La melatonina (N-acetil-5-metoxitriptamina) es una hormona secretada principalmente por la glándula pineal o epífisis y también producida, pero en cantidades mucho menores, por la retina. La enzima clave en esta síntesis es la N-acetiltransferasa (NAT), cuya actividad es elevada durante la fase oscura, lo que explica la elevada secreción nocturna de la hormona. El ritmo circadiano de la melatonina se genera en los núcleos supraquiasmáticos, el reloj biológico de nuestro cuerpo. Este reloj funciona rítmicamente y es impulsado por sincronizadores ambientales. Según el momento de la exposición, la luz tiene dos efectos sobre la secreción de melatonina: o bien suprime completamente la secreción de la hormona, o bien desplaza el pico de secreción (o la fase) según la llamada curva de respuesta de fase, ya que la exposición a la luz por la mañana adelanta la fase, mientras que por la tarde retrasa la fase del ritmo. La melatonina tiene las propiedades opuestas. La melatonina es, por tanto, un transductor de la señal luminosa que da al organismo una indicación de la duración del día y de la noche. La melatonina exógena también permite la sincronización de ciertos ritmos circadianos, como la temperatura corporal. Debido a sus propiedades farmacológicas, las investigaciones actuales se centran en las propiedades de la melatonina (y la luz) como agente de resincronización en diferentes situaciones de desincronización como el envejecimiento, el trabajo por turnos, el trabajo nocturno, los síndromes de sueño con adelanto o retraso de fase, el jet lag, … Además, las fuertes propiedades antioxidantes (superiores a las de la vitamina E) y oncostáticas de la hormona sugieren un papel en los casos en los que su secreción está bloqueada, en particular por la luz, como en el caso de las personas que trabajan exclusivamente de noche (y, por lo tanto, expuestas a la luz) y durante un largo período de tiempo, para las que el riesgo relativo de cáncer de mama resultó ser significativamente mayor (RR entre 1,1 y 1,6 con p. < 0,05) en tres estudios epidemiológicos recientes. Sin embargo, se necesitan más estudios para validar estos resultados.