C’est avec surprise que l’on a découvert que les mitochondries, qui sont les centrales énergétiques des cellules, synthétisent également la mélatonine, un puissant antioxydant ciblé sur les mitochondries. L’enzyme de synthèse de la mélatonine, la sérotonine N-acétyltransférase (SNAT), a été trouvée dans la matrice et dans l’espace intermembranaire des mitochondries.
Nous émettons l’hypothèse que la synthèse de la mélatonine a lieu dans la matrice en raison de la disponibilité du substrat (N-acétyl coenzyme A), tandis que l’espace intermembranaire peut servir de réservoir de recyclage de la SNAT pour réguler le rythme circadien de la mélatonine. Une autre surprise a été de constater que les récepteurs membranaires de la mélatonine, notamment MT1 et MT2, étaient également présents dans les mitochondries. Les effets protecteurs de la mélatonine contre les lésions neuronales induites par l’ischémie/reperfusion cérébrale se sont avérés être principalement médiés par les récepteurs mitochondriaux de la mélatonine plutôt que par les récepteurs membranaires de la surface cellulaire, ce qui est contraire au principe classique. En outre, une enzyme métabolique de la mélatonine a également été identifiée dans les mitochondries. Cette enzyme peut convertir la mélatonine en N-acétylsérotonine pour renforcer les effets antitumoraux de la mélatonine.
Les mitochondries sont donc le générateur, le champ de bataille et les sites métaboliques de la mélatonine. La signification biologique de l’association étroite entre les mitochondries et la mélatonine devrait faire l’objet d’études approfondies.