Bien connu sous le nom de «hormone du sommeil», le rôle exact de la mélatonine dans le sommeil est loin d'être pleinement compris. Nous connaissons de nombreux liens entre la mélatonine et le sommeil: les niveaux d'hormones augmentent la nuit et tombent pendant la journée, régulés par les mêmes rythmes circadiens qui régissent le sommeil. Les perturbations des niveaux de mélatonine vont de pair avec des problèmes de sommeil. Mais comment, exactement, la mélatonine influence-t-elle le sommeil et nos cycles de sommeil et de réveil? C'est quelque chose que nous ne comprenons pas complètement. 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 découvertes apportent un éclairage nouveau sur l'importance du sommeil de la mélatonine et sur son rôle dans le sommeil.
Pour 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 pendant la journée et dorment la nuit, période au cours de laquelle les niveaux de mélatonine sont les plus élevés. Les chercheurs ont comparé les modèles veille-sommeil des larves de poisson zèbre normales aux larves de poisson-zèbre incapables de produire de la mélatonine, en raison d'une mutation génétique. Les larves de poissons déficientes en mélatonine dormaient beaucoup moins que leurs homologues produisant de la mélatonine, environ la moitié de la longueur. Les larves de poisson sans mélatonine prenaient aussi deux fois plus de temps pour s'endormir.
Les chercheurs sont allés plus loin et ont temporairement empêché les larves normales de poisson-zèbre de produire de la mélatonine, en altérant les cellules de leur glande pinéale. (La glande pinéale est également où la mélatonine est produite chez les humains.) Sans la capacité de générer de la mélatonine, les larves de poisson zèbre affiché des changements drastiques à leurs habitudes de sommeil. Ils ont commencé à dormir la même quantité réduite que les larves de poissons génétiquement mutés, environ la moitié de ce qu'ils avaient dormi quand ils étaient capables de faire de la mélatonine. Lorsque les chercheurs ont cessé d'empêcher les larves de poissons de produire de la mélatonine et qu'ils ont recommencé à le 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 tout au long de la nuit.
Les chercheurs ont également étudié comment fonctionnait la mélatonine par rapport aux horloges circadiennes des larves de poisson-zèbre et leurs cycles veille-sommeil. Ils ont d'abord exposé à la fois les larves de poisson zèbre normales et les larves de poisson zèbre génétiquement modifiées à un modèle régulier de jour et de nuit, 14 heures de lumière et 10 heures d'obscurité. Cela a établi les larves avec des horloges circadiennes qui fonctionnaient en synchronisation avec la lumière et l'obscurité. Ensuite, ils ont déplacé les deux types de larves de poissons dans un environnement d'obscurité complète. Le poisson qui a produit la mélatonine a naturellement maintenu son cycle circadien normal de sommeil et d'éveil, même en l'absence d'exposition à la lumière de routine.
Mais les poissons-zèbres génétiquement mutés, qui étaient incapables de produire de la mélatonine, ont perdu tout rythme circadien ou rythmicité dans leur sommeil. Sans la mélatonine, les larves de poisson ne pouvaient pas maintenir des cycles circadiens de sommeil et d'éveil. Cela a été une surprise pour les chercheurs, et suggère fortement que la mélatonine n'est pas seulement utile et utile pour les cycles circadiens de sommeil-éveil, mais essentielle pour eux.
Travaillant avec cette compréhension, que la mélatonine est nécessaire pour que les cycles du sommeil circadien fonctionnent, les chercheurs ont ensuite cherché à apprendre comment la mélatonine s'exerçait à exercer cette influence régulatrice. Ils ont étudié la relation entre la mélatonine et l'adénosine, un neurotransmetteur qui chez l'homme est supposé jouer un rôle important dans le système de sommeil homéostatique du corps – notre motivation interne à dormir. 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 augmentation des sentiments de fatigue et de besoin de sommeil. Les niveaux d'adénosine diminuent pendant le sommeil.
Les chercheurs ont donné à la fois des larves de poisson zèbre normales et des doses de larves déficientes en mélatonine d'un médicament qui stimule l'adénosine. Les deux groupes de poissons ont réagi de manière très différente. L'adénosine n'a eu aucun effet sur les larves de poisson zèbre normales. 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, dans des modèles comme les poissons qui étaient capables de produire de la mélatonine.
Cette phase de leur expérience suggère qu'une fonction 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 peut être un pont entre les deux systèmes puissants qui régissent le sommeil: le système circadien et le système de sommeil homéostatique. Nous savons que ces deux systèmes exercent une influence sur le sommeil et créent ensemble notre cycle fondamental de 24 heures d'une longue période de sommeil consolidée suivie d'une longue période d'éveil. Mais la science n'a pas encore établi ou découvert un lien direct et concret entre ces deux systèmes. Cette recherche offre beaucoup de nouveaux détails sur la façon dont la mélatonine peut réellement fonctionner au nom du sommeil, ainsi que la première preuve d'une connexion directe entre nos deux systèmes de sommeil.
Ensuite, nous examinerons les découvertes scientifiques récentes pour comprendre comment la mélatonine peut influencer la santé et la maladie, et de nouvelles possibilités thérapeutiques pour la mélatonine.
Fais de beaux rêves,
Michael J. Breus, PhD
Le Docteur du sommeil ™
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