De nouveaux détails sur la façon dont la mélatonine déclenche le sommeil

Bien que largement connu sous le nom d’« hormone du sommeil », le rôle exact de la mélatonine dans le sommeil est loin d’être entièrement compris. Nous connaissons de nombreux liens entre la mélatonine et le sommeil : les niveaux de l’hormone augmentent la nuit et diminuent le jour, régulés par les mêmes rythmes circadiens qui régissent le sommeil. Les perturbations du taux de mélatonine vont de pair avec des troubles du sommeil. Mais comment la mélatonine influence-t-elle exactement le sommeil et nos cycles de sommeil et de réveil ? Cela, nous ne le comprenons pas encore vraiment. Les scientifiques de Caltech ont cherché à en savoir plus sur le rôle précis de la mélatonine dans le sommeil et ont récemment partagé leurs résultats. Leurs conclusions jettent un nouvel éclairage sur la façon dont la mélatonine est importante pour le sommeil et sur la façon dont elle peut fonctionner pour favoriser le sommeil.

Afin d’explorer en détail les effets de la mélatonine sur le sommeil, les chercheurs ont étudié les fonctions liées au sommeil de la mélatonine chez les larves de poisson-zèbre. Ces minuscules organismes ont un cycle circadien semblable à celui des humains. Ils sont éveillés le jour et dorment la nuit, période pendant laquelle les niveaux de mélatonine sont à leur maximum. Les chercheurs ont comparé les schémas sommeil-éveil des larves normales de poissons-zèbres à ceux des larves de poissons-zèbres qui étaient incapables de produire de la mélatonine, en raison d’une mutation génétique. Les larves de poissons déficientes en mélatonine dormaient beaucoup moins longtemps que leurs homologues producteurs de mélatonine soient environ la moitié de moins. Les larves de poissons sans mélatonine ont aussi mis deux fois plus de temps à s’endormir.

Les chercheurs sont allés un peu plus loin et ont temporairement empêché les larves normales de poissons-zèbres de produire de la mélatonine, en altérant les cellules de leur glande pinéale. (La glande pinéale est aussi l’endroit où la mélatonine est produite chez les humains.) Sans la capacité de produire de la mélatonine, les larves de poissons-zèbres ont montré des changements drastiques dans leurs habitudes de sommeil. Ils ont commencé à dormir la même quantité réduite que les larves de poissons génétiquement mutés, soit environ la moitié de ce qu’ils avaient dormi lorsqu’ils étaient capables de produire de la mélatonine. Lorsque les chercheurs ont cessé d’empêcher les larves de poisson de produire de la mélatonine et qu’ils ont recommencé à la produire naturellement, leur sommeil est revenu à son niveau normal.

Ces résultats suggèrent fortement que la mélatonine joue un rôle direct dans l’endormissement et le sommeil pendant une durée normale et saine pendant la nuit.

Les chercheurs ont également étudié le fonctionnement de la mélatonine par rapport aux horloges circadiennes des larves de poissons-zèbres et à leur cycle veille-sommeil. Ils ont d’abord exposé les larves normales de poissons-zèbres et les larves de poissons-zèbres mutés génétiquement à un cycle régulier de jour et de nuit — 14 heures de lumière et 10 heures d’obscurité. C’est ainsi que les larves ont été établies à l’aide d’horloges circadiennes qui fonctionnaient en synchronisme avec la lumière et l’obscurité. Ensuite, ils ont déplacé les deux types de larves de poissons dans un environnement d’obscurité totale. Les poissons qui ont produit la mélatonine ont naturellement maintenu leur cycle circadien normal de sommeil et d’éveil, même en l’absence d’exposition systématique à la lumière.

Mais les poissons-zèbres génétiquement mutés, incapables de produire de la mélatonine, ont perdu tout rythme circadien dans leur sommeil. Sans mélatonine, les larves de poissons ne pourraient pas maintenir les cycles circadiens de sommeil et d’éveil. Cela a surpris les chercheurs et suggère fortement que la mélatonine n’est pas seulement utile et utile aux cycles circadiens sommeil-éveil, mais qu’elle est essentielle pour eux.

Travaillant avec cette compréhension, que la mélatonine est nécessaire au fonctionnement des cycles circadiens du sommeil, les chercheurs ont ensuite cherché à savoir comment la mélatonine s’y prend pour exercer cette influence régulatrice. Ils ont étudié la relation entre la mélatonine et l’adénosine, un neurotransmetteur qui, chez l’humain, joue un rôle important dans le système de sommeil homéostatique de l’organisme, notre système interne de sommeil. Chez l’homme, les niveaux d’adénosine augmentent dans le cerveau tout au long de la journée. Cette accumulation d’adénosine est associée à une sensation croissante de fatigue et de besoin de sommeil. Les niveaux d’adénosine diminuent pendant le sommeil.

Les chercheurs ont administré à la fois des larves normales de poissons-zèbres et des doses de larves déficientes en mélatonine d’un médicament qui stimulait l’adénosine. Les deux groupes de poissons ont réagi de manière très différente. L’adénosine n’a eu aucun effet sur les larves normales de poissons-zèbres. Mais parmi les larves de poissons déficientes en mélatonine, les chercheurs ont observé des changements significatifs dans leur sommeil. Les larves de poissons génétiquement mutés ont commencé à dormir normalement, comme les poissons qui étaient capables de produire de la mélatonine.

Cette phase de leur expérience suggère que l’une des fonctions de la mélatonine pourrait être d’aider à déclencher l’accumulation d’adénosine dans le cerveau qui, à son tour, conduit à ressentir le besoin de sommeil.

Ces résultats suggèrent également que la mélatonine pourrait être un pont entre les deux systèmes puissants qui régissent le sommeil : le système circadien et le système homéostatique du sommeil. Nous savons que ces deux systèmes exercent tous deux une influence sur le sommeil et qu’ensemble, ils créent notre cycle de base de 24 heures d’une longue période de sommeil consolidé suivie d’une longue période de veille. Mais la science doit encore établir ou découvrir un lien direct et concret entre ces deux systèmes. Cette recherche offre beaucoup de nouveaux détails sur la façon dont la mélatonine peut réellement agir sur le sommeil, ainsi que les premières preuves d’une connexion directe entre nos deux systèmes de sommeil.

Ensuite, nous examinerons les percées scientifiques récentes pour comprendre comment la mélatonine peut influencer la santé et la maladie, et les nouvelles possibilités thérapeutiques pour la mélatonine.

Faites de beaux rêves,

Michael J.Breus, PhD

The Sleep Doctor™