle sur différentes espèces.

Focus sur les écosystèmes d'eau douce  Les écosystèmes d'eau douce (cours d’eau, étangs, mares, etc.), riches en biodiversité, peuvent être particulièrement exposés à la lumière artificielle. La pollution lumineuse y perturbe profondément les équilibres biologiques : même à faible intensité, elle altère les rythmes circadiens des espèces aquatiques, inhibant par exemple la production de mélatonine chez les poissons (Hölker et al. 2023). Une expérience a montré que les anguilles privilégiaient à 80% les masses d’eau sombres pour se déplacer, lorsqu’elles ont le choix ; suggérant des impacts in-situ de l’éclairage artificiel (ex : ponts éclairés, voiries en bord de cours d’eau) largement sous-estimés pendant la migration de cette espèce en danger critique d’extinction à l’échelle mondiale. Le halo lumineux urbain modifie les migrations verticales des zooplanctons, réduisant leur capacité à échapper aux prédateurs. Ces altérations influencent directement les processus écosystémiques : la photosynthèse des cyanobactéries et des algues peut être activée de manière anormale, perturbant les flux d’énergie.

Sensibilité des espèces aux différentes longueurs d'ondes

Chaque espèce à sa sensibilité propre à la lumière, que ce soit au niveau de la quantité de lumière perçue mais également au niveau de la composition spectrale de celle-ci (en lien avec la répartition des différents photorécepteurs dans son système visuel). En effet, la lumière est constituée d'une somme d'ondes électromagnétiques correspondant à plusieurs niveaux d'énergie et d'intensité, chaque longueur d'ondes étant associée à une couleur de lumière perçue : on parle alors de spectre lumineux.
L’œil humain n’est sensible qu'à une partie du spectre lumineux (entre 400 et 800 nm), mais il existe une grande diversité de sensibilité spectrale au sein du vivant. 

Ce tableau ci-dessus présente les taxons pour lesquels au moins un type d’impact a été identifié par plage de longueurs d’ondes. Il montre que toutes les longueurs d’ondes génèrent des impacts pour au moins un ou quelques taxons ; il n’y a donc pas de couleur neutre pour le vivant. Toutefois, le bleu, le vert et le rouge, en l’état des connaissances, ressortent comme celles qui impactent le plus d’espèces et de fonctions biologiques (rythme, production d’hormones, repérage, …) (Sordello, 2017 d’après Musters et al. 2009) alors que le jaune et l’orange ressortent comme moins stimulantes. Le bleu provoque par exemple une dérégulation du cycle biologique journalier et l’attraction des insectes. 

Chez l’Humain aussi, la lumière bleue bloque la production de mélatonine, l’hormone provoquant l’endormissement et jouant un rôle dans la régulation de l’appétit et de l’humeur. Une synthèse plus récente basée sur les capacités photosensibles des organismes concluent plus généralement que plus les longueurs d’onde sont courtes plus elles sont impactantes (Longcore, 2018).

Ce sujet de la "moins mauvaise" composition spectrale à adopter pour le vivant reste partiellement décrit et mériterait une synthèse approfondie des connaissances disponibles.

Pour en savoir plus :  
Longcore T. A compendium of photopigment peak sensitivities and visual spectral response curves of terrestrial wildlife to guide design of outdoor nighttime lighting, Basic and Applied Ecology, Volume 73, 2023, Pages 40-50,