Comment perçoit-on les goûts et les odeurs des aliments ?

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A l'INRA de Jouy-en-Josas, les chercheurs du laboratoire « Neurobiologie de l'olfaction et de la prise alimentaire », NOPA, que dirige Roland Salesse, étudient les mécanismes de l'olfaction et de la gustation. Les chercheurs s'intéressent en particulier aux récepteurs sensoriels olfactifs et gustatifs. Dans ce cadre, ils ont réalisé un « nez électronique » et évaluent par ailleurs la sensibilité gustative des individus.

Un aliment n'est pas seulement perçu par les papilles gustatives de la langue, mais aussi par les neurorécepteurs olfactifs situés au fond des fosses nasales. En effet, lors de la mastication, les odeurs des aliments remontent de la bouche vers le nez. Les substances volatiles peuvent alors atteindre l'épithélium olfactif où des millions de neurorécepteurs les détectent. Ces neurones consacrent une partie de leurs gènes à commander la synthèse de protéines, qu'ils placent dans la membrane de leurs cils. Situées en surface, ces protéines jouent le rôle de récepteurs. Une protéine réceptrice peut détecter une famille de molécules odorantes, soit entre 3 et 20 molécules odorantes. Comme il y a environ 350 récepteurs identifiés, cela rend possible, par combinaison, la détection de millions d'odeurs, une même molécule odorante pouvant être perçue par plusieurs récepteurs.

Un signal naît du contact de la molécule odorante avec la membrane des cils du neurone. Une série d'événements chimiques et électriques engendre ensuite un influx nerveux, base du message apporté au bulbe olfactif à l'entrée du cerveau. Les chercheurs de NOPA ont pour objectif de comprendre comment le message chimique des odeurs et des goûts se transforme en message nerveux compréhensible par le cerveau. La question du codage olfactif (identification de quels gènes codent pour quelles protéines réceptrices) est également une activité centrale du laboratoire.

Par ailleurs, les chercheurs de NOPA décryptent les liens qui existent entre la quantité de nourriture ingérée et cette perception olfacto-gustative. Ces liens se traduisent par des situations que chacun a pu expérimenter. Ainsi, quand on est affamé, on est particulièrement sensible aux odeurs, mais quand on est rassasié, on ressent un certain écœurement. Cependant, la variété renouvelle l'intérêt. Par exemple, si on nous présente quelque chose de nouveau, on va se remettre à manger, alors qu'on n'a plus faim. L'enjeu est de savoir comment la détection de la quantité de nourriture ingérée se conjugue aux préférences alimentaires, autrement dit, comment outrepasse-t-on les réactions biologiques?

Un "nez artificiel" de dernière génération

Dans le cadre du projet de recherche européen SPOT-NOSED, des chercheurs de NOPA ont mis au point un prototype de "biosenseur" ou "nez électronique" miniaturisé. Le principe du biosenseur repose sur la reproduction artificielle du mécanisme de détection d'une molécule odorante par un récepteur olfactif. Les chercheurs ont ainsi utilisé des récepteurs olfactifs de mammifères qu'ils ont fait produire par des cellules de levure. C'est justement l'équipe de l'INRA qui a mis au point une nouvelle méthode, plus performante, d'expression et de préparation des récepteurs olfactifs dans la levure. Les chercheurs n'utilisent donc pas la cellule entière, qui a une durée de vie limitée, mais uniquement son système capteur. Les biosenseurs sont réalisés en déposant ces protéines spécifiques, portées par des nanovésicules, sur une nanoélectrode.

Dans l'avenir, la combinaison de plusieurs molécules de réception permettra de détecter une grande variété d'odeurs. Des applications possibles pourraient concerner la sécurité alimentaire et le contrôle qualité, la protection de l'environnement (qualité de l'air et de l'eau, lutte contre les mauvaises odeurs), le diagnostic médical (diabète, schizophrénie, cancer), la détection de produits toxiques, d'explosifs, de drogues, etc.

Autant d'individus, autant de perceptions différentes

Pour comprendre comment fonctionne le goût, les chercheurs de NOPA se sont intéressés aux paramètres qui déterminent le goût. Aucun individu ne perçoit la même sensation pour une même molécule. L'étendue de la variété des saveurs pour chacun est vaste, bien que la sémantique n'identifie que des composés purs chimiquement utilisés quotidiennement ("sucré" pour dire "qui a le goût du sucre" ou "salé" pour dire "qui a le goût du sel", etc.) mais nul ne sait décrire ce qu'il perçoit. Là encore, les scientifiques recherchent les récepteurs impliqués dans le goût. Quelques dizaines de récepteurs sont identifiés à ce jour, moins que pour l'olfaction, mais les recherches ont aussi débuté plus tardivement. Les chercheurs de NOPA travaillent en particulier sur les récepteurs qui détectent le glutamate, une substance présente naturellement dans les aliments et employée par l'industrie agroalimentaire pour réhausser le goût.

Les personnes âgées se plaignent de perdre le goût des aliments. Pourtant, les mesures de la sensibilité gustative et de l'intensité du goût réalisées par les chercheurs de NOPA, montrent qu'il n'y a pas d'effet de l'âge mais que la sensibilité gustative diminue avec le nombre de dents extraites ou traitées et dont le nerf est extrait. A partir de sept à neuf dents manquantes, cette sensibilité diminue progressivement (*). Explications : langue et dents ont des nerfs qui convergent sur des neurones communs. Ils réunissent ainsi des signaux de texture et des signaux d'origine chimique dans les mêmes zones cérébrales. La sensibilité texturale détectée par les dents permettrait d'exacerber la sensation chimique du goût. Dans tous les cas, on perd rarement définitivement le goût, car il est peu probable d'endommager en même temps les huit nerfs gustatifs qui entrent en jeu. Cependant, les mesures montrent aussi que certaines personnes, comme les malades sous traitement chimiothérapique ou sous polymédication et les fumeurs, voient leur sensibilité gustative diminuer.

Ces conclusions sont basées sur des mesures quantitatives de sensibilité gustative. Les chercheurs soumettent des volontaires à des tâches extrêmement simples (quel gobelet est le plus sucré ?) pour éliminer tous paramètres culturel, émotionnel, etc. Le dispositif comprend aussi une injection d'air dans le nez pour que le sujet ne sollicite pas son système olfactif. Les chercheurs obtiennent ainsi des données qui se révèlent comparables aux enregistrements directs des nerfs gustatifs.

Cigarette et goût, la mauvaise entente

Les fumeurs perdent le goût, mais ils le récupèrent avec l'arrêt de la cigarette. Pour les encourager, on peut mesurer régulièrement cette récupération. Des chercheurs de NOPA ont ainsi mis au point un "électro-gustomètre". Il mesure la quantité de courant nécessaire pour déplacer sur la langue une quantité de cations (ions chargés positivement) suffisante pour donner une réponse gustative. Il ne s'agit pas de tester la réponse au sucré ou au salé, mais de vérifier si la voie sensoriale gustative fonctionne (c'est-à-dire la réponse physiologique entière, de la cellule aux intermédiaires cérébraux). Le test se déroule en 15 minutes sur 9 points de la langue.

(*) BOUCHER Y, FARHANG F, ARVY M-P, AZÉRAD & FAURION A. 2006 Taste deficits related to dental treatments as assessed by electrogustometry (EGM) on the lingual surface in man, European Journal of Oral Science, 114:456-464.

Bio express :

Annick Faurion travaille sur la physiologie du goût depuis 1974. Elle a créé le master "goût et innovation" à l'université de François Rabelais de Tours. Elle est présidente de l'European Chemoreception Research Organization.

Roland Salesse a commencé ses recherches comme spécialiste des récepteurs des hormones gonadotropes (celles qui ciblent testicule et ovaire pour contrôler la reproduction). En 2003, il a créé le laboratoire « Neurobiologie de l'olfaction et de la prise alimentaire » qu'il dirige depuis. Il anime le groupe de réflexion « AromAgri » de l'INRA, club de réflexion et d'animation des chercheurs qui effectuent des études moléculaires, cellulaires, neurophysiologiques, comportementales et sensorielles des sens chimiques, appliquées à l'alimentation, aux relations sociales, à la reproduction, à l'agriculture, à l'environnement et à la santé. Il est par ailleurs membre permanent du forum européen des sciences de la vie (ELSF), qui a pour but de promouvoir les recherches biologiques, médicales et biotechnologiques auprès du public et des décideurs. Il est aussi fortement impliqué dans le projet de création du centre de culture scientifique, technique et industrielle (CCSTI) du Plateau de Saclay.

En savoir plus sur le programme européen SPOT-NOSED

(Roland Salesse (olfaction) et Annick Faurion (gustation) - Unité mixte de recherche "Neurobiologie de l'olfaction et de la prise alimentaire" (NOPA) INRA-Université Paris 11 - Centre INRA de Jouy-en-Josas)

SOURCE : Service Presse INRA

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