Professor Jo Arendt Centre for Chronobiology University of Surrey Guildford, UK

Résumé

Grâce à son rythme de sécrétion nocturne, la mélatonine signale la nuit. Sa mesure est le meilleur indicateur de l’activité de l’horloge circadienne. Des traitements avec de la mélatonine pendant le jour biologique, c’est à dire lorsque sa sécrétion endogène est minimale, induit le sommeil et diminue la température corporelle; elle agit comme un agent ” chronobiotique ” pour changer l’heure de l’horloge circadienne. La mélatonine est utilisée avec succès pour traiter des troubles des rythmes biologiques chez les humains.

Pas de miracle

Il y a quelques années, il a été déclaré que la mélatonine pouvait guérir pratiquement toutes les maladies et faire disparaître tous les désagréments chez l’homme, même le vieillissement. Ceci a provoqué beaucoup de scepticisme concernant le rôle de cette hormone. Que fait la mélatonine et à quoi sert-elle ? Elle a plusieurs surnoms : hormone de la nuit, colle à rythmes (dans la version anglaise : “circadian glue”, dans le sens où la mélatonine renforçant l’aspect rythmique de certaines fonctions de l’organisme donne l’impression de “coller” littéralement le rythme sur la fonction), hormone de Dracula, …. Ignorant la dernière (une invention des journaux) ces attributions sont plus ou moins correctes. La mélatonine est la seule hormone connue pour être capable de donner avec certitude le temps de l’année et le temps de la journée à un organisme physiologique.

Signalisation de la longueur de la nuit

La glande pinéale, via le profil de sécrétion de la mélatonine, agit comme un traducteur photoneuroendocrine. Une horloge dans le cerveau, les noyaux suprachiasmatiques (NSC), génère des signaux avec une rythmicité d’environ 24h qui dicte le temps à pratiquement tous les rythmes circadiens, y compris la mélatonine. Des boucles de rétrocontrôle négatif de gènes ” horloge ” constituent la base de ces rythmes. Le cycle jour/nuit synchronise ces rythmes à 24h par jour et change leur caractéristiques selon la durée du jour. La mélatonine est synthétisée la nuit chez toutes les espèces, et la durée de sa sécrétion reflète la durée de la nuit. Les changements de ce signal sont rapidement distribués dans tout l’organisme et ” lus ” par les organes et les cellules, principalement via des récepteurs. Cette signalisation sert donc à coordonner les réponses appropriées à la durée du jour. Il a été montré que la mélatonine peut modifier l’expression génique dans certains tissus cibles. Les humains ont gardé quelques fonctions saisonnières (par exemple les changements d’humeur, le sommeil, les fonctions immunitaires, et même le succès d’une fécondation in vitro,…) qui pourraient être synchronisée par la mélatonine. Sur une base journalière, la mélatonine sert à définir ” la nuit biologique ” et à renforcer le moment et l’intensité d’évènements liés à la nuit, par exemple, le sommeil et la diminution nocturne de la température corporelle.

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…Sur une base journalière, la mélatonine sert à définir ” la nuit biologique “…
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Un marqueur de temps

Les profils rythmiques de mélatonine dans le sang, la salive, et de son métabolite la 6-sulfatoxymélatonine dans les urines, sont les meilleurs indicateurs du temps générés et distribués par l’horloge humaine. Essayer de travailler ou de dormir quand l’horloge est en décalage de phase est associé à de nombreux problèmes incluant une augmentation du taux d’accident, un mauvais sommeil et, récemment mis en évidence, un risque accru de problèmes cardiaques et de cancer. Le travail de nuit posté, qui reflète le plus évidemment cette situation, a des conséquences non seulement sur la santé et la sécurité mais aussi sur l’économie du pays. Des rythmes anormaux sont également observés lors d’un ” jet lag ” ; avec le syndrome du sommeil en avance ou en retard de phase ; lorsque les cycles veille/sommeil sont différents de 24h (observé chez les aveugles) ; et dans certaines conditions psychiatriques. Aussi est-il important d’étudier le fonctionnement de l’horloge et de minimiser les états de ” désynchronie “. Des stratégies pour soulager les troubles liés à ces phénomènes de désynchronisation nécessitent de connaître le temps interne d’un individu pour que les traitements soient effectués au meilleur moment.

L’une des premières démonstrations que les pulses de lumière décalent l’horloge circadienne humaine a été réalisée en utilisant la mélatonine comme marqueur de rythme. L’utilisation de la 6-sulfatoxymélatonine en tant que marqueur rythmique non invasif a permis de nouvelles découvertes sur l’horloge circadienne humaine. Ceci a permis de diagnostiquer les problèmes de rythmes (libre cours) dans les cas de cycles veille/sommeil différents de 24h chez les aveugles, et ces observations ont souligné l’importance de la lumière pour la synchronisation de rythmes humains à 24h par jour. La suppression de la mélatonine par la lumière intense pendant la nuit et son rôle dans la transmission d’information photopériodique chez les animaux ont initié les premiers traitements par la lumière des troubles affectifs saisonniers. Les propriétés de suppression et de décalage de phase de la production de mélatonine par la lumière ont apporté des informations décisives pour l’identification d’un nouveau système de photorécepteur circadien, répondant de façon maximale aux lumières de longueurs d’onde courtes. La suppression de la mélatonine pendant la nuit lors du travail posté pourrait augmenter les risques de maladies graves puisque la mélatonine présente des propriétés anti-cancer et d’autres effets bénéfiques sur la santé (bien que les décalages abrupts des rythmes journaliers perturbent le système circadien dans son entier, pas seulement la mélatonine).

Une substance qui change le temps biologique

La mélatonine n’est pas seulement une sortie de l’horloge cicadienne. La coordination d’événements journaliers et saisonniers demande qu’elle puisse agir sur le système de mesure du temps lui-même. Des récepteurs de la mélatonine sont présents dans les NSC et l’hormone est capable de décaler l’activité des NSC dans des conditions in vivo et in vitro. Chez l’Homme, si la mélatonine est prise en fin d’après midi/début de soirée, elle induit le sommeil, diminue la température corporelle et avance le temps de l’horloge biologique. Si elle est prise le matin, elle peut retarder l’horloge (des pulses de lumière, au contraire, agissent dans le sens opposé pour décaler l’horloge ; et la lumière pendant la nuit diminue l’état de sommeil et augmente la température corporelle). Ces propriétés font que la mélatonine est maintenant utilisée dans le traitement de trouble des rythmes circadiens. Elle est très efficace pour synchroniser des sujets aveugles au rythme journalier de 24h et normaliser le temps de leur sommeil. Un traitement efficace dans ces conditions est plus facile que dans le cas de travail posté et de ” jet-lag “, où un succès plus modeste a été obtenu. Ces observations ont permis de nouvelles approches pharmacologiques pour le traitement de problèmes de santé et permis le développement d’agonistes et d’antagonistes de la mélatonine.

Dans certaines circonstances, il est possible qu’en renforçant et optimisant notre organisation temporelle, la mélatonine a un effet bénéfique pour la santé en général.

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Traduction :
Valérie Simonneaux, UMR 7168 CNRS Université Louis Pasteur, Strasbourg

Cette brève est produite par la British Society for Neuroendocrinology et peut être utilisée librement pour l’enseignement de la neuroendocrinologie et la communication vers le public.
©British Society for Neuroendocrinology et Société de Neuroendocrinologie pour la traduction.