Neurohormone sécrétée par l'épiphyse sous le contrôle du noyau suprachiasmatique, à partir de la sérotonine. Sa sécrétion est inhibée par la lumière, en particulier dans les longueurs d'onde courtes captées par les cellules ganglionnaires à mélanopsine. Elle constitue avant tout un signal biologique de nuit et un chronobiotique, davantage qu'un hypnotique au sens pharmacologique.
L'EFSA a validé deux allégations : la réduction du temps d'endormissement, pour une prise de 1 mg peu avant le coucher, et l'atténuation des effets subjectifs du décalage horaire, pour au moins 0,5 mg pris juste avant le coucher le premier jour de voyage et les jours suivants à l'arrivée. L'effet chronobiotique dépend étroitement de l'heure d'administration par rapport au début de sécrétion endogène : une prise trop précoce ou trop tardive déplace l'horloge dans un sens ou dans l'autre. En France, un produit apportant 2 mg de mélatonine ou plus par dose journalière relève du médicament ; les compléments alimentaires doivent rester en deçà de ce seuil.
Points de vigilance. L'ANSES a publié en 2018 un avis relatif aux risques liés aux compléments alimentaires contenant de la mélatonine, à la suite de signalements de nutrivigilance. Elle recommande d'en éviter la consommation ou de solliciter un avis médical dans plusieurs situations : femmes enceintes ou allaitantes, enfants et adolescents, personnes épileptiques, asthmatiques, atteintes de maladies inflammatoires ou auto-immunes, sous traitement médicamenteux, ou devant conduire ou utiliser des machines. Les interactions concernent notamment les anticoagulants, les antihypertenseurs, les antidiabétiques et la fluvoxamine, inhibiteur du CYP1A2. La variabilité de teneur réelle des produits du marché a été documentée à l'étranger. Enfin, aucun conseil ne doit se substituer à l'exploration d'une insomnie chronique, d'un syndrome d'apnées du sommeil ou d'un trouble du rythme circadien, qui relèvent du médecin. Les mesures d'hygiène du sommeil et de gestion de l'exposition lumineuse restent la première ligne.