Mélatonine: Physiologie, fonctions et usage médical

La mélatonine est une hormone présente chez l'homme, les animaux, les plantes, les champignons, les bactéries et même certaines algues. Son nom scientifique est la N-cétyl-5-méthoxytryptamine et est synthétisé à partir d'un acide aminé essentiel, le tryptophane.

Chez l’homme et les animaux, la mélatonine est produite principalement dans la glande pinéale et constitue une substance de base pour une grande variété de processus cellulaires, neuroendocriniens et neurophysiologiques.

La fonction la plus importante de la mélatonine réside dans la régulation du cycle quotidien du sommeil, raison pour laquelle elle est parfois utilisée comme traitement des troubles du sommeil.

L'une des principales caractéristiques de cette molécule réside dans sa biosynthèse, qui dépend dans une large mesure des modifications de l'éclairage ambiant.

Caractéristiques de la mélatonine

La mélatonine est une hormone sécrétée par la glande pinéale, dont la découverte a été établie en 1917. Plus précisément, son existence a été découverte grâce à une enquête dans laquelle des têtards étaient nourris avec un extrait de la glande pinéale.

Lors de l'administration de l'extrait de la glande pinéale, on a observé l'apparition de taches sombres sur la peau des animaux, dues à la contraction du meláoforos.

Cette substance s'appelait mélatonine et a été isolée pour la première fois quarante et un ans après sa découverte en 1958. Environ dix ans plus tard, la nature cyclique de sa sécrétion et sa capacité à induire le sommeil ont été décrites.

La mélatonine est maintenant considérée comme une neurohormone produite par les pinéalocytes (un type cellulaire) de la glande pinéale, une structure cérébrale située dans le diencéphale.

La glande pinéale génère de la mélatonine sous l'influence du noyau suprachiasmatique, une région de l'hypothalamus qui reçoit de la rétine des informations sur les régimes quotidiens de lumière et d'obscurité.

Les personnes subissent une génération constante de mélatonine dans leur cerveau, qui diminue nettement à l'âge de 30 ans. De même, à partir de l'adolescence, il y a habituellement des calcifications dans la glande pinéale, appelées corpus arenacea .

La synthèse de la mélatonine est en partie déterminée par l'éclairage ambiant, grâce à sa connexion avec les noyaux suprachiasmatiques de l'hypothalamus. Autrement dit, plus l'illumination est importante, plus la production de mélatonine est faible et plus l'illumination est faible, plus la production de cette hormone est importante.

Ce fait souligne le rôle important joué par la mélatonine dans la régulation du sommeil des personnes, ainsi que l’importance de l’éclairage dans ce processus.

Actuellement, il a été démontré que la mélatonine avait deux fonctions principales: réguler l'horloge biologique et diminuer l'oxydation. De même, les déficits en mélatonine s'accompagnent généralement de symptômes tels que l'insomnie ou la dépression et pourraient provoquer une accélération progressive du vieillissement.

Bien que la mélatonine soit une substance synthétisée par le corps lui-même, elle peut également être observée dans certains aliments tels que l'avoine, les cerises, le maïs, le vin rouge, les tomates, les pommes de terre, les noix ou le riz.

De même, la mélatonine est vendue aujourd'hui dans les pharmacies et les parapharmacies sous différentes présentations et est utilisée comme alternative aux plantes médicinales ou aux médicaments sur ordonnance pour lutter principalement contre l'insomnie.

Physiologie

La glande pinéale est une structure située au centre du cervelet, derrière le troisième ventricule cérébral. Cette structure contient des pinealocites, des cellules générant des indolamines (mélatonine) et des peptides vasoactifs.

Ainsi, la production et la sécrétion de l'hormone mélatonine sont stimulées par les fibres du nerf postganglionnaire de la rétine. Ces nerfs voyagent à travers le tractus rétino-aminothalamique jusqu'au noyau suprachiasmatique (hypothalamus).

Lorsqu'ils sont dans le noyau suprachiasmatique, les fibres du nerf postganglionnaire traversent les ganglions cervicaux supérieurs jusqu'à la glande pinéale.

Une fois qu'elles atteignent la glande pinéale, elles stimulent la synthèse de mélatonine. C'est pourquoi l'obscurité active la production de mélatonine alors que la lumière inhibe la sécrétion de cette hormone.

Bien que la lumière externe influence la production de mélatonine, ce facteur ne détermine pas le fonctionnement général de l'hormone.

Autrement dit, le rythme circadien de la sécrétion de mélatonine est contrôlé par un stimulateur cardiaque endogène situé dans le noyau suprachiasmatique lui-même, qui est indépendant des facteurs externes.

Cependant, la lumière ambiante a la capacité d’augmenter ou de ré-intensifier le processus de manière dépendante de la dose. La mélatonine entre par diffusion dans le sang, où elle atteint un pic de concentration entre deux et quatre heures du matin.

Par la suite, la quantité de mélatonine dans le sang diminue progressivement pendant le reste de la période d'obscurité.

D'autre part, la mélatonine présente également des variations physiologiques en fonction de l'âge de la personne. Jusqu'à trois mois, le cerveau humain sécrète de petites quantités de mélatonine.

Par la suite, la synthèse de l'hormone augmente, atteignant des concentrations d'environ 325 pg / mL pendant l'enfance. Chez les jeunes adultes, la concentration normale varie entre 10 et 60 pg / mL et, au cours du vieillissement, la production de mélatonine diminue progressivement.

Biosynthèse et métabolisme

La mélatonine est une substance biosynthétisée à partir du tryptophane, un acide aminé essentiel issu des aliments.

Plus précisément, le tryptophane est converti directement en mélatonine par le biais de l’enzyme tryptophanhydroxylase. Par la suite, ce composé est décarboxylé et génère de la sérotonine.

Comme mentionné précédemment, l'obscurité active le système neuronal et motive la production d'un neurotransmetteur décharge de noradrénaline. Lorsque la norépinéphrine se lie aux récepteurs bêta1-adrénergiques des pinéalocytes, l'adénylcyclase est activée.

De même, l'AMP cyclique est augmenté par ce processus et une nouvelle synthèse d'arylalkylamine N-acyltransférase (enzyme de synthèse de mélanine) est motivée. Enfin, à travers cette enzyme, la sérotonine est transformée en mélanine.

En ce qui concerne son métabolisme, la mélatonine est une hormone métabolisée dans les mitochondries et le p-hépatocyte et qui est rapidement convertie en 6-hydroxymélatonine. Par la suite, il est conjugué à l'acide glucuronique et excrété dans les urines.

Facteurs modulant la sécrétion de mélatonine

Actuellement, les éléments capables de modifier la sécrétion de mélatonine peuvent être regroupés en deux catégories différentes: les facteurs environnementaux et les facteurs endogènes.

Les facteurs environnementaux sont principalement formés par la photopériode (saisons du cycle solaire), les saisons de l'année et la température ambiante.

En ce qui concerne les facteurs endogènes, le stress et l’âge semblent être des éléments susceptibles de motiver une réduction de la production de mélatonine.

De même, trois modèles différents de sécrétion de mélatonine ont été établis: le type un, le type deux et le type trois.

Le type de sécrétion de mélatonine de type 1 est observé chez les hamsters et se caractérise par un pic brutal de sécrétion.

Le modèle de type deux est typique du rat albinos, ainsi que de l'homme. Dans ce cas, la sécrétion est caractérisée par une augmentation progressive jusqu'à atteindre le pic de sécrétion maximum.

Enfin, l’arrêt de type 3 a été observé chez le mouton. Il se caractérise également par une augmentation progressive mais il diffère du type 2 pour atteindre un niveau de sécrétion maximum et rester pendant un certain temps jusqu’à ce qu’il commence à diminuer.

Pharmacocinétique

La mélatonine est une hormone largement biodisponible. L'organisme ne présente pas de barrière morphologique pour cette molécule, de sorte que la mélatonine puisse être rapidement absorbée par la muqueuse nasale, orale ou gastro-intestinale.

De même, la mélatonine est une hormone distribuée par voie intracellulaire dans tous les organites. Une fois administré, la concentration plasmatique maximale est atteinte entre 20 et 30 minutes plus tard. Cette concentration est maintenue pendant environ une heure et demie puis diminue rapidement avec une demi-vie de 40 minutes.

Au niveau du cerveau, la mélatonine est produite dans la glande pinéale et agit comme une hormone endocrine, car elle est libérée dans le sang. Les régions d'action du cerveau de la mélatonine sont l'hippocampe, l'hypophyse, l'hypothalamus et la glande pinéale.

D'autre part, la mélatonine est également produite dans la rétine et dans le tractus gastro-intestinal, des endroits où elle agit comme une hormone paracrine. De même, la mélatonine est distribuée dans des régions non neurales telles que les gonades, l'intestin, les vaisseaux sanguins et les cellules immunitaires.

Fonctions

La mélatonine contient des récepteurs spécifiques, saturables et réversibles, et ses sites d'action affectent principalement les rythmes circadiens. D'autre part, les récepteurs non neuronaux de la mélatonine affectent la fonction de reproduction et les périphériques ont des fonctions différentes.

Les récepteurs de la mélatonine semblent jouer un rôle important dans les mécanismes d'apprentissage et de mémorisation des souris, et il est postulé que cette hormone pourrait modifier les processus électrophysiologiques associés à la mémoire, tels que la potentialisation à long terme.

D'autre part, la mélatonine influence le système immunitaire et est liée à des maladies telles que le sida, le cancer, le vieillissement, les maladies cardiovasculaires, les changements quotidiens du rythme, du sommeil et de certains troubles psychiatriques.

Certaines études cliniques indiquent que la mélatonine pourrait également jouer un rôle important dans le développement de pathologies telles que la migraine et les maux de tête, cette hormone étant une bonne option thérapeutique pour les combattre.

D'autre part, il a été prouvé que la mélatonine réduit les dommages tissulaires causés par l'ischémie, à la fois dans le cerveau et dans le cœur.

Enfin, on sait maintenant que la mélatonine agit sur le système immunitaire, même si les détails concernant ses effets sont quelque peu déroutants. En ce sens, la mélatonine semble provoquer la production d'immunoglobuline et la stimulation des phagocytes.

Ainsi, les fonctions de la mélatonine sont nombreuses et variées, agissant à la fois au niveau du cerveau et au niveau du corps. Cependant, la fonction principale de cette hormone réside dans la régulation de l'horloge biologique.

Usage médical

Les multiples effets de la mélatonine sur le fonctionnement physique et cérébral des personnes, ainsi que la capacité d'extraire cette substance de certains aliments, ont motivé de nombreuses recherches sur son utilisation en médecine.

Cependant, la mélatonine n'a été approuvée qu'en tant que médicament destiné au traitement à court terme de l'insomnie au premier degré chez les personnes de plus de 55 ans. En ce sens, une étude récente a montré que la mélatonine augmentait de manière significative le temps total de sommeil chez les personnes souffrant de privation de sommeil.

Recherche sur la mélatonine

Bien que le seul usage médical approuvé pour la mélatonine réside dans le traitement à court terme de l'insomnie primaire, de nombreuses études sur les effets thérapeutiques de cette substance sont actuellement en cours.

Plus spécifiquement, le rôle de la mélatonine en tant qu'outil thérapeutique pour des maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer, la maladie de Huntington, la maladie de Parkinson ou la sclérose latérale amyotrophique est étudié.

On postule que cette hormone pourrait être un médicament qui, à l'avenir, sera efficace pour lutter contre ces pathologies. Cependant, il n'existe à l'heure actuelle que peu d'études fournissant des preuves scientifiques de son utilité thérapeutique.

D'autre part, plusieurs auteurs considèrent la mélatonine comme une substance efficace pour lutter contre les illusions chez les patients âgés. Dans certains cas, cette utilité thérapeutique s'est déjà révélée efficace.

Enfin, la mélatonine présente d’autres voies de recherche quelque peu moins étudiées mais offrant de bonnes perspectives d’avenir.

Le rôle de cette hormone en tant que substance stimulante est l’un des cas les plus explosifs aujourd’hui. Certaines recherches ont montré que l'administration de mélatonine à des sujets atteints de TDAH réduisait le temps nécessaire pour s'endormir.

Les autres domaines de recherche thérapeutiques sont les maux de tête, les troubles de l'humeur (où il a été prouvé son efficacité dans le traitement des troubles affectifs saisonniers), le cancer, la bile, l'obésité, la protection contre les radiations et les acouphènes.