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Ultraviolet

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Ultraviolets des lampes fluorescentes, une source commune artificielle, des rayonsUVA.Le rayonnement de ces lampes déborde dans le haut du spectre de la lumière visible, ce qui donne la couleur violette qu’on observe. Il existe également des lampesUVde laboratoire, qui sont équipées d'un filtre pour supprimer la partie visible de leur spectre.
Diagramme montrant lespectre électromagnétiquedans lequel se distinguent plusieurs domaines spectraux (dont celui des UV) en fonction deslongueurs d'onde(avec des exemples de tailles), lesfréquencescorrespondantes, et les températures ducorps noirdont l'émission est maximum à ces longueurs d'onde.

Le rayonnementultraviolet(UV), également appelé «lumière noire» parce que généralement invisible à l’œil nu, est unrayonnement électromagnétiquedelongueur d'ondeinférieure à celle de lalumière visible,mais supérieure à celle desrayons X.Lesrayons UVne peuvent être observés qu’indirectement, soit par lafluorescence,soit à l’aide de détecteurs spécialisés.

Le nom signifie « au-delà du violet » (dulatinultra:« au-delà de »), levioletétant lacouleurde fréquence la plus élevée (et donc de longueur d'onde la plus courte) de la lumière visible.

Les ampoules ordinaires sont conçues pour émettre peu d'ultraviolets[1],à l'inverse des ampoules ultraviolettes et du soleil.

Les ultraviolets ont été découverts en1801par le physicien allemandJohann Wilhelm Ritterd'après leur action chimique sur lechlorure d'argent.

Les couleurs visibles vont de 623 à 740 nm pour le rouge et de 380 à 430 nm pour le violet. Au delà, les lumières invisibles du spectre ultraviolet peuvent être subdivisées selon leur longueur d'onde en:

  • UVproches (380-200nm),VUV(Vacuum ultraviolet,200-120 nm) qui, comme leur nom l'indique, ne se propagent pas dans l'air, etultraviolets extrêmes(120–5nm), d'autres standards peuvent donner d'autres définitions (cf.ISO 21348,Definitions of Solar Irradiance Spectral Categoriesen sectionBandes spectrales des radiations UV);
  • UV-A1: 340−400 nm; UV-A2: 315−340 nm; UV-B: 280−315 nm; UV-C: 100−280 nm. Ces trois bandes sont standardisées.

Les ultraviolets sont la cause dubronzagemais, à haute dose, sont nocifs pour la santé humaine, notamment à cause de leur effetmutagène;ils peuvent provoquer descancerscutanés tels que lemélanome,provoquer un vieillissement prématuré de la peau (rides), des brûlures (coup de soleil), descataractes.Ils sont néanmoins nécessaires à petites doses régulières pour la synthèse de lavitamine D.Ils sont capables de « casser » de nombreuxcomposés organiquesen suspension dans l'air ou dans les eaux superficielles, et des agents tels que lesvirus à ARN,et participant à la destruction (photodégradation) de certains polluants ou de molécules odorantes (parfumsdes fleurs par exemple), mais aussi à la pollutionphotochimique(ozone troposphérique, NOx…).

Généralités[modifier|modifier le code]

Cette plante de l'espèceRheum nobilepeut pousser à très haute altitude grâce à un capuchon de feuilles translucides qui fait effet de serre et la protège du froid et des UV-B qui sont les principaux facteurs limitants de la vie à cette altitude. Les plantes de régions polaires ont développé des adaptations aux UV[2].

Près de 5 % de l'énergie électromagnétiqueduSoleilest émise sous forme de rayonnement UV. Ces rayons UV sont classés dans trois catégories en fonction de leur longueur d'onde: les UV-A (400-315 nm), UV-B (315-280 nm) et UV-C (280-100 nm). Toutefois, en raison de l'absorption des UV par lacouche d'ozonede l'atmosphère,95 % de lalumièreUV qui atteint la surface de la Terre appartient à la gamme des UV-A[3],[4].

Les UV traversent l'atmosphèremême par temps froid ou nuageux. Ils n'ont rien à voir avec la sensation de chaleur procurée par le Soleil, qui est due auxinfrarouges.L'intensité lumineuse des UV est plus importante àmidisolaireet à haute altitude, car en traversant une plus courte distance dans l'atmosphère, ils ont moins de chances d'être interceptés par des molécules d'ozone.La quantité d'UV-B augmente d'environ 4 % chaque 300 mètres de dénivelé.

Les UV sont réfléchis par l'eau(5 % des UV réfléchis), lesable(20 % des UV réfléchis), l'herbe (5 % des UV réfléchis) et surtout laneige(85 % des UV réfléchis).

Le trou dans lacouche d'ozonepermet les passages de spectres ultraviolets que l'ozone arrête, ce qui est potentiellement dangereux en raison de la nocivité importante de ces ultraviolets. L'Antarctiqueest le seul continent touché par ce trou, les effets nocifs concernent donc un très petit nombre d'êtres vivants, tels que les manchots. L'Arctiqueest touché depuis peu, à la suite de l'hiver très froid entre 2010 et 2011 puis en 2020[5].

Le soleil est le plus agressif au midi solaire en été, c'est-à-dire vers 14 h dans la plus grande partie de l'Europe, en fonction du fuseau horaire. C'est pourquoi il est déconseillé de s'exposer entre 12 h et 16 h, tout particulièrement à proximité de l'eau ou de la neige qui réverbèrent une partie des UV, ou en montagne où les taux d'UV sont plus importants.

Découverte[modifier|modifier le code]

Les rayons ultraviolets ont été découverts en1801par le physicien allemandJohann Wilhelm Ritter:examinant l'action des différentes couleurs (ou longueurs d'onde) du spectre solaire décomposé par un prisme, sur un papier imbibé dechlorure d'argent,il s'aperçut que le papier brunissait plus rapidementau-delàdu violet, donc de toute couleur visible. Il qualifia ce rayonnement invisible de « rayons oxydants », à la fois pour montrer leurréactivité chimiqueet les opposer aux « rayons thermiques » (c'est-à-dire infrarouges), queWilliam Herschelavait découverts l'année précédente en deçà du rouge du spectre solaire. On adopta peu après l'expression plus simple de « rayons chimiques », qui demeura en usage jusqu'à la fin duXIXesiècle,en dépit des allégations de chercheurs qui y voyaient un rayonnement d'origine essentiellement non-lumineuse (notammentJohn William Draper,qui les baptisait pour cette raison « rayons tithoniques[6],[7]»); mais finalement les termes de « rayons chimiques » et de « rayons thermiques » le cédèrent aux termes derayonnement« ultraviolet » etinfrarouge,respectivement[8],[9].

En1878,on découvrit l'action stérilisantedes courtes longueurs d'onde lumineuses sur lesbactéries[9],et, dès 1903, on reconnut que les longueurs d'onde les plus efficaces à cet égard se situaient autour de 250nm.En 1960, l'action du rayonnement ultraviolet sur l'ADNfut établie[10].

La découverte des rayons ultraviolets d'une longueur d'onde inférieure à 200nm,appelés « ultraviolets cosmiques » à cause de leur absorption par lacouche d'ozone,est due au physicien allemandVictor Schumann[11]en1893.

Prospective[modifier|modifier le code]

Étant donné leur importance en termes d'écologie,dephotochimiede l'atmosphère et desanté publique,il est utile de pouvoir prévoir les taux d'UV futur dans diverses parties du monde.

Ces projections dépendent notamment de la vitesse de cicatrisation des trous dans la couche d'ozone, de la qualité de lacouche d'ozonedans le reste de l'atmosphère et donc des scénarios d'émission de gaz délétères pour l'ozone stratosphérique et d'émissions degaz à effet de serre.De nombreux gaz qui ont contribué à la destruction de la couche d'ozone ont fait l'objet de mesures pour réduire ou arrêter leur production dans le cadre duprotocole de Montréal,mais celui-ci ne prend pas en compte leprotoxyde d'azoteN20,qui contribue également à la dégradation de cette couche et dont les taux n'ont pas cessé de croitre depuis. Les gaz à effet de serre jouent également un rôle car ils modifient les températures à basse et haute altitude modifient aussi la physico-chimie de la couche d'ozone[12].

L'activité solaire varie dans le temps selon uncycle solaire(de onze ans, lié aux taches et éruptions solaires)[13],ce qui est une première source de modification naturelle du climat, mais aussi de variation de la quantité d'UV arrivant dans la stratosphère. En moyenne, environ 5 % de l'énergie reçue du soleil est portée par des UV, et principalement par les UV-C (de 10 à 200nm). Ces derniers sont les plus dangereux pour le vivant, car les plus énergétiques, mais ils sont entièrement et rapidement absorbés par l’atmosphère qui protège la biosphère (au point que ces rayons UV-C ne sont donc observables que dans le vide sidéral ou au-dessus de l’atmosphère terrestre)[12].

Cette variabilité dépend également de plusieurs paramètres géophysiques:

  • paramètres géométriques, tels que l'angle de pénétration du rayonnement UV dans l'atmosphère qui dépend du lieu, de l'heure et de la saison[12];
  • chemin (direct ou « diffusif ») parcouru par le rayonnement UV dans l'atmosphère[12];
  • constitution physicochimique de l’atmosphère au moment où le rayonnement UV s'y propage; avec en particulier:
    • la densité de la couche d'ozone sur le trajet de pénétration du rayonnement UV[14],
    • lanébulosité,dont les effets sont ambigus et complexes; en effet la nébulosité cause une variabilité spatiotemporelle importante, expliquant plus 20 % de la variabilité journalière de l’indice UV[15],avec une échelle de variation temporelle et spatiale parfois très courte. De plus, si certains nuages filtrent efficacement, jusqu'à 50 % voire 90 % pour un ciel couvert à plus de 80 % par des nuages denses[16]une partie du rayonnement UV[17],d'autres, lescirrusou labrumedans 80 % des cas, en augmentent au contraire l’intensité. C'est le cas quand la couverture nuageuse est fractionnée tout particulièrement au-dessus d'étendues marines ou neigeuses[17],[18]:des mesures faites par Schaferet al.en 1996 ont montré des augmentations locales de 11 % des UV reçus au sol[19],et en 2011, Jégouet al.ont rapporté une augmentation de 10 % de l’indice UV pour un ciel à environ 65 % couvert de nuages[20].Les aérosols naturels issus desembruns marinset desvolcans,ou d'origine anthropiques —feux de forêtetde brousse,combustion de biomasse ou d'hydrocarbures fossiles —, peuvent selon les contextes absorber et/ou diffuser les UV en provenance du Soleil ou réverbérés par les neiges et surfaces en eau: ils peuvent diminuer le rayonnement UV reçu au sol de près de 30 %[21]ou réduire leforçage radiatif[22],[23];
  • l'albédo, en réverbérant une partie des UV augmente leur présence dans l'air ambiant[12].

Selon les données disponibles au début duXXIesiècle, à scénario identique de changement climatique, les taux futurs de N2Osemblent conditionner de manière déterminante les valeurs futures des taux d'ozone[16]et donc d’UV reçus au sol, surtout en zone tropicale[12].La complexité des systèmes nuageux (notamment liée à leur variabilité spatiale et temporelle) en fait la source majeure d’incertitude dans les projections climatiques[24]et des taux d’UV reçus au sol[25].

Effets sur les écosystèmes[modifier|modifier le code]

Beaucoup d'animaux (dont l'Homme) ont besoin d'un peu d'UV pour synthétiser lavitamine D;beaucoup d'organismes annulent ou réduisent les dégâts induits par les UV par l'évitement comportemental, laphotoprotectionpar despigmentsad hoc,et grâce à des processus de réparation photoenzymatique, mais les méta-analyses scientifiques ont confirmé des effets délétères des UV à tous les niveaux trophiques[26].

Les plantes (y compris cultivées) sont sensibles à un déficit comme à un excès d’UV-B; et par suite lesherbivoresetcarnivores(qui en dépendent) peuvent être indirectement aussi affectés par ces manques ou excès d'UV-B, rappellent Kakaniet al.(2003)[27].

Les écosystèmes aquatiques, marins notamment, sont très sensibles aux UV:

  • lephytoplancton,lesbactéries,cyanophycéesetarchéesvivant dans l'eau sont très sensibles aux variations d’UV[28],de même que les phages et autres virus très abondants dans les eaux, marines notamment[29];
  • chez les algues, des modélisations de la photoinhibition de la production primaire par les UV dans certaines zones du Pacifique ont conclu que la composante UV de la lumière solaire entraîne une diminution de 20% du potentiel estimé de productivité primaire (tout en ayant des conséquences positifs en endommageant certains prédateurs, concurrents et agents pathogènes moins tolérants aux UV[26];
  • Hader et ses collègues ont montré en2007que la photosynthèse phytoplanctonique océanique (source d'une grande partie de l'oxygène de l'air) dépend d'un équilibre subtil entresalinité,températureet insolation par lesUV-AetUV-B[30];
  • agriculture intensive,précipitationsaccrues etfonte des glacierset dupergélisolcontribuent ensemble à l'augmentation de laturbidité— de l'eau — qui absorbe les UV près de la surface. Ceci atténue ou supprime unservice écosystémiqueimportant: la capacité naturelle des UV à désinfecter l'eau[31],[26].Cela affecte par ailleurs les animaux marins dont la vue est sensible à la lumière du spectre ultraviolet[32],[33];
  • les UV détruisent certains polluants par photolyse ou atténuent leur toxicité (ex.:les UV-B transforment leméthylmercure(déméthylation,au moins provisoire) enmercuremoins toxique), mais ils créent d'autres polluants, et aggravent la toxicité de certains pesticides ethydrocarbures aromatiques polycycliques.Ils augmentent la libération de micropolluants par les microplastiques et les nanoplastique[26].

Depuis quelques décennies, deux risques majeurs d'exposition accrue aux UV existent:

  • letrou de la couche d'ozone,que le Protocole de Montréal a commencé à réparer, mais avec une amélioration qui s'est amoindrie depuis 2007 environ;
  • le réchauffement climatique: la diminution (voire disparition) de la durée et de l'épaisseur de l'enneigement et de la couverture de glace expose de nombreux organismes terrestres ou aquatiques aux UV. Le réchauffement peut aussi localement perturber le mélange des couches en maintenant des couches anoxiques en profondeur[26];

Notamment dans les eaux douces, saumâtres et salées, les modifications locales et globales de la couche d'ozone, du réchauffement, de la turbidité et de divers polluants combinent leurs effets, de manière parfois synergique; ils sont encore incomplètement compris[26].

Les ultraviolets restent nuisibles pour les êtres vivants, qui utilisent deux stratégies pour se défendre: les réfléchir pour les empêcher de pénétrer dans l'organisme, ou les absorber dès qu'ils y entrent. Les réfléchir n'est pas facile car le matériel vivant est transparent aux UV et il ne dispose pas de métal. Il faut utiliser des structuresphotoniques,qui, selon l'arrangement, renvoient telle ou telle longueur d'onde. Une structure serrée renverra de petites longueurs d'onde, tandis qu'une large de grandes. Aux limites des ondes visibles, les humains perçoivent lesiridescencesdes coléoptères ou des papillons, lesPieridae,lecitron de Provence,résultat de la façon que ces insectes emploient pour se défendre contre les UV. Certaines fourmis, commeCataglyphis bombycina,arrivent à une réflexion totale par la technique du prisme éclairé par un sommet: le rayon lumineux, arrivant sur la surface par un angle faible, est entièrement réfléchi. Absorber les rayons dès qu'ils entrent dans l'organisme est la technique employée par pratiquement tous les mammifères, plein d'autres animaux, et même les plantes et les champignons. Ils, elles, utilisent pour cela lamélanine,un pigment que l'organisme synthétise, qui va convertir la lumière en chaleur. C'est ce qui donne la coloration des peaux. C'est ce qui donne également certainefluorescence:lesPolistesbrunetusprotègent leurs larves en fermant les opercules de leur nid par de la soie fluorescente. -[34].

Effets sur la santé[modifier|modifier le code]

Ils sont bons ou mauvais selon la dose et le type de peau. C'est pourquoi la protection de la couche d'ozone et la gestion de l'exposition de la peau aux UV sont deux enjeux conjoints desanté publique[35],[36].

Bénéfices pour la santé[modifier|modifier le code]

L'exposition modérée aux UV-B permet à l'organisme de synthétiser lavitamine D,qui permet notamment l'absorption du calcium par l'intestin et contribue ainsi à la robustesse dusquelette.Une carence sévère envitamine Dau cours de l'enfance conduit aurachitisme.

Outre le rachitisme, les UV-B permettent de traiter plusieurs maladies, comme lepsoriasiset l'eczéma.

Les UV-A proches du violet, entre 360 et 400nmde longueur d'onde, limitent le développement de la myopie chez des modèles animaux comme le poulet[37]et chez l'homme adulte fortement myope[38].

Danger à hautes doses[modifier|modifier le code]

Des expositions intenses et/ou prolongées au soleil ou à des rayonnements artificiels (issus par exemple de lampes ou de dispositifs industriels type poste à souder) provoque un dessèchement de la peau, des brûlures (coup de soleil) et peut provoquer des tumeurs et cancers (phénomène dit de photocarcinogénèse cutanée)[39].Les photons des rayonnements UV sont absorbés par les basespyrimidinesde l’ADN, principalementthyminemais aussicytosine.L'irradiation provoque alors ladimérisationà partir de bases voisines avec rupture de la chaîne ADN de telle sorte que la réplication ultérieure est inhibée[40].

Le rayonnement solaire, en raison de sa charge en UV, a lui-même été classé agentcancérigène de classe 1(cancérigènes certains) en 1992 par l'IARC[41],[42].

Pour l'OMS, 50 à 90 % des cancers de la peau sont imputables aux UV solaires[43],faisant des UV le premier facteur de risque pour lescancers de la peau[44](mais pas pour leslymphomes malinsqui au contraire seraient plutôt moins nombreux chez ceux qui se sont régulièrement mais modérément exposés au soleil ou qui ont séjourné en zone tropicale[réf. nécessaire]). Les UVB ont longtemps été accusés d'en être les principaux ou seuls responsables, mais une exposition chronique aux UVA a ensuite également été reconnue comme jouant un rôle dans la photocarcinogénèse cutanée (65 % de la cancérogenèse seraient dus aux UVB et 35 % aux UVA selon De Laat en 1997[45].

Les UV peuvent également être la cause:

Effets virucides[modifier|modifier le code]

Les ultraviolets sontvirucides[47]permettant des applications professionnelles destérilisation par ultraviolets.

Indice UV[modifier|modifier le code]

Prévision d'index UV global au midi solaire, 18 octobre 2009.

L'indice UV(ou index UV) est une échelle de mesure de l'intensité du rayonnement UV du Soleil, et du risque qu'il représente pour la santé.

L'indice UV se décline en cinq catégories, correspondant à un niveau de risque:

  • 1 - 2: faible: port delunettes de soleilen cas de journées ensoleillées;
  • 3 - 5: modéré: couvrez-vous, portez un chapeau et des lunettes de soleil. Appliquez unécran solairede protection moyenne (indice de 15 à 29) surtout si vous êtes à l’extérieur pendant plus de 30 minutes. Cherchez l’ombre quand le soleil est au méridien;
  • 6 - 7: élevé: réduisez l’exposition entre 12 h et 16 h. Appliquez un écran solaire de haute protection (indice de 30 à 50), portez un chapeau et des lunettes de soleil et placez-vous à l’ombre;
  • 8 - 10: très élevé: sans protection, la peau sera endommagée et peut brûler. Évitez l’exposition au soleil entre 12 h et 16 h. Recherchez l’ombre, couvrez-vous, portez un chapeau et des lunettes de soleil, et appliquez un écran solaire de très haute protection (indice + 50);
  • 11+: extrême: la peau non protégée sera endommagée et peut brûler en quelques minutes. Évitez toute exposition au Soleil et, si ce n’est pas possible, couvrez-vous absolument, portez un chapeau et des lunettes de soleil et appliquez un écran solaire de très haute protection (indice + 50).

Interactions UV-atmosphère[modifier|modifier le code]

  • L'absorption:lors de leur traversée dans l'atmosphère, une partie des rayons UV estabsorbéepar les molécules de gaz (par les molécules d'oxygène par exemple). Ce phénomène crée de l'énergie capable de provoquer, par exemple, la dissociation de la molécule de gaz en deux autres molécules.
  • La diffusion:les rayons ultraviolets peuvent aussi être diffusés par les molécules de gaz contenues dans l'atmosphère. Sachant que plus un rayon lumineux a une courte longueur d'onde, plus il est diffusé (cela explique que nous percevons le ciel en bleu qui est la couleur de la lumière visible avec la plus courte longueur d'onde),on[Qui?]en conclut que les rayons UV sont fortement diffusés par les gouttelettes d'eau des différentes couches nuageuses. Mais cela n’entraîne pas forcément une baisse de l'intensité lumineuse: les nuages hauts n’entraînent pratiquement pas de baisse de l'intensité tandis que les nuages bas diffusent une grande partie des rayons UV vers le haut.
  • La réflexion:les rayons UV sont réfléchis par le sol en fonction de la nature du sol. On mesure cette réflexion par une fraction appelée l'albédo,comprise entre 0 et 1. La réflexion est particulièrement forte sur laneige(albédo de 0,9; 0,85 en UV).

Différence entre UV-A, UV-B et UV-C[modifier|modifier le code]

Les trois types de rayonnements UV, A, B et C, sont classés en fonction de leur activité biologique et de leur pouvoir de pénétration de la peau. Ils correspondent à trois intervalles conventionnels de longueurs d'onde (voir ci-dessous). Plus la longueur d’onde du rayonnement UV est longue (plus il se rapproche de la lumière visible), moins il possède d'énergie et donc moins il est nocif mais plus il a un pouvoir de pénétration cutanée important. Inversement, plus la longueur d'onde du rayonnement UV est courte (plus il se rapproche des rayons X), plus il possède d'énergie et donc plus il est destructeur tout en ayant un moindre pouvoir de pénétration cutanée[48].

UV-A (400-315 nm)[modifier|modifier le code]

Les UV-A, dont la longueur d’onde est relativement longue, représentent près de 95 % du rayonnement UV qui atteint la surface de la Terre. Ils peuvent pénétrer dans les couches profondes de la peau.

Ils sont responsables de l'effet debronzageimmédiat. En outre, ils favorisent également le vieillissement de la peau et l'apparition derides,en perturbant l'équilibre des synthèses de protéines (en particulier la dégradation ducollagèneet augmentent la destruction de l'élastine) et dans les cellules ils sont à l'origine de la production deradicaux libres,très dommageables pour celles-ci. Pendant longtemps, on a pensé que les UV-A ne pouvaient être à l'origine de lésions durables. En réalité les UV-A semblent favoriser l'émergence de cancers de la peau par plusieurs mécanismes[49],[50],mais avec un effet bien moindre que les UV-B[51].
Les UVA excitent la molécule d'ADN et favorisent des liaisons entre certaines bases notamment quand l’ADN est sous forme de double-hélice, ce qui peut être source de mutations, voire de cancers[52].Un autre mécanisme cancérigène semble exister par l'intermédiaire desdérivés réactifs de l'oxygèneque les UV-A génèrent à l'intérieur des cellules, en quantité plus importante que les UV-B[53].Il est aussi probable que les UV-A potentialisent la toxicité cellulaire des UV-B en pénétrant plus profondément dans la peau, en ayant une activité immunosuppressive[54]et en endommageant les systèmes de réparation de l'ADN[55].

Les UVA sont dangereux pour les yeux des enfants dont le cristallin ne joue que partiellement son rôle de filtre. 90 % des UV-A atteignent la rétine chez le nourrisson et encore 60 % avant l'âge de treize ans. Chez l'adulte de plus de vingt ans, le cristallin arrête (et subit) les UV-A presque à 100 %.

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UV-B (315-280 nm)[modifier|modifier le code]

Les UV-B, de longueur d’onde moyenne, ont une activité biologique importante, mais ne pénètrent pas au-delà des couches superficielles de la peau, ils sont relativement absorbés par la couche cornée de l'épiderme (mélanine). Une partie des UV-B solaires est filtrée par l’atmosphère.

Ils sont responsables du bronzage et des brûlures à retardement. Ils sont capables de produire de très fortes quantités de radicaux libres oxygénés dans les cellules de la peau, responsables à court terme descoups de soleilet de l'inflammation.Outre ces effets à court terme, ils favorisent le vieillissement de la peau (en abîmant les fibres decollagène) et l'apparition decancerscutanés car même si les UV-B représentent une minorité de la lumière qui atteint la surface de la Terre, ils sont bien plus cancérigènes que les UV-A[51].

De fortes intensités d'UV-B sont dangereuses pour les yeux et peuvent causer le « flash du soudeur » ouphotokératite,car ils ne sont arrêtés qu'à 80 % par le cristallin de l'adulte. Chez l'enfant, la moitié des UV-B atteignent la rétine des nourrissons et 75 % avant l'âge de dix ans.[réf. nécessaire]

En revanche, ils peuvent être bénéfiques pour certains types de pathologies de la peau tels que lepsoriasis.Ils sont également importants pour la synthèse devitamine D.

UV-C (280-100nm)[modifier|modifier le code]

Les UV-C, de courte longueur d’onde, sont les UV les plus énergétiques ainsi que les plus nocifs (l'énergie croît quand la longueur d'onde décroît), mais ils sont complètement filtrés par lacouche d'ozonede l’atmosphèreet n’atteignent donc théoriquement pas la surface de la Terre.

Toutefois, depuis plusieurs décennies des lampes UV-C (et plus récemment desdiodes électroluminescentes[DEL/LED]) sont utilisées en laboratoire de biologie pour les effets germicides, afin destériliserdes pièces ou des appareils (hotte à flux laminaire,par exemple). Un nombre croissant de dispositifs, sources éventuelles accidentelles d'exposition des consommateurs aux UV-C sont depuis peu mis sur le marché (ex.:petites modules photovoltaïques destinés à potabiliser de l'eau dans les pays en développement explique une augmentation du nombre d'accidents (lésions oculaires et/ou dermatologiques), faisant que laCommission européennea demandé un avis sur les risques associés à ces nouveaux dispositifs au SCHEER (Comité scientifique des risques sanitaires, environnementaux et émergents). Les experts ont estimé ne pas pouvoir évaluer ce risque, par manque d'études sur le degré d'exposition des humains et sur les effets d'une exposition chronique[56].

La bande spectrale des UV-C est constituée de trois sous-bandes:

  • UV-C de 280 à 230nm;
  • V-UV de 200 à 140nm,c'est-à-dire les UV se propageant uniquement dans le vide (Vacuum ultraviolet);
  • X-UV de 140 à 100nm,longueurs d'onde qui s'approchent de celles desrayons Xet qui sont les longueurs d'onde les plus énergétiques des ultraviolets. Selon les institutions[57],la lumière dont la longueur d'onde est située entre la fin des ultraviolets et le début des rayons X (124 à 10nm) est parfois appeléerayonnement ultraviolet extrême,ou EUV. Elle est parfois comprise dans la catégorie UV-C, parfois distincte[58].

Protection[modifier|modifier le code]

Pour se défendre contre la lumière UV, le corps, selon letype de peau,réagit aux expositions en libérant le pigment brun demélanine.Cepigmentabsorbe les UV, ce qui permet de bloquer leur pénétration et d'empêcher des dommages aux couches plus profondes et plus vulnérables de la peau. Desantioxydants(vitaminesEetC,β-carotène…) peuvent neutraliser lesradicaux libresformés par les UV.

Les crèmes solaires contiennent des filtres ultraviolets qui bloquent en partie les UV et aident à protéger la peau. Plus l’indice de protection est élevé, plus le degré de protection est grand[59].L’indice de protection correspond en réalité au rapport entre le temps nécessaire pour attraper un coup de soleil avec et sans crème solaire. Avec un indice de protection 50, il faudra par exemple cinquante fois plus de temps pour attraper un coup de soleil qu’en n’ayant aucune protection.
En 1957[60],leslaboratoires RoC[61]inventent le premier écran solaire très haute protection (IP 50+).

Les vêtements et lunettes de soleil arrêtent une partie des UV. Il existe deslotionsqui contiennent desfiltres ultravioletsbloquant en partie les UV, néanmoins, la plupart des dermatologues recommandent de ne pas prendre de bain de soleil prolongé.

Astronomie[modifier|modifier le code]

Enastronomie,les objets très chauds émettent préférentiellement de la lumière UV (loi de Wien). Toutefois, lacouche d'ozone,qui nous protège des UV intenses provenant du Soleil, cause des difficultés aux astronomes observant à partir de la Terre. C'est pourquoi la plupart des observations UV sont faites à partir de l'espace.Il existe toutefois des télescopes terrestres équipés despectrographe échelle en lumière visible et ultraviolettecomme leTrès Grand Télescope (VLT).

Utilisation[modifier|modifier le code]

Photographie avec lampe UV.

Leslampes fluorescentesproduisent de la lumière UV dans leur tube contenant ungazà bassepression;un enduitfluorescentsur l'intérieur des tubes absorbe les UV qui sont ensuite réémis sous forme de lumière visible.

Leslampes halogènesproduisent également des UV et ne doivent pas être utilisées sans leur verre de protection.

Par longueur d'onde[62]:

Entre les deux guerres, l'actinothérapie a été expérimentée contre certaines maladies (rachitisme), mais aussi sur diverses substances, pour produire des « médicaments irradiés » aux nouvelles propriétés médicamenteuses (issues de l'action photochimique des ultraviolets sur le produit)[64].

Deslampes UVsont également utilisées pour analyser desmineraisou desgemmesou pour identifier toute sorte de choses, par exemple desbillets de banque(de nombreux objets peuvent paraître semblables sous la lumière visible et différents sous la lumière UV).

Des colorants fluorescents UV sont employés dans de nombreuses applications (par exemple enbiochimieou dans certains effets spéciaux).

Des lampes UV de longueur d'onde 253,7 nm (lampe à déchargeà vapeur demercure) sont utilisées pourstériliserdes zones de travail et des outils utilisés dans des laboratoires de biologie et des équipements médicaux. Puisque les micro-organismes peuvent être protégés de la lumière UV par de petites fissures présentes dans le support, ces lampes sont utilisées seulement comme supplément à d'autres techniques de stérilisation.

La lumière UV est employée pour laphotolithographieà très haute résolution, comme cela est nécessaire pour la fabrication dessemi-conducteurs.

Les UV sont aussi utilisés pour leséchagedesencres,la synthèse depolymèreparphotopolymérisation,le durcissement de certainescollespar photoréticulation et enspectroscopie ultraviolet-visible.On les utilise également pour provoquer certaines réactionsphotochimiquescomme laphotoisomérisationdes groupementsazobenzène,la dimérisation de la coumarine puis le cassage des dimers, la destruction des groupementsnitrobenzène.

Il est recommandé d'employer des protections pour les yeux lorsqu'on travaille avec de la lumière UV, particulièrement pour les UV de courte longueur d'onde. Des lunettes de soleil ordinaires peuvent offrir une certaine protection, cependant elles sont souvent insuffisantes.

Lavision des insectes,telle celle desabeilles,s'étend dans le spectre de l'ultraviolet proche (UV-A), et lesfleursont souvent des marques visibles par de telspollinisateurs.Certains pièges à insectes utilisent ce phénomène. Certainsvertébrésvoient aussi tout ou partie du spectre de l'ultraviolet[65],comme les poissons[66],ou certains planctonophages, qui l'utilisent pour mieux détecter leurs proies[67].

Laphotographie ultravioletteest un processus photographique d'enregistrement d'imagesen utilisant uniquement lalumièredu spectre ultraviolet par réflexion ou fluorescence, utilisée entre autres enmédecine légaleet enrestauration d'art[68].

Bandes spectrales des radiations UV[modifier|modifier le code]

Les rayonnements UV sont des ondes électromagnétiques situées entre la lumière visible et les rayons X. Cette catégorie de rayonnement marque le début de la zone ionisante du spectre électromagnétique qui s'étend lui de 750THzà 30PHz.

Découpage historique de 1932[modifier|modifier le code]

Lors du deuxième Congrès international sur la lumière à Copenhague en 1932, Coblentz introduit le concept de bandes spectrales UVA, UVB et UVC[69].Ces régions ont été déterminées par les propriétés de transmission de trois filtres en verre communs:

  • un filtre de baryum-silex définit les UVA (315-400 nm);
  • un filtre de baryum-silex-pyrex l'UVB (280-315 nm);
  • et un filtre pyrex définit l'UVC (longueurs d'onde plus courtes que 280 nm).

Donc la base de ces divisions a son fondement dans la physique, et non la biologie, bien que ces définitions aient été très utiles en biologie.

Découpage CIE de 1999[modifier|modifier le code]

Plus récemment, les termes UVA-I (340-400nm) et UVA-II (315-340nm) sont entrés en usage en raison d'une meilleure compréhension des différences entre UVB et UVA. En réalité, les rayons UVA-II sont semblables à des rayons UVB, dans lequel la molécule cible (par exemple, ADN) est directement modifiée par l'absorption de l'énergie UV. En revanche, les rayons UVA-I ont tendance à causer des dommages indirects à des molécules cibles par des espèces réactives de l'oxygène (ROS) générés par l'absorption d'UV par d'autres molécules[69].

LaCIErecommande dans le domaine de laphotobiologieet de laphotochimiele découpage du domaine ultraviolets en quatre domaines à la suite de la séparation du domaine des UVA en deux sous-domaines[70].

  • UV-A1: 340-400nm
  • UV-A2: 315-340nm
  • UV-B: 280-315nm
  • UV-C: 100-280nm

Découpage ISO[modifier|modifier le code]

Voici la classification des UV qui est actuellement définie par la normeISO21348[71]:

Nom Abréviation Intervalle delongueur d'onde
(ennanomètres) 		Énergie du photon
(enélectronvolts) 		Notes / autres dénominations
Ultraviolet UV 100 – 400 3,10 – 12,4
Vacuum ultraviolet VUV 10 – 200 6,20 – 124
Ultraviolet extrême EUV 10 – 121 10,25 – 124 Extreme ultraviolet
Hydrogen Lyman-alpha H Lyman-α 121 – 122 10,16 – 10,25
Ultraviolet lointain FUV 122 – 200 6,20 – 10,16 Far ultraviolet
Ultraviolet C UVC 100 – 280 4,43 – 12,4 Ultraviolet germicide(ex.:lampe germicide)[72]
Ultraviolet moyen MUV 200 – 300 4,13 – 6,20 Middle ultraviolet
Ultraviolet B UVB 280 – 315 3,94 – 4,43
Ultraviolet proche NUV 300 – 400 3,10 – 4,13 Near ultraviolet.Visible par les oiseaux, insectes et poissons
Ultraviolet A UVA 315 – 400 3,10 – 3,94 lumière noire

Notes et références[modifier|modifier le code]

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Voir aussi[modifier|modifier le code]

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Articles connexes[modifier|modifier le code]

Bibliographie[modifier|modifier le code]

Liens externes[modifier|modifier le code]

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33km 		1GHz
30cm 		300GHz
1mm 		3THz
100µm 		405THz
745nm 		480THz
625nm 		508THz
590nm 		530THz
565nm 		577THz
520nm 		612THz
490nm 		690THz
435nm 		750THz
400nm 		30PHz
10nm 		30EHz
5pm
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