Mélatonine, une indoléamine, est un composé naturel synthétisé par divers organismes, notamment des bactéries et des eucaryotes. Sa découverte en 1958 par Aaron B. Lerner et ses collègues résultait de l'isolement d'une substance provenant des glandes pinéales bovines qui induisait un éclaircissement de la peau chez les grenouilles rousses. Ce composé a ensuite été identifié comme une hormone sécrétée nocturnement dans le cerveau, jouant un rôle crucial dans la régulation du cycle veille-sommeil, également connu sous le nom de rythme circadien, chez les vertébrés.
Chez les vertébrés, les fonctions de la mélatonine s'étendent à la synchronisation des cycles veille-sommeil, englobant le timing veille-sommeil et la régulation de la pression artérielle, ainsi qu'au contrôle de la rythmicité saisonnière (cycles circulaires), qui comprend la reproduction, l'engraissement, la mue et l'hibernation. Ses effets sont médiés par l'activation des récepteurs de la mélatonine et son rôle d'antioxydant. Chez les plantes et les bactéries, il sert de mécanisme de défense contre le stress oxydatif, indiquant son importance évolutive. Les mitochondries, en tant qu'organites clés, sont les principaux producteurs de mélatonine, soulignant ses origines anciennes et son rôle fondamental dans la protection des premières cellules contre les espèces réactives de l'oxygène.
En plus de ses fonctions endogènes d'hormone et d'antioxydant, la mélatonine est également administrée de manière exogène comme complément alimentaire et médicament. Médicalement, la mélatonine est principalement utilisée pour les problèmes liés au sommeil ; par exemple, la mélatonine à libération prolongée (Circadin) est approuvée dans plusieurs pays pour le traitement à court terme de l'insomnie chez les personnes âgées de 55 ans ou plus. Il est utilisé dans la gestion des troubles du sommeil, notamment l'insomnie et divers troubles du sommeil du rythme circadien.
Activité biologique
Chez l'homme, la mélatonine est présumée fonctionner comme un agoniste complet de deux types de récepteurs de la mélatonine : le récepteur de la mélatonine 1, présentant une affinité de liaison picomolaire, et le récepteur de la mélatonine 2, caractérisé par une affinité de liaison nanomolaire. Les deux récepteurs sont membres de la famille des récepteurs couplés aux protéines G (GPCR), en particulier les GPCR de la sous-unité alpha Gi/o.
In vitro, la mélatonine fonctionne comme un antioxydant de grande capacité et un piégeur de radicaux libres au sein des mitochondries, jouant un double rôle dans la lutte contre le stress oxydatif cellulaire. Premièrement, il neutralise directement les radicaux libres ; Deuxièmement, il favorise l'expression génique d'enzymes antioxydantes essentielles, telles que la superoxyde dismutase, la glutathion peroxydase, la glutathion réductase et la catalase. Cette augmentation de l’expression des enzymes antioxydantes est médiée par des voies de transduction du signal activées par la liaison de la mélatonine à ses récepteurs. Grâce à ces mécanismes, la mélatonine est censée protéger les cellules contre le stress oxydatif d'une manière qui va au-delà de la régulation du cycle veille-sommeil.
Fonctions biologiques
Rythme circadien
Chez les mammifères, la mélatonine est essentielle à la régulation des cycles veille-sommeil, ou rythmes circadiens. L'établissement de niveaux réguliers de mélatonine chez les nourrissons humains se produit généralement vers le troisième mois après la naissance, avec des concentrations maximales observées entre minuit et 8h00. Il a été démontré que la production de mélatonine diminue avec l’âge. De plus, un changement dans le moment de la sécrétion de mélatonine est observé au cours de l'adolescence, ce qui entraîne un retard des heures de sommeil et de réveil, augmentant ainsi le risque de retard de phase de sommeil pendant cette période.
Les propriétés antioxydantes de la mélatonine ont été reconnues pour la première fois en 1993. Des études in vitro révèlent que la mélatonine neutralise directement diverses espèces réactives de l'oxygène, notamment l'hydroxyle (OH•), le superoxyde (O2−•) et les espèces réactives de l'azote telles que l'oxyde nitrique. (NON•). Dans les plantes, la mélatonine agit en synergie avec d’autres antioxydants, améliorant ainsi l’efficacité globale de chaque antioxydant. Ce composé s'est avéré deux fois plus efficace que la vitamine E, un puissant antioxydant lipophile connu, pour éliminer les radicaux peroxyles. La promotion de l'expression d'enzymes antioxydantes, telles que la superoxyde dismutase, la glutathion peroxydase, la glutathion réductase et la catalase, est médiée par les voies de transduction du signal déclenchées par les récepteurs de la mélatonine.
La concentration de mélatonine dans la matrice mitochondriale dépasse largement celle du plasma sanguin, soulignant sa double fonction d'élimination directe des radicaux libres et de modulation de l'expression des enzymes antioxydantes, ainsi que son rôle dans la préservation de l'intégrité mitochondriale. Cette contribution aux multiples facettes met en évidence l'importance physiologique de la mélatonine en tant qu'antioxydant mitochondrial, une perspective largement affirmée dans la littérature universitaire.
De plus, l'interaction de la mélatonine avec les espèces réactives de l'oxygène et de l'azote génère des métabolites qui possèdent des capacités de réduction des radicaux libres. Ces métabolites, en particulier la 3-hydroxymélatonine cyclique, la N1-acétyl-N2-formyl-5-méthoxykynuramine (AFMK) et la N1-acétyl-5-méthoxykynuramine (AMK), étendent davantage l'impact antioxydant de la mélatonine grâce à des réactions redox ultérieures avec les radicaux libres.
Système immunitaire
Bien que l'interaction de la mélatonine avec le système immunitaire soit reconnue, les mécanismes précis de ces interactions ne sont pas encore entièrement élucidés. Un effet anti-inflammatoire important est considéré comme sa contribution la plus significative. Les essais cliniques évaluant l'efficacité de la mélatonine dans le traitement des maladies ont été limités, la plupart des preuves actuelles provenant d'enquêtes préliminaires à petite échelle. On suppose que tout effet immunologique bénéfique résulte de l'engagement de la mélatonine avec les récepteurs de haute affinité (MT1 et MT2), qui sont exprimés sur les cellules immunocompétentes. Des recherches précliniques indiquent que la mélatonine peut améliorer la production de cytokines et favoriser la prolifération des lymphocytes T, améliorant ainsi potentiellement les déficits immunitaires acquis.
Régulation du poids
On suppose que le rôle potentiel de la mélatonine dans la régulation de la prise de poids implique son influence inhibitrice sur la leptine, une hormone reconnue comme un biomarqueur à long terme des réserves énergétiques de l'organisme.
Biochimie
Biosynthèse
La biosynthèse de la mélatonine dans les organismes animaux se déroule par une série de réactions enzymatiques, en commençant par le L-tryptophane. Ce précurseur peut être synthétisé de manière endogène via la voie du shikimate à partir du chorismate des plantes, ou acquis par le catabolisme des protéines. La transformation enzymatique initiale par voie biosynthétique de la mélatonine est l'hydroxylation du cycle indole du L-tryptophane, catalysée par la tryptophane hydroxylase, qui produit du 5-hydroxytryptophane (5-HTP). Ensuite, le 5-HTP subit une décarboxylation, une réaction facilitée par le phosphate de pyridoxal et l'enzyme 5-hydroxytryptophane décarboxylase, produisant finalement de la sérotonine.
La sérotonine, un neurotransmetteur crucial, est ensuite transformée en N-acétylsérotonine grâce à l'activité catalytique de la sérotonine N-acétyltransférase, en utilisant l'acétyl-CoA. comme substrat. La réaction terminale de cette voie implique la méthylation du groupe hydroxyle de la N-acétylsérotonine par l'hydroxyindole O-méthyltransférase, la S-adénosylméthionine servant de donneur de méthyle, générant ainsi de la mélatonine.
Chez les bactéries, les protistes, les champignons et les plantes, la synthèse de la mélatonine incorpore également le tryptophane comme intermédiaire, bien que son origine est indirectement liée à la voie shikimate. Cette voie démarre avec le D-érythrose 4-phosphate et le phosphoénolpyruvate, et dans les organismes photosynthétiques, elle incorpore en outre du dioxyde de carbone. Bien que les réactions biosynthétiques ultérieures présentent des parallèles avec celles observées chez les animaux, des distinctions enzymatiques mineures existent dans les stades terminaux.
L'hypothèse postulant la synthèse de la mélatonine dans les mitochondries et les chloroplastes implique à la fois une importance évolutive et fonctionnelle pour la mélatonine dans le métabolisme énergétique cellulaire et des mécanismes de protection contre le stress oxydatif. Cette perspective souligne les origines anciennes de la molécule et ses diverses fonctions dans divers domaines de la vie.
Mécanisme
La voie mécanistique de la biosynthèse de la mélatonine commence par l'hydroxylation du L-tryptophane, un processus nécessitant que le cofacteur tétrahydrobioptérine (THB) interagisse avec l'oxygène et le fer du site actif de la tryptophane hydroxylase. Bien que le mécanisme global reste incomplètement élucidé, deux mécanismes principaux ont été postulés :
Le mécanisme proposé initialement décrit un transfert progressif d'un seul électron du THB vers l'oxygène moléculaire (O2), ce qui peut entraîner la génération d'une espèce de superoxyde (O−§67§). Ce superoxyde pourrait ensuite se recombiner avec le radical THB pour former la 4a-peroxyptérine. La 4a-peroxyptérine pourrait alors soit s'engager avec le fer du site actif (II) pour établir un intermédiaire fer-peroxyptérine, soit donner directement un atome d'oxygène au fer, favorisant ainsi l'hydroxylation du L-tryptophane.
Un mécanisme alternatif suggère une interaction initiale entre l'oxygène et le fer (II) du site actif, conduisant à la formation de superoxyde de fer (III). Par la suite, cette molécule de superoxyde peut réagir avec le THB, générant un intermédiaire fer-peroxyptérine.
Suite à la génération d'oxyde de fer (IV) à partir de l'intermédiaire fer-peroxyptérine, cet oxyde cible spécifiquement une double liaison, entraînant un carbocation en position C5 du cycle indole. Un déplacement ultérieur de 1,2 hydrogène et l'élimination de l'un des deux atomes d'hydrogène en C5 rétabliraient l'aromaticité, produisant ainsi du 5-hydroxy-L-tryptophane.
La conversion du 5-hydroxy-L-tryptophane en 5-hydroxytryptamine se produit par décarboxylation, un processus catalysé par une enzyme décarboxylase utilisant le phosphate de pyridoxal. (PLP) comme cofacteur. Le PLP forme une liaison imine avec le dérivé d'acide aminé, qui favorise le clivage de la liaison carbone-carbone et la libération de dioxyde de carbone. La protonation ultérieure de l'amine dérivée du tryptophane restaure l'aromaticité du cycle pyridine, aboutissant à la formation de 5-hydroxytryptamine et à la régénération du PLP.
La sérotonine N-acétyltransférase, impliquant spécifiquement le résidu histidine His122, est censée déprotonner l'amine primaire de la 5-hydroxytryptamine. Cette déprotonation permet au doublet isolé de l'amine d'attaquer nucléophilement l'acétyl-CoA, générant un intermédiaire tétraédrique. Par la suite, le groupe thiol de la coenzyme A fonctionne comme un groupe partant lors de l'attaque par une base générale, entraînant la synthèse de la N-acétylsérotonine.
L'étape terminale de la biosynthèse de la mélatonine implique la méthylation de la N-acétylsérotonine au niveau de son groupe hydroxyle, médiée par la S-adénosylméthionine (SAM). Cette réaction produit de la S-adénosylhomocystéine (SAH) et de la mélatonine.
Règlement
Chez les organismes vertébrés, la sécrétion de mélatonine est modulée par l'activation du récepteur adrénergique bêta-1, un processus initié par l'hormone noradrénaline. La noradrénaline élève les niveaux intracellulaires d'AMPc via les récepteurs bêta-adrénergiques, qui activent ensuite la protéine kinase A (PKA) dépendante de l'AMPc. La PKA phosphoryle ensuite l'arylalkylamine N-acétyltransférase (AANAT), qui sert d'avant-dernière enzyme dans la voie de synthèse de la mélatonine. Lors de l'exposition à la lumière du jour, la stimulation noradrénergique prend fin, précipitant la dégradation rapide de la protéine AANAT via la protéolyse protéasomale.
La lumière bleue, en particulier dans le spectre 460-480 nm, supprime la biosynthèse de la mélatonine, le degré d'inhibition étant directement corrélé à l'intensité et à la durée de l'exposition à la lumière. Historiquement, les populations résidant dans les zones tempérées ont été moins exposées à la lumière bleue du jour en hiver, en s'appuyant principalement sur des sources lumineuses, telles que les incendies, qui émettaient principalement des longueurs d'onde jaunes. Les ampoules à incandescence, largement adoptées tout au long du XXe siècle, produisaient des niveaux de lumière bleue relativement faibles. La recherche indique que la lumière composée uniquement de longueurs d’onde supérieures à 530 nm n’inhibe pas la production de mélatonine dans des conditions de lumière vive. L'utilisation de lunettes bloquant la lumière bleue dans les heures précédant le sommeil peut atténuer la suppression de la mélatonine. De plus, l'utilisation de lunettes anti-bleu pendant les dernières heures avant le coucher est recommandée aux personnes cherchant à s'adapter à un horaire de sommeil plus précoce, étant donné le rôle de la mélatonine dans la promotion de l'endormissement.
Métabolisme
La mélatonine subit un métabolisme avec une demi-vie d'élimination qui s'étend généralement sur 20 à 50 minutes. Sa principale voie métabolique implique la conversion en 6-hydroxymélatonine, qui subit ensuite une sulfatation et est éliminée dans l'urine en tant que sous-produit métabolique. L'enzyme hépatique CYP1A2 est principalement responsable de son métabolisme, avec des contributions mineures du CYP1A1, du CYP2C19 et du CYP1B1.
Mesure
Les concentrations de mélatonine chez les sujets humains peuvent être quantifiées à la fois pour la recherche et pour des applications cliniques via l'analyse de la salive ou du plasma sanguin.
Utiliser comme médicament et supplément
Insomnie
Une préparation pharmaceutique de mélatonine à libération prolongée, commercialisée sous le nom de Circadin, a été approuvée pour traiter l'insomnie dans des populations spécifiques, notamment les personnes âgées de 55 ans ou plus. Cette formulation est approuvée dans l'Union européenne, en Israël, en Australie et dans diverses régions d'Asie et d'autres régions du monde, bien qu'elle ne soit pas approuvée aux États-Unis, malgré la progression vers les essais cliniques de phase III. Le médicament détient sa licence depuis 2007.
Les lignes directrices européennes sur l'insomnie de 2023 ont approuvé l'utilisation de mélatonine à libération prolongée pour gérer l'insomnie chez les personnes âgées de 55 ans ou plus, pour une durée n'excédant pas trois mois. À l’inverse, la directive déconseille d’utiliser des formulations de mélatonine à libération rapide ou en vente libre pour le traitement de l’insomnie. Ces recommandations ont été étayées par plusieurs méta-analyses publiées en 2022 et 2023.
En 2017, les lignes directrices de pratique clinique de l'American Academy of Sleep Medicine déconseillaient l'utilisation de la mélatonine pour le traitement de l'insomnie, citant son efficacité limitée et la qualité exceptionnellement faible des preuves à l'appui.
Troubles du rythme circadien du sommeil
La mélatonine démontre une utilité potentielle dans le traitement du syndrome de retard de phase de sommeil.
La mélatonine est reconnue pour sa capacité à atténuer le décalage horaire, en particulier lors des voyages vers l'est. Néanmoins, un mauvais moment d'administration peut paradoxalement entraver l'adaptation.
La mélatonine présente des possibilités d'application limitées pour atténuer les troubles du sommeil ressentis par les travailleurs postés. Des preuves préliminaires indiquent qu'elle peut prolonger la durée du sommeil.
Les méta-analyses menées entre 2005 et 2017 présentent des résultats divergents concernant l'efficacité de la mélatonine dans les troubles du sommeil du rythme circadien ; certaines études ont indiqué une efficacité, tandis que d'autres n'ont rapporté aucune preuve de bénéfice. Plus précisément, des méta-analyses confirmant l'efficacité de la mélatonine dans le syndrome de phase de sommeil retardée ont documenté une réduction d'environ 40 minutes (0,67 heure) du délai d'endormissement et une progression de la sécrétion endogène de mélatonine d'environ 1,2 heure (72 minutes). Une méta-analyse a déterminé que la mélatonine était significativement plus efficace pour améliorer la latence d’endormissement chez les personnes souffrant du syndrome de phase de sommeil retardée par rapport à celles souffrant d’insomnie (une amélioration de 39 minutes contre une amélioration de 7 minutes, respectivement). De plus, une méta-analyse distincte a suggéré que la mélatonine était probablement efficace contre le syndrome du décalage horaire.
Trouble du comportement en sommeil paradoxal
La mélatonine présente une option thérapeutique plus sûre que le clonazépam pour gérer les troubles du comportement en sommeil paradoxal, une affection fréquemment liée aux synucléinopathies telles que la maladie de Parkinson et la démence à corps de Lewy. Néanmoins, le clonazépam pourrait offrir une efficacité supérieure. Quoi qu'il en soit, la qualité des preuves pour les deux traitements reste exceptionnellement faible, excluant une conclusion définitive sur leur efficacité.
Démence
Une revue Cochrane publiée en 2020 a conclu qu'il n'existait aucune preuve étayant les bienfaits de la mélatonine sur les troubles du sommeil chez les personnes atteintes de démence modérée à sévère liée à la maladie d'Alzheimer. Une étude de 2019 a indiqué que même si la mélatonine pourrait améliorer le sommeil en cas de déficience cognitive minime, son effet est négligeable ou absent après l'apparition de la maladie d'Alzheimer. À l'inverse, la mélatonine pourrait potentiellement atténuer les couchers de soleil, caractérisés par une confusion et une agitation nocturnes accrues, chez les patients atteints de démence.
Formulations disponibles
Une formulation orale de mélatonine à libération prolongée de 2 milligrammes, commercialisée sous le nom de Circadin, a été approuvée au sein de l'Union européenne pour la gestion à court terme de l'insomnie chez les personnes âgées de 55 ans et plus.
La mélatonine est largement accessible sous forme de complément alimentaire en vente libre dans de nombreux pays, proposée sous forme à libération immédiate et, moins fréquemment, à libération prolongée. Ce composé est incorporé dans des suppléments à des doses allant de 0,3 milligrammes à 10 milligrammes ou plus. La poudre de mélatonine brute peut également être achetée au poids. Les formulations de mélatonine à libération immédiate atteignent généralement des concentrations sanguines maximales en une heure environ. L'hormone peut être administrée par voie orale via des gélules, des bonbons gélifiés, des comprimés, des films oraux ou des préparations liquides. De plus, il est disponible pour application sublinguale ou sous forme de patchs transdermiques. Bien qu'il existe divers produits à base de mélatonine par inhalation avec des dosages variés, leur profil de sécurité nécessite une évaluation plus approfondie.
Contexte historique
Découverte
La découverte de la mélatonine est intrinsèquement liée aux recherches sur les changements chromatophoriques chez certaines espèces d'amphibiens et de reptiliens, un phénomène observé pour la première fois suite à l'administration d'extraits de glande pinéale. En 1917, Carey Pratt McCord et Floyd P. Allen ont observé que l'administration d'extraits de glande pinéale bovine à des têtards induisait un éclaircissement de la peau en provoquant la contraction des mélanophores épidermiques sombres.
L'hormone mélatonine a été isolée pour la première fois en 1958 par Aaron B. Lerner, professeur de dermatologie, et son équipe de recherche à l'Université de Yale. Poussés par l’hypothèse selon laquelle une substance de la glande pinéale pourrait offrir des avantages thérapeutiques pour des affections dermatologiques, ils ont réussi à extraire et à identifier la mélatonine à partir d’extraits de glande pinéale bovine. Des recherches ultérieures menées au milieu des années 1970, menées par Lynch et ses collaborateurs, ont établi que la synthèse de mélatonine dans les glandes pinéales humaines présente un rythme circadien.
En 1995, Richard Wurtman du Massachusetts Institute of Technology a obtenu le brevet inaugural pour l'application thérapeutique de la mélatonine comme somnifère à faible dose.
Étymologie
Le terme mélatonine provient de ses propriétés éclaircissantes pour la peau. Comme documenté dans leur publication dans le Journal of the American Chemical Society, Lerner et ses associés ont inventé le nom mélatonine, en le synthétisant à partir des termes grecs melas, signifiant « noir » ou « foncé », et tonos, désignant « travail », « couleur » ou « supprimer ». Cette nomenclature est parallèle à celle de la sérotonine, un autre composé influençant la pigmentation cutanée, identifié en 1948 comme modulateur du tonus vasculaire et nommé pour son action vasoconstrictrice sérique. Par conséquent, la mélatonine a été désignée à juste titre pour signifier sa fonction d'inhibition du noircissement de la peau, illustrant ainsi la convergence des principes biochimiques et linguistiques dans la nomenclature scientifique.
Occurrence
Animaux et humains
Chez les vertébrés, la mélatonine est synthétisée pendant les périodes d'obscurité, généralement la nuit, par la glande pinéale, un petit organe endocrinien situé au centre du cerveau, mais à l'extérieur de la barrière hémato-encéphalique. Les informations concernant la lumière et l'obscurité sont transmises aux noyaux suprachiasmatiques via les cellules ganglionnaires photosensibles de la rétine, plutôt que par un signal direct de mélatonine, comme cela avait été supposé précédemment. Souvent appelée « l'hormone de l'obscurité », la poussée nocturne de mélatonine stimule l'activité des espèces nocturnes et induit le sommeil chez les organismes diurnes, y compris les humains.
Les humains produisent généralement environ 30 μg de mélatonine par jour, 80 % de cette synthèse totale se produisant pendant les heures nocturnes (W). Les concentrations plasmatiques maximales de mélatonine la nuit varient de 80 à 120 pg/mL, tandis que les concentrations diurnes sont considérablement plus faibles, entre 10 et 20 pg/mL.
De nombreuses espèces animales, y compris les humains, utilisent la variation quotidienne de la durée de production de mélatonine comme mécanisme de chronométrage saisonnier. Chez les animaux comme chez les humains, le schéma de synthèse et de sécrétion de mélatonine est influencé par les différentes durées de nuit entre l’été et l’hiver. Cette modification de la durée de sécrétion fonctionne comme un signal biologique crucial pour réguler les processus saisonniers photopériodiques, tels que la reproduction, les modèles de comportement, la croissance du pelage et la coloration de camouflage chez les animaux saisonniers. Pour les reproducteurs saisonniers caractérisés par de courtes périodes de gestation et par un accouplement pendant des heures de clarté prolongées, le signal de la mélatonine régit les fluctuations saisonnières de leur physiologie reproductive ; des réponses physiologiques comparables peuvent être provoquées par l’administration de mélatonine exogène chez des espèces comme les oiseaux mynah et les hamsters. La mélatonine est capable de supprimer la libido en inhibant la sécrétion de l'hormone lutéinisante et de l'hormone folliculo-stimulante par l'hypophyse antérieure, en particulier chez les mammifères dont la saison de reproduction coïncide avec une lumière du jour prolongée. Plus précisément, la mélatonine réprime la reproduction chez les reproducteurs de jours longs tout en la stimulant chez les reproducteurs de jours courts. De plus, chez les moutons, l'administration de mélatonine a démontré des effets antioxydants et immunomodulateurs chez les descendants stressés avant la naissance, améliorant ainsi leur survie pendant les premiers jours critiques de la vie.
Les cétacés ont subi la perte complète de gènes essentiels à la fois à la synthèse de la mélatonine et à ses récepteurs. On suppose que cette absence génétique est en corrélation avec leur modèle de sommeil unihémisphérique distinctif, où un hémisphère cérébral se repose à la fois. Des tendances évolutives analogues ont été observées chez les siréniens.
Plantes
Avant son identification dans les plantes en 1987, la mélatonine était principalement considérée comme une neurohormone animale pendant plusieurs décennies. Les premières découvertes de mélatonine dans les extraits de café au cours des années 1970 ont été attribuées à un sous-produit du processus d'extraction. Cependant, des recherches ultérieures ont confirmé la présence de mélatonine dans toutes les espèces végétales examinées. Il est distribué dans diverses structures végétales, notamment les feuilles, les tiges, les racines, les fruits et les graines, avec des concentrations variant considérablement. Les niveaux de mélatonine présentent une variabilité non seulement entre les différentes espèces de plantes, mais également entre les variétés d'une même espèce, influencées par les conditions de croissance agronomiques, allant de picogrammes à plusieurs microgrammes par gramme. Des concentrations élevées de mélatonine ont été particulièrement observées dans les boissons largement consommées comme le café, le thé, le vin et la bière, ainsi que dans les cultures de base telles que le maïs, le riz, le blé, l'orge et l'avoine. Dans certains aliments et boissons courants, notamment le café et les noix,
Bien que le rôle définitif de la mélatonine en tant qu'hormone végétale reste non confirmé, sa participation à des processus fondamentaux tels que la croissance et la photosynthèse est bien documentée. Les preuves de rythmes circadiens endogènes dans les niveaux de mélatonine végétale sont limitées à quelques espèces, et aucun récepteur lié à la membrane analogue à ceux trouvés chez les animaux n'a été identifié. Au lieu de cela, la mélatonine joue un rôle essentiel dans les plantes en tant que régulateur de croissance et protecteur contre les facteurs de stress environnementaux. Sa synthèse dans les plantes est déclenchée par l'exposition à la fois à des stress biotiques, tels que les infections fongiques, et à des stress abiotiques, notamment les températures extrêmes, les toxines, la salinité élevée du sol et la sécheresse.
Le stress oxydant induit par les herbicides a été atténué expérimentalement in vivo dans du riz génétiquement modifié conçu pour une production élevée de mélatonine. Les recherches sur la laitue cultivée dans des sols salins indiquent que l'application de mélatonine réduit considérablement les effets néfastes de la salinité. Le traitement foliaire à la mélatonine améliore le nombre de feuilles, la surface, le poids frais et les concentrations de chlorophylle a, de chlorophylle b et de caroténoïdes, par rapport aux plantes non traitées.
La mélatonine contribue également à la résistance aux maladies fongiques. L'application de mélatonine exogène améliore la résistance du Malus prunifolia au Diplocarpon mali. De plus, il agit comme un inhibiteur de croissance de divers agents pathogènes fongiques, notamment les espèces de Alternaria, Botrytis et Fusarium, réduisant ainsi le taux d'infection. Lorsqu'elle est appliquée comme traitement des semences, la mélatonine protège Lupinus albus des agents pathogènes fongiques. Il empêche de manière significative l'infection de Arabidopsis thaliana et de Nicotiana benthamiana par Tomate Pseudomonas syringae DC3000.
Champignons
Dans les interactions plante-pathogène, il a été démontré que la mélatonine diminue la tolérance au stress du Phytophthora infestans. La société pharmaceutique danoise Novo Nordisk a utilisé des levures génétiquement modifiées (Saccharomyces cerevisiae) pour la production de mélatonine.
Bactéries
La mélatonine est synthétisée par les α-protéobactéries et les cyanobactéries photosynthétiques. L'absence de présence de mélatonine signalée dans les archées suggère son origine bactérienne, évoluant probablement pour protéger les premières cellules des effets néfastes de l'oxygène dans l'atmosphère primordiale de la Terre.
Novo Nordisk a également utilisé Escherichia coli génétiquement modifié pour la biosynthèse de la mélatonine.
Archées
La découverte en 2022 de la sérotonine N-acétyltransférase (SNAT)—l'avant-dernière enzyme limitante dans la voie de biosynthèse de la mélatonine—au sein de l'archéon Thermoplasma volcanium établit définitivement la biosynthèse de la mélatonine dans les trois domaines principaux de la vie, avec des origines estimées à environ 4 milliards d'années. il y a.
Produits alimentaires
La mélatonine est présente naturellement dans divers aliments, notamment les cerises acidulées (allant d'environ 0,17 à 13,46 ng/g), les bananes, les prunes, les raisins, le riz, les céréales, les herbes, l'huile d'olive, le vin et la bière. L'ingestion de lait et de griottes peut améliorer la qualité du sommeil. Lorsque les oiseaux consomment des aliments à base de plantes riches en mélatonine, comme le riz, la mélatonine se lie à des récepteurs spécifiques dans leur cerveau. De même, la consommation humaine d'aliments riches en mélatonine, notamment les bananes, les ananas et les oranges, entraîne une augmentation notable des taux de mélatonine en circulation.
Références
- Mélatonine - Conception isomère
- "Mélatonine". Chemwatch.Source : Archives de l'Académie TORIma