De l’archéo-bactérie à l’homme, en passant par les algues, les champignons, les plantes, les insectes, les dinosaures, les mammifères, les poissons, la mélatonine semble indispensable à toute forme de vie… et depuis son apparition il y a 2,5 milliards d’années sa structure n’a pas changé.

Où la retrouve-t-on dans le corps humain ?

En central, elle est principalement fabriquée par la glande pinéale, la nuit comme le jour. Son précurseur est la sérotonine. La glande pinéale fabrique également de la sérotonine, à partir du tryptophane, qui baisse en concentration la nuit quand elle sert de substrat à la synthèse de mélatonine.

En effet, dès la fin d’après-midi, la rétine perçoit l’obscurité, ce qui permet une sécrétion de noradrénaline qui va pouvoir activer les récepteurs bêta1-adrénergiques de la glande pinéale. En cascade, ce message permet l’activation des enzymes responsables de la transformation de sérotonine en mélatonine. Cette dernière n’est pas stockée et diffuse directement dans la circulation sanguine grâce à sa perméabilité membranaire. La production pinéale atteint un pic entre 3 et 5h du matin.

En périphérie, il existe d’autres lieux de synthèse : la rétine (rôle paracrine), mais aussi dans les mitochondries des cellules de la moelle osseuse, des lymphocytes, de la peau, du tractus gastro-intestinal, des astrocytes, des ovaires, des testicules et d’autres. La concentration en mélatonine est plus importante en intra-cellulaire que dans le sang. Les concentrations intra-cellulaires ne sont pas dépendantes des photopériodes.

Chez le fœtus :

La mélatonine est maternelle et passe le placenta. Sa concentration augmente au fil de la grossesse pour revenir à des taux normaux après l’accouchement. Lors de la vie fœtale, la mélatonine aide au neurodéveloppement. Elle agit en coordonnant le développement des tissus et des organes, notamment pour le tissu neuronal. Elle aide à la plasticité neuronale et à la mise en place des systèmes métaboliques, cardio-vasculaires et immunitaires. Son rôle final semble être de préparer le futur nouveau-né à son environnement grâce à une « réponse biologique anticipée ».

Chez le nouveau-né :

Il n’y aura que très peu de production avant 3 mois. L’apport se fait principalement par le lait maternel pour lancer petit à petit le rythme circadien en attendant le début de production personnelle (et la puberté ?).

La concentration maximale de production de mélatonine est entre 4 et 7 ans, puis diminuera progressivement tout au long de la vie. Les personnes âgées ont des taux de mélatonine plus bas que les jeunes adultes. La femme aura en moyenne des taux de mélatonine plus élevés que l’homme de la puberté jusqu’à la fin de vie.

À l’adolescence :

Les sécrétions de mélatonine sont décalées et minorées pour permettre à la GnRH, qu’elle régule, de monter d’un seuil et lancer l’axe gonadotrope.

Fonctionnement et rôle des récepteurs à la mélatonine ?

Les 2 récepteurs les plus étudiés sont des récepteurs à protéine G (RCPG) : MT1 et MT2.

MT1 : Ubiquitaire, avec une forte affinité, plus particulièrement présent au niveau des noyaux suprachiasmatiques, de l’hippocampe, du cervelet, du cortex préfrontal, du putamen, de la substance noire, des amygdales, de la rétine, des ovaires ou des testicules, de la glande mammaire, des vaisseaux sanguins coronaires, de l’aorte, du foie, des reins, de la peau et sur les cellules du système immunitaire.

Son activation permet l’inhibition de :

1. La synthèse d’AMP cyclique,
2. La voie de la protéine kinase,
3. La phosphorylation de CREB (cAMP Response Element-Binding protein).

MT2 : Moins d’affinité que MT1, MT2 est moins réparti dans le corps et se situe principalement dans le cerveau, dont le cervelet, l’hippocampe, la rétine. Il est présent dans les poumons, le tissu cardiaque, l’aorte, le duodénum et les adipocytes. La densité de MT2 est plus faible dans le système nerveux central en comparaison avec MT1.

Son activation permet l’inhibition de :

1. La formation d’AMP cyclique,
2. La formation de GMP cyclique ou GMPc (guanosine monophosphate cyclique),
3. L’activation de la protéine kinase C,
4. Le récepteur MT2 permet de diminuer la libération de dopamine au niveau de la rétine.

Le récepteur MT3 ressemble au site actif de la quinone réductase 2, une enzyme antioxydante appartenant à la famille des quinone-réductases. Son rôle n’est pas totalement compris.

Un récepteur orphelin a aussi été identifié en lien avec la mélatonine. Il s’agit du « récepteur relié à la mélatonine » ou GPR50. Il peut faire varier le signal transmis par l’hormone. Son action biologique nécessite une hétéro-dimérisation avec MT1.

La mélatonine possède également des actions directes avec un grand rôle anti-oxydant intracellulaire. C’est donc à la fois une messagère de mise au repos de l’activité et une grande réparatrice cellulaire.

Quelles régulations sur les autres hormones et le système nerveux ?

Effet sur les hormones et leur pic nocturne :

• Hormones de la régulation du cortisol,
• ACTH,
• Prolactine,
• TSH,
• GnRH,
• Leptine.

La mélatonine semble avoir un effet retard sur les sécrétions de certaines hormones qu’elle inhibe la nuit pour qu’elles se lancent le jour, excepté pour la prolactine et la GH qui présentent des pics principalement la nuit.

Il existe un antagonisme insuline-mélatonine : dans le diabète de type 1 avec défaut de sécrétion d’insuline, des taux élevés de mélatonine sont observés, alors que dans le diabète de type 2 marqué par un hyperinsulinisme, les taux de mélatonine sont bas.

La mélatonine régule également la concentration de leptine et diminue ses concentrations la nuit.

Par sa régulation de la GnRH à la baisse, elle semble avoir un rôle dans les scolioses qui impliquent un dysfonctionnement dans la mise en place de la charpente (os – œstrogènes) et la structure (masse musculaire – androgènes).

Action anti-inflammatoire :

Sur les cellules enterochromaffines de l’estomac. Corrélation entre dégât d’Helicobacter Pylori et des baisses de taux de mélatonine au niveau des cellules de l’estomac.

Rôle dans le nettoyage du cerveau :

À travers la collaboration du système lymphatique et du liquide cérébro-spinal des toxines et des déchets non fonctionnels. Des taux élevés de mélatonine dans le liquide cérébro-spinal montrent une meilleure évacuation des dépôts amyloïdes.

Rôle dans la protection de la fibrose hépatique :

Et la prolifération des cholangiocytes en lien avec les dysfonctions biliaires (en partie par la régulation de la production de GnRH et son action anti-inflammatoire digestive).

Mélatonine et dépression :

• Dépression saisonnière par excès de production l’hiver,
• Par insuffisance par manque de son précurseur : la sérotonine,
• Inflammation neuronale par manque de restructuration la nuit.

Hormone restauratrice et molécule anti-inflammatoire, liée aux cycles circadiens et annuels. Hormone protectrice permettant un « reset » journalier et annuel pour préserver les cellules du stress oxydatif engendré la journée et l’hiver. Intimement liée aux mitochondries, centre énergétique des cellules, au système digestif, centre d’approvisionnement énergétique, au sommeil, période de restauration énergétique ; elle semble réunir toutes les qualités d’une bonne fée qui, à l’aide de sa baguette magique, remet à neuf, la nuit, les fonctions essentielles à notre énergie vitale le jour.

Et la substitution exogène ?

Comme toute forme de substitution, la prise de mélatonine exogène doit être remise en question de façon individuelle. Ainsi, lors de détériorations irréversibles de certaines fonctions, telles que dans le diabète de type 2 ou les maladies neurodégénératives, les études semblent montrer des issues positives et préservatrices de dégâts liés au stress oxydatif. Par contre, la prise systématique pour des troubles du sommeil mineurs ainsi que les prescriptions chez le jeune enfant, l’adolescent ou encore la femme enceinte et allaitante au-delà de 15 jours devraient être vues au cas par cas.