À un moment donné, généralement dans une chambre plongée dans l’obscurité lorsque vous tournez le poignet pour regarder l’heure, votre montre connectée décide de se livrer à une petite expérience de science-fiction. Le dos du boîtier se met à scintiller, baignant votre peau d’une étrange lueur verte, comme si votre cubitus avait réservé une table VIP en boîte de nuit.

Cela paraît vaguement inquiétant, légèrement radioactif et, une fois qu’on l’a remarqué, impossible à ignorer. Alors pourquoi les montres connectées utilisent-elles une lumière verte, plutôt que bleue, rouge ou d’une couleur évoquant moins un sabre laser ?

La réponse tient pour moitié à la biologie, pour moitié à l’ingénierie, avec une pointe d’angoisse liée à l’autonomie de la batterie.

Les lumières clignotantes au dos d’une montre connectée ne sont pas décoratives. Elles constituent la partie active d’un capteur cardiaque optique, un véritable petit laboratoire chargé de surveiller votre pouls et, de plus en plus, votre santé cardiovasculaire.

Les montres modernes mesurent la fréquence cardiaque à l’aide d’une technique dont seul un chercheur pourrait apprécier le nom : photopléthysmographie. Heureusement, le principe est simple. La montre projette de la lumière dans votre peau, puis mesure la quantité de lumière réfléchie. À chaque battement de votre cœur, le volume de sang dans les vaisseaux microscopiques situés sous le capteur augmente et diminue. Le sang absorbe une partie de la lumière, de sorte que la quantité renvoyée vers les photodiodes varie à chaque battement. Il suffit de convertir ces variations en une forme d’onde pour obtenir votre pouls.

On peut voir cela comme un jeu de lampe torche et de miroir extrêmement bien réglé. Les LED font office de lampe torche. Les vaisseaux sanguins sont le miroir qui change constamment de forme au rythme de votre cœur. Les photodiodes détectent la différence entre « plus de lumière » et « moins de lumière », puis la traduisent en battements par minute.

Jusque-là, tout est très élégant. Ce qui est intéressant, c’est de comprendre pourquoi tant de ces lampes émettent une lumière verte plutôt qu’une autre couleur parmi toutes celles disponibles.

Ce n’est pas un hasard si le sang est rouge. L’hémoglobine, la protéine qui transporte l’oxygène, absorbe certaines longueurs d’onde de la lumière et en réfléchit d’autres. La lumière rouge est davantage réfléchie, ce qui explique l’aspect du sang et, de façon plus inquiétante, celui des plaies ouvertes. La lumière verte, en revanche, est absorbée bien plus efficacement. Les concepteurs de montres connectées tirent pleinement parti de cette particularité.

Projetez une lumière verte sur une peau bien irriguée, et l’hémoglobine se comporte comme un invité un peu trop enthousiaste devant un bar gratuit. Elle absorbe les photons avec avidité. Entre deux battements, lorsque ces minuscules vaisseaux contiennent un peu moins de sang, davantage de lumière est réfléchie. Pendant un battement, lorsque les artères et les capillaires se gorgent de sang frais, moins de lumière revient, car une plus grande partie a été absorbée. C’est cette alternance entre forte et faible réflexion qui permet à la montre de détecter un signal de pouls clair et net.

La profondeur compte également. La lumière verte pénètre peu profondément dans les tissus par rapport à la lumière rouge ou infrarouge. Elle interagit principalement avec les capillaires proches de la surface. Pour un appareil porté au poignet, ce n’est pas une limite, mais un avantage. La montre cherche à recueillir des informations sur les vaisseaux superficiels, et non sur le réseau vasculaire plus profond, car ces réseaux proches de la surface fournissent une image nette et très contrastée de chaque battement cardiaque. Les études comparant différentes longueurs d’onde montrent régulièrement que la lumière verte réfléchie à la surface de la peau fournit un excellent signal pour mesurer la fréquence cardiaque dans cette configuration.

Reste la question du mouvement. Le poignet est loin d’être immobile. Il se balance lorsque vous marchez, pivote lorsque vous soulevez quelque chose et heurte parfois des objets par accident. Tous ces mouvements parasitent le signal optique. Dans la configuration par réflexion utilisée par les appareils portables grand public, la lumière verte tend à mieux résister à ces perturbations que la lumière rouge ou infrarouge employée seule. C’est pourquoi la plupart des appareils courants la privilégient pour le suivi quotidien de la fréquence cardiaque, notamment pendant les séances d’entraînement.

Et au-delà de la biologie, il y a un argument encore plus convaincant pour les ingénieurs : les LED vertes sont peu coûteuses, éprouvées et efficaces. Elles peuvent fonctionner à une puissance relativement faible tout en produisant un signal suffisamment fort pour être détecté par le capteur, ce qui permet de conserver un module compact et une autonomie raisonnable.

Le vert remplit donc trois fonctions à la fois. Il produit un signal de pouls puissant et très net, interagit efficacement avec les éléments de votre circulation sanguine que la montre peut réellement détecter, et ce, sans vider la batterie avant l’heure du déjeuner.

Si vous observez attentivement le dos d’une montre connectée haut de gamme, vous remarquerez peut-être d’autres LED aux côtés des vertes. Généralement rouges. Parfois infrarouges, plus profondes et presque invisibles. La montre ne se met pas aux couleurs des fêtes : elle change de technique.

La lumière verte est excellente pour mesurer la fréquence cardiaque en surface. Pour mesurer l’oxygène dans le sang — la fameuse valeur de SpO₂ censée indiquer dans quelle mesure votre hémoglobine retient l’oxygène —, le problème est différent. L’hémoglobine oxygénée et l’hémoglobine désoxygénée absorbent différemment la lumière rouge et infrarouge, en particulier un peu plus profondément dans les tissus. Les appareils exploitent ce phénomène en projetant deux longueurs d’onde dans la peau et en comparant la quantité de chacune qui est réfléchie. Ce rapport leur permet d’estimer la saturation en oxygène d’une manière qui reproduit approximativement le fonctionnement d’un oxymètre de pouls traditionnel placé au bout du doigt.

L’infrarouge présente un autre avantage discret : il est moins visible. Les montres peuvent utiliser des LED infrarouges pour mesurer la fréquence cardiaque en arrière-plan avec une faible consommation d’énergie et effectuer d’autres suivis passifs, sans illuminer votre poignet comme une petite boîte de nuit toutes les quelques minutes. Apple, par exemple, utilise des LED vertes pour réaliser des mesures actives de haute précision lorsque vous les demandez ou démarrez une séance d’entraînement, et l’infrarouge pour effectuer des contrôles périodiques plus discrets en arrière-plan.

Les chercheurs sont de plus en plus enthousiastes à l’idée de combiner les trois couleurs. La photopléthysmographie multi-longueurs d’onde — une expression à rallonge — signifie essentiellement que la montre émet des lumières verte, rouge et infrarouge, puis laisse des algorithmes démêler un ensemble plus riche d’informations sur le flux sanguin, la rigidité artérielle et d’autres paramètres cardiovasculaires qui passionnent les médecins et fatiguent légèrement la plupart des gens ordinaires.

Malgré tous ses attraits, la lumière verte n’est pas sans défaut, et le secteur commence enfin à le reconnaître ouvertement.

La peau n’est pas optiquement neutre. La mélanine, le pigment responsable de la couleur de la peau, absorbe elle aussi la lumière, et cette absorption est particulièrement marquée dans la partie verte du spectre. En pratique, cela signifie qu’une montre qui projette la lumière de LED vertes sur une peau foncée peut recevoir un signal plus faible et plus bruité que sur une peau claire, car une plus grande partie de la lumière est absorbée avant même d’atteindre les vaisseaux sanguins, et une plus grande partie de la lumière réfléchie se perd sur le trajet du retour.

Plusieurs études et analyses publiées ces dernières années ont montré que la mesure de la fréquence cardiaque par photopléthysmographie (PPG) au poignet peut être moins précise sur les peaux foncées, en particulier lors de mouvements intenses. Le problème n’est pas que la technologie cesse complètement de fonctionner, mais que la marge d’erreur augmente. Les mesures peuvent présenter un décalage ou dériver, les séances d’entraînement peuvent afficher des pics ou des creux légèrement invraisemblables, et le degré de confiance de l’appareil dans ses propres mesures diminue discrètement.

Les acteurs les plus sérieux du marché ont réagi de deux manières. Premièrement, en multipliant les couleurs. L’association du vert, du rouge et de l’infrarouge permet de compenser la manière dont les différentes longueurs d’onde interagissent avec la mélanine et le sang. Deuxièmement, en améliorant les logiciels. Les algorithmes récents tentent de prendre explicitement en compte les différences de carnation, de mouvement et de perfusion, en filtrant davantage de bruit et en s’appuyant sur l’historique et le contexte pour déterminer quelles données sont fiables. Ce n’est ni magique ni parfait, mais c’est au moins reconnaître que la formule « une seule LED convient à tous » ne pouvait pas être le fin mot de l’histoire.

Si vous avez la peau foncée et constatez que votre montre affiche parfois des données différentes de celles d’une ceinture cardiofréquencemètre pendant les sprints, ce n’est pas une impression. Le secteur tente, lentement, de rattraper son retard.

Du point de vue de l’utilisateur, la lumière verte au dos d’une montre connectée est tout simplement l’équivalent optique d’un stéthoscope. C’est ainsi que l’appareil surveille votre cœur sans avoir recours à des fils ni à des électrodes. Le fait qu’elle ressemble à une boîte de nuit pour fourmis n’est qu’un détail.

Lorsque vous commencez une séance d’entraînement et sentez la montre se réchauffer légèrement au contact de votre peau, ces LED vertes émettent des impulsions rapides afin de recueillir autant de données que possible. Au cours d’une journée passée à votre bureau, elles peuvent s’allumer brièvement et ponctuellement pour actualiser votre fréquence cardiaque au repos et suivre son évolution en arrière-plan. La nuit, selon les réglages, elles peuvent effectuer des mesures à faible intensité pendant plusieurs heures afin d’estimer les phases de sommeil, tandis que des capteurs rouges ou infrarouges servent à mesurer la saturation en oxygène.

Tout cela fonctionne, que votre téléphone soit à proximité ou non. Le téléphone facilite les tâches plus importantes, comme l’enregistrement des itinéraires GPS, la synchronisation des graphiques, l’envoi de notifications et le transfert des données vers des applications, mais le capteur lui-même n’en a pas besoin. La plupart des montres peuvent continuer à mesurer, stocker et afficher votre fréquence cardiaque sur place, comme un petit laboratoire autonome attaché à votre poignet. Ce n’est que plus tard, lorsque vous revenez à portée du Bluetooth ou que vous vous connectez au Wi-Fi, que toutes les données sont soigneusement intégrées à l’historique à long terme.

Si la lueur vous gêne dans l’obscurité, la plupart des montres vous permettent de limiter la mesure en continu ou de désactiver certaines fonctionnalités, au prix de données moins fréquentes. Si vous remarquez des marques sur la peau sous le capteur, cela signifie généralement que le bracelet est trop serré ou que les LED mettent trop de temps à tenter de capter un signal en raison d’un ajustement imparfait. La technologie est ingénieuse, mais elle obéit toujours à la vieille règle des tailleurs : ajusté, mais pas trop serré.

L’important est de comprendre que la lumière verte n’est pas là à des fins esthétiques. Elle constitue la partie visible de tout un système optique conçu pour estimer l’activité de votre cœur à chaque instant. Sa couleur résulte d’un choix dicté par les propriétés capricieuses de l’hémoglobine, l’optique des tissus, les artefacts de mouvement et la chimie de la batterie, et non par les goûts d’un designer qui s’ennuie.

Vous portez en quelque sorte un minuscule projet de recherche au poignet. Un projet qui, accessoirement, donne l’heure, permet de payer votre café et vous rappelle avec insistance de vous lever de temps en temps. Le clignotement vert n’est que le bref instant où la science qui sous-tend tout cela se manifeste.