D'où vient la mélatonine, et les écrans la bloquent-ils ?

Les textes qui s'affichent pendant l'animation, à lire sans elle.

1. Le jour, la lumière parle à l'horloge
   Au fond de l'œil, quelques cellules de la rétine ne servent pas à voir. Elles contiennent un pigment, la mélanopsine, surtout sensible à la lumière bleue (pic à 479 nm). Elles envoient « il fait jour » à l'horloge du cerveau, le noyau suprachiasmatique, posé juste au-dessus du croisement des nerfs optiques (Berson, 2002 ; Bailes et Lucas, 2013).
2. Un long détour par le cou
   L'horloge ne parle pas directement à la glande pinéale, pourtant toute proche. Tout le chemin est fait de nerfs : un relais voisin (le noyau paraventriculaire), la moelle épinière jusqu'au haut du thorax, un relais du cou (le ganglion cervical supérieur), puis des fibres qui remontent le long des artères jusqu'à la glande. Le jour, l'horloge freine le premier relais avec un messager, le GABA, et tout le chemin reste presque muet (Moore, 1996).
3. Le soir, le frein se lève
   Quand la lumière baisse, l'horloge lâche le frein et un influx électrique parcourt les nerfs. La noradrénaline ne voyage pas le long du chemin : elle n'est libérée qu'au bout, par les fibres venues du cou, sur la glande pinéale. Elle se pose sur les récepteurs bêta de ses cellules, qui lancent leur chaîne de fabrication. Chez quelqu'un qui se couche à 23 h, cela commence vers 21 h (Klein, 2007).
4. Du tryptophane à la mélatonine
   La glande part du tryptophane, un morceau de protéine apporté par l'alimentation, qu'elle change en sérotonine. Une enzyme, l'AANAT, accroche alors un petit groupe à la sérotonine : c'est l'étape qui décide, et cette enzyme ne travaille presque que la nuit : chez le rat, son activité est multipliée par 10 à 100. Une dernière enzyme termine la mélatonine (Klein, 1972 ; Klein, 2007).
5. Rien n'est mis de côté
   La glande ne garde aucune réserve : la mélatonine traverse les membranes et sort dès qu'elle est faite, dans le sang et dans le liquide qui baigne le cerveau. Le niveau du sang suit donc la fabrication presque minute par minute. Il culmine entre 2 h et 4 h du matin, vers 80 à 120 pg/mL chez l'adulte, contre 10 à 20 le jour (Amaral et Cipolla-Neto, 2018 ; Yu, 2016 ; Claustrat, 2005).
6. Des récepteurs dans tout le corps
   La mélatonine agit sur deux récepteurs, MT1 et MT2, posés sur les cellules : des interrupteurs, pas des réserves. Dans l'horloge, ils confirment « c'est la nuit ». Dans les petits vaisseaux des mains et des pieds, ils les ouvrent : la chaleur sort et le centre du corps se refroidit un peu, ce qui accompagne l'endormissement. Il y en a aussi dans la rétine et le pancréas (Levoye, 2006 ; Kräuchi, 1997 ; Lyssenko, 2009).
7. Une lumière vive en pleine nuit
   Si une lumière vive s'allume à 3 h, l'horloge remet le frein : la noradrénaline s'arrête et l'enzyme AANAT est détruite (chez le rat, la moitié de son activité disparaît en 3 minutes environ). Comme rien n'est stocké, la mélatonine du sang baisse aussitôt, au rythme où le foie l'élimine : la moitié en 45 minutes environ, de 28 à 126 minutes selon les personnes (Gastel, 1998 ; Harpsøe, 2015).
8. Le matin, le foie fait le ménage
   Avec la lumière du matin, la fabrication s'arrête. Le foie transforme la mélatonine qui reste (avec l'enzyme CYP1A2), puis les reins rejettent le produit dans les urines : la 6-sulfatoxymélatonine. C'est elle qu'on dose dans les urines du matin pour savoir combien on en a fait pendant la nuit (Claustrat, 2005).

1. Une bougie à un mètre éclaire de l'ordre de 1 lux. Des chercheurs proposent de rester sous 10 lux à l'œil dans les 3 heures avant le coucher, et sous 1 lux pendant le sommeil (Brown, 2022).
2. Une pénombre de 10 lux, c'est déjà assez pour décaler un peu la mélatonine : chez 55 adultes, elle est arrivée 22 minutes plus tard à 10 lux, 77 minutes à 30 lux et 109 minutes à 50 lux (Phillips, 2019).
3. Dans l'étude de Chang (2015), une tablette à luminosité maximale donnait 32 lux à l'œil. Lue 4 heures avant le coucher, 5 soirs de suite, elle a freiné 55 % de la mélatonine du soir, l'a fait arriver plus de 1 h 30 plus tard et a allongé l'endormissement de près de 10 minutes, comparée à un livre papier.
4. Tenue près du visage à luminosité maximale, une tablette donnait environ 70 lux à l'œil et a freiné 19 % de la mélatonine au bout de 2 heures, chez 12 personnes (Nagare, 2019) : moins que ne le dit la courbe, faite avec la lumière de toute une pièce. La durée et la part du regard qu'occupe l'écran comptent aussi.
5. L'éclairage ordinaire d'une maison le soir, environ 140 lux, freinait déjà la mélatonine des enfants dans l'étude de Higuchi (2014). Chez 116 jeunes adultes, une lumière de pièce de moins de 200 lux a fait arriver la mélatonine plus tard chez 99 % d'entre eux et raccourci sa durée d'environ 90 minutes (Gooley, 2011).
6. À 580 lux, la mélatonine était freinée à 88 % chez des enfants de 9 ans environ, contre 46 % chez des adultes : presque deux fois plus (Higuchi, 2014, sur 5 enfants et 6 adultes).

1. La noradrénaline arrive
   La nuit, le bout du nerf libère de la noradrénaline sur la cellule. Elle se pose sur les récepteurs bêta de sa surface, qui font monter dans la cellule un petit messager, l'AMPc (AMP cyclique). Tant que la noradrénaline arrive, l'AMPc reste haut (Ganguly, 2001 ; Gastel, 1998).
2. Deux phosphates posés sur l'AANAT
   L'AMPc met en marche une autre enzyme, la protéine kinase A. Elle accroche un petit groupe chimique, un phosphate, à chaque bout de l'AANAT. Ces phosphates servent de poignées (Ganguly, 2001).
3. Un garde du corps : la protéine 14-3-3
   Les poignées permettent à une paire de protéines 14-3-3 d'envelopper l'AANAT. Ainsi tenue, l'enzyme accroche mieux la sérotonine, et une deuxième enzyme, l'ASMT, finit la mélatonine, qui sort aussitôt de la cellule. La 14-3-3 cache aussi les phosphates et protège l'AANAT de la destruction (Ganguly, 2001 ; Klein, 2007).
4. La lumière coupe le signal
   Une lampe s'allume en pleine nuit. L'œil prévient l'horloge, qui remet le frein sur le chemin nerveux (onglet 1) : la noradrénaline n'arrive plus, et l'AMPc retombe dans la cellule (Gastel, 1998).
5. La 14-3-3 lâche prise
   Sans AMPc, rien ne retient plus la 14-3-3 : elle lâche l'AANAT, et des enzymes appelées phosphatases retirent ses phosphates. Seule, l'AANAT ne travaille presque plus. Ce détail a été observé chez l'animal, dans la rétine, qui fabrique aussi de la mélatonine (Pozdeyev, 2006 ; Ganguly, 2001).
6. Le protéasome la découpe
   L'AANAT seule part au protéasome, un tonneau de la cellule qui découpe les protéines en petits morceaux. Chez le rat, l'activité de l'AANAT baisse de moitié en 3 minutes environ après l'allumage de la lampe, un des changements les plus rapides connus pour ce type d'enzyme. La glande cesse de fabriquer, et la mélatonine déjà dans le sang baisse de moitié en 45 minutes environ (Klein, 1972 ; Gastel, 1998 ; Harpsøe, 2015).
7. Le soir suivant, tout recommence
   Il n'y a pas de stock d'AANAT. Le soir suivant, la noradrénaline revient et la cellule doit fabriquer de nouvelles AANAT. Chez certaines espèces, le gène de l'AANAT est aussi beaucoup plus lu la nuit ; chez toutes, c'est surtout la protection contre le protéasome qui décide. On obtient un interrupteur qui s'éteint en quelques minutes (Ganguly, 2001 ; Klein, 2007).

1. Elle remet les horloges à l'heure
   Le soir, la montée de mélatonine dit à l'horloge du cerveau que la nuit commence. Prise en comprimé, elle déplace cette horloge : l'après-midi, elle l'avance ; juste après le réveil, elle la retarde (Burgess, 2010). Chez 6 personnes aveugles sur 7, dont l'horloge prenait du retard d'une demi-heure par jour faute de lumière, 10 mg chaque soir l'ont remise sur 24 heures (Sack, 2000). Dans 9 essais sur 10, prise vers l'heure du coucher à l'arrivée, elle a réduit le décalage horaire après 5 fuseaux horaires ou plus (Herxheimer, 2002).
2. Elle aide le corps à se refroidir
   La nuit, elle ouvre les petits vaisseaux des mains et des pieds : la chaleur sort et le centre du corps se refroidit un peu, ce qui accompagne l'endormissement (Kräuchi, 1997). Chez des jeunes femmes, bloquer la mélatonine de la nuit avec un médicament a réduit d'environ 40 % l'écart de température entre le jour et la nuit ; en donner le jour a fait baisser la température (Cagnacci, 1992). Elle prépare au sommeil sans l'imposer : en comprimé, l'endormissement n'a été raccourci que de 7 minutes en moyenne (Ferracioli-Oda, 2013).
3. Elle mesure la longueur des nuits
   Plus la nuit est longue, plus la mélatonine dure : sa durée donne la saison. Chez les mammifères qui se reproduisent à une saison précise, ce signal passe par l'hypothalamus et règle les hormones de la reproduction (Malpaux, 2001). Chez la brebis et la chèvre, un implant de mélatonine sous la peau avance la saison de reproduction (Chemineau, 1993). Chez l'humain, le signal est faible : chez 55 volontaires en bonne santé, elle a duré autant en hiver qu'en été (9,0 et 8,9 heures) ; chez 55 personnes atteintes de dépression saisonnière, plus longtemps en hiver (9,0 contre 8,4 heures) (Wehr, 2001).
4. Elle prévient le pancréas qu'il fait nuit
   Les cellules du pancréas qui font l'insuline portent des récepteurs de la mélatonine. Chez 21 femmes, 5 mg de mélatonine pris 15 minutes avant une boisson de 75 g de sucre ont fait monter le sucre du sang plus haut, le matin comme le soir ; le matin, c'est surtout parce que moins d'insuline sortait (Rubio-Sastre, 2014). Une variante courante du gène de son récepteur MT2 est liée au diabète de type 2 (Lyssenko, 2009). Les chercheurs discutent encore de savoir si c'est un frein utile ou gênant : tout dépendrait du moment où la mélatonine haute et le repas se croisent (Garaulet, 2020).
5. Antioxydant, cancer : encore débattu
   On lit souvent que la mélatonine protège les cellules de l'oxydation. Ces effets ont été vus surtout en laboratoire et chez l'animal (Reiter, 2016). D'après des calculs faits à partir des études chez l'animal, il faudrait chez l'humain des doses de l'ordre de 100 mg par jour, bien plus que les 2 à 10 mg des essais, et de grands essais restent à faire (Cardinali, 2024). Le travail de nuit est classé « probablement cancérogène » (CIRC, 2019) ; il freine nettement la mélatonine, mais son rôle dans le cancer n'est pas prouvé chez l'humain.

Autres textes de l'animation

• Mode nuit : sur une tablette à fond, 12 % de la mélatonine freinée au bout de 2 heures au lieu de 19 %, un écart trop petit pour être sûr chez 12 personnes (Nagare, 2019). La courbe ne bouge donc pas : la luminosité compte plus que la couleur.