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Professor
Jo Arendt
Centre for Chronobiology University of Surrey Guildford, UK
Traduction : Valérie
Simonneaux, UMR 7168 CNRS Université Louis Pasteur, Strasbourg
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.
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.
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