La mélatonine a été découverte en 1958 par Aaron Lerner lorsqu'elle a été isolée de la glande pinéale des bovins. Il s'agit de la principale hormone sécrétée par la glande pinéale, bien qu'elle ait également été trouvée dans d'autres parties du corps, notamment la rétine, la moelle osseuse, les plaquettes, la peau, les lymphocytes, le cervelet et le tractus gastro-intestinal. Dans ce dernier, il a été identifié que les cellules entérochromaffines peuvent synthétiser et libérer la mélatonine, dont la sécrétion semble être influencée par l'apport alimentaire, en particulier par le tryptophane, un acide aminé clé dans sa production(Tordjman et al. 2017).
La mélatonine à libération immédiate est rapidement absorbée par l'organisme, atteignant sa concentration maximale 20 à 120 minutes après l'ingestion. Cependant, en raison de sa courte demi-vie (40-50 minutes), son effet se dissipe rapidement, empêchant un apport continu tout au long de la nuit.
Pour prolonger son action, certains compléments alimentaires contiennent de la mélatonine à libération prolongée, destinée à maintenir des niveaux stables tout au long de la nuit. Cependant, cette formulation n'est pas efficace pour les personnes qui ont des difficultés à s'endormir, car son absorption est plus progressive.
Une méta-analyse(Wade et al., 2011) a comparé les deux versions et a conclu que la mélatonine à libération immédiate était plus efficace pour l'endormissement, tandis que la mélatonine à libération prolongée était plus efficace pour le maintien d'une bonne nuit de repos.