Physiologie de la mélatonine, fonctions et usage médical

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

Chez l'homme et l'animal, la mélatonine est principalement produite 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 de sommeil quotidien, raison pour laquelle elle est utilisée dans certains cas comme traitement des troubles du sommeil.

L'une des principales caractéristiques de cette molécule réside dans sa biosynthèse, qui dépend dans une large mesure de l'évolution 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 détectée grâce à une enquête dans laquelle des têtards ont été nourris avec un extrait de la glande pinéale.

Lors de l'administration de l'extrait de la glande pinéale, l'apparition de taches sombres sur la peau des animaux a été observée en raison de la contraction des mélanoforos.

Cette substance, appelée mélatonine, a été isolée pour la première fois quarante et un ans après sa découverte en 1958. Une dizaine d’années plus tard, la nature cyclique de sa sécrétion et sa capacité à induire le sommeil ont été décrites.

La mélatonine est considérée aujourd'hui 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 des informations de la rétine sur les modes quotidiens de lumière et d'obscurité.

Les personnes subissent une génération constante de mélatonine dans leur cerveau, qui diminue de façon marquée à 30 ans. De même, à partir de l'adolescence, des calcifications de la glande pinéale se produisent généralement, appelées corpora arenacea.

La synthèse de la mélatonine est en partie déterminée par la lumière ambiante, grâce à sa connexion avec les noyaux suprachiasmatiques de l'hypothalamus. C'est-à-dire que 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 montré que la mélatonine a deux fonctions principales: réguler l'horloge biologique et diminuer l'oxydation. De même, les déficits en mélatonine sont généralement accompagnés de symptômes tels que l'insomnie ou la dépression, et pourraient entraîner une accélération progressive du vieillissement.

Bien que la mélatonine soit une substance synthétisée par l'organisme même, elle peut également être observée dans certains aliments comme 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 avec des présentations différentes 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 pinéalocytes, des cellules qui génèrent 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 traversent le tractus rétinohipothalamique jusqu'au noyau suprachiasmatique (hypothalamus).

Lorsqu'elles sont dans le noyau suprachiasmatique, les fibres du nerf postganglionnaire traversent le ganglion cervical supérieur jusqu'à atteindre la glande pinéale.

Une fois qu'elles atteignent la glande pinéale, elles stimulent la synthèse de la mélatonine, raison pour laquelle l'obscurité active la production de mélatonine tandis 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 global de l'hormone.

En d'autres termes, le rythme circadien de la sécrétion de mélatonine est contrôlé par un stimulateur endogène situé dans le noyau suprachiasmatique lui-même, indépendant des facteurs externes.

Cependant, la lumière ambiante a la capacité d’augmenter ou de ré-intensifier le processus en fonction de la dose. La mélatonine entre par diffusion dans la circulation sanguine, où elle a 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 sombre.

Par ailleurs, 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 se situe entre 10 et 60 pg / mL et pendant le vieillissement, la production de mélatonine diminue progressivement.

Biosynthèse et métabolisme

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

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

Comme mentionné, l'obscurité active le système neuronal et motive la production d'une décharge de neurotransmetteur de norépinéphrine. Lorsque la norépinéphrine se lie aux récepteurs adrénergiques b1 des pinéalocites, 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, grâce à cette enzyme, la sérotonine est transformée en mélanine.

Quant à son métabolisme, la mélatonine est une hormone métabolisée dans les mitochondries et le citchrome p des hépatocytes, et rapidement convertie en 6-hydroxymélatonine. Par la suite, il est conjugué à l'acide glucuronique et excrété dans l'urine.

Facteurs qui modulent 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 provoquer une réduction de la production de mélatonine.

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

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

Le modèle de type deux est typique du rat albinos, ainsi que des humains. Dans ce cas, la sécrétion se caractérise par une augmentation progressive jusqu'à atteindre le pic maximal de sécrétion.

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 par le fait qu’il atteint un niveau maximal de sécrétion et reste jusqu’à ce qu’il commence à diminuer.

Pharmacocinétique

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

De même, la mélatonine est une hormone distribuée intracellulairement dans tous les organites. Une fois administré, le taux plasmatique maximal est atteint 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 la circulation sanguine. Les régions d'action cérébrale de la mélatonine sont l'hippocampe, l'hypophyse, l'hypothalamus et la glande pinéale.

Par ailleurs, la mélatonine est également produite dans la rétine et dans le tractus gastro-intestinal, où elle agit comme une hormone paracrine. De même, la mélatonine est distribuée dans des régions non neurales telles que les gonades, les intestins, 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. En revanche, les récepteurs de mélatonine non neuraux affectent la fonction de reproduction et les périphériques ont diverses fonctions.

Les récepteurs de la mélatonine semblent jouer un rôle important dans les mécanismes d'apprentissage et la mémoire de la souris, et l'on suppose 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 conditions telles que le SIDA, le cancer, le vieillissement, les maladies cardiovasculaires, les changements quotidiens du rythme, le sommeil et 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 céphalées, car cette hormone constitue une bonne option thérapeutique pour les combattre.

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

Enfin, à l'heure actuelle, la mélatonine agit sur le système immunitaire, bien que les détails sur ses effets soient quelque peu déroutants. En ce sens, la mélatonine semble provoquer la production d'immunoglobulines 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 effets multiples de la mélatonine sur le fonctionnement physique et cérébral des personnes, ainsi que la capacité à extraire cette substance de certains aliments, ont motivé un niveau élevé de recherche sur son utilisation médicale.

Cependant, la mélatonine n'a été approuvée que comme médicament pour le 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 significativement le temps de sommeil total chez les personnes souffrant de privation de sommeil.

Recherche sur la mélatonine

Bien que la seule utilisation médicale approuvée de la mélatonine réside dans le traitement à court terme de l'insomnie primaire, plusieurs enquêtes sur les effets thérapeutiques de cette substance sont en cours.

Plus précisément, le rôle de la mélatonine en tant qu'outil thérapeutique pour les 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 dans la lutte contre ces pathologies. Cependant, il existe aujourd'hui peu d'études fournissant des preuves scientifiques de son utilité thérapeutique.

Par ailleurs, plusieurs auteurs postulent que la mélatonine est une bonne substance pour combattre les idées délirantes chez les patients âgés. Dans certains cas, cette utilité thérapeutique s'est déjà révélée efficace.

Enfin, la mélatonine présente d'autres pistes de recherche moins étudiées mais avec de bonnes perspectives d'avenir.

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

Les autres domaines thérapeutiques de la recherche sont les céphalées, les troubles de l'humeur (dont l'efficacité a été démontrée pour le traitement des troubles affectifs saisonniers), le cancer, la bile, l'obésité, la radioprotection et les acouphènes.

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