La perception des goûts !
Notre comportement est régi par de nombreux sens, notamment
la gustation qui joue un rôle prépondérant et nous oriente pour nos choix
culinaires. Le goût constitue un des sens les plus complexes. La perception des
différents goûts se fait grâce à de nombreuses cellules sensorielles des
bourgeons gustatifs localisés sur la langue et le voile du palais.
La perception des différents goûts est importante puisqu’elle
permet par exemple de détecter les molécules sucrées et d’identifier les nutriments
riches en énergie. De même la détection du goût salé est de première utilité chez
l’homme puisqu'elle permet de maintenir l’homéostasie hydrominérale (maintien
du taux de sel dans le sang).
A l’inverse, la perception de l’amertume et de l’acidité
nous permet d’éviter respectivement des composés toxiques et de protéger l’organisme
contre une consommation d’acides très concentrés capables d’endommager les
tissus et la dentition.
Enfin, les différents goûts procurent aux aliments des
saveurs variées que nous dégustons avec plaisir !
Cet article à pour but de décrire au mieux les mécanismes
biologiques au niveau des cellules qui nous permettent d’appréhender ces
différents goûts.
Comment percevons-nous le goût salé ?
Le goût salé est principalement provoqué par les ions sodium
(Na+), mais aussi d’autres composés comme les sels de lithium ( ex : carbonate
de lithium Li2CO3,
citrate de lithium …) ou de potassium. Les détecteurs de goût
salé ne sont pas encore bien connus. Cependant deux canaux ioniques ont été
proposés pour sa perception, via l’entrée de sodium dans la cellule.
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| canal Na+ responsable du goût salé |
•Le premier canal proposé est
un canal sélectif aux ions sodium (Na+) c'est-à-dire qu’il ne laisse passer que
ces ions-là.
Il est appelé canal au sodium épithélial (ENaC = Epithelial Na
Channel) on le retrouve au niveau des cellules papillaires fongiformes
situées dans la partie inférieure de la langue.
Le canal ENaC est formé à partir
de trois sous-unités de poids moléculaire allant de 60 à 75 kDa (Le dalton (Da)
est l’unité de masse des atomes, 1Da correspond environ à la masse d’un atome d’hydrogène).
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| canal cationique de type TRPV1 |
C’est
un récepteur membranaire de nature protéique constitué par un enchaînement de
839 acides aminés et dont le poids moléculaire est de 94 938 kDa. Les TRPV1
sont constitués de 6 segments hélicoïdaux transmembranaires (qui traversent la
membrane plasmique). Un petit domaine hydrophobe (n’ayant
pas d’affinité avec l’eau) situé entre les segments S5 et S6 forme le pore du
canal, à travers lequel peuvent pénétrer les ions.
Le mécanisme par lequel une cellule répond à l'information qu'elle reçoit est appelé transduction de signal. Bien souvent, l'association du récepteur
avec son ligand (un ligand est une molécule qui se lie de manière
réversible sur une macromolécule cible ou protéine) modifie l'activité
de la cellule en activant au moins une voie de signalisation (mécanisme qui peut ou non impliquer des messagers secondaires, ex: perception du gout sucré).
Dans notre cas, l’accumulation des ions Na+ qui rentrent à l’intérieur de la cellule grâce à ces différents canaux provoque une dépolarisation de la membrane.
Cette dépolarisation de la membrane engendre un potentiel récepteur (PR) d’amplitude correspondante au stimulus appliqué (ici le codage de l’information se fait en amplitude). Ce PR est ensuite traduit en une salve de potentiel d’action (PA) via l'émission de neurotransmetteur par la cellule sensorielle. Le nombre de PA émis est directement relié à l’amplitude du PR : on passe d’un codage en amplitude à un codage en fréquence.
Dans notre cas, l’accumulation des ions Na+ qui rentrent à l’intérieur de la cellule grâce à ces différents canaux provoque une dépolarisation de la membrane.
Cette dépolarisation de la membrane engendre un potentiel récepteur (PR) d’amplitude correspondante au stimulus appliqué (ici le codage de l’information se fait en amplitude). Ce PR est ensuite traduit en une salve de potentiel d’action (PA) via l'émission de neurotransmetteur par la cellule sensorielle. Le nombre de PA émis est directement relié à l’amplitude du PR : on passe d’un codage en amplitude à un codage en fréquence.
Comment l’acidité est-elle perçue ?
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| canal à protons responsable du goût acide |
A l’inverse, la perception de l’acidité est directement liée
à la détection des protons (H+).
Là encore il semblerait que les récepteurs impliqués dans la réception des protons H+ soient des canaux ioniques comme par exemple le canal ASIC2 ( Acid-Sensing Ion Channel) sensible à l’acide de type 2 et les canaux HCN (Hyperpolarization activated cyclic nucleotide gated channels) qui s’ouvrent en réponse à une hyperpolarisation de la membrane.
Une autre hypothèse à été émise, selon laquelle les acides non dissociés passeraient directement à travers la membrane plasmique et seraient donc responsables d’une diminution du pH intracellulaire. Cette baisse de pH provoquerait la dépolarisation de la cellule entraînant la libération de calcium intracellulaire et au final la libération du neurotransmetteur.
Là encore il semblerait que les récepteurs impliqués dans la réception des protons H+ soient des canaux ioniques comme par exemple le canal ASIC2 ( Acid-Sensing Ion Channel) sensible à l’acide de type 2 et les canaux HCN (Hyperpolarization activated cyclic nucleotide gated channels) qui s’ouvrent en réponse à une hyperpolarisation de la membrane.
Une autre hypothèse à été émise, selon laquelle les acides non dissociés passeraient directement à travers la membrane plasmique et seraient donc responsables d’une diminution du pH intracellulaire. Cette baisse de pH provoquerait la dépolarisation de la cellule entraînant la libération de calcium intracellulaire et au final la libération du neurotransmetteur.
Par quels moyens percevons-nous l’amertume ?
Il faut
savoir qu’il existe un très grand nombre de molécules amères très diverses les
unes des autres en termes de taille et de structure chimique (ex : la
quinine, la caféine …).
Ces molécules sont détectées par une famille de
récepteurs découverte au début des années 2000, nommée T2R (taste receptor type
2).
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| cascade de réactions à l'origine de la perception de l'amertume |
La stimulation des récepteurs T2R entraîne l’activation des protéines G (gusducine) qui
leur sont associées. Dès lors il s’ensuit une cascade de réactions conduisant à
une augmentation de la concentration en inositol triphophaste (IP3) qui joue le rôle d'un messager et entraîne l’ouverture
de canaux calciques (laissant entrer les ions Ca++) ce qui provoque une
dépolarisation de la membrane puisque la concentration de calcium
intracellulaire augmente.
Dès lors des neurotransmetteurs sont libérés.
La perception du goût sucré.
Le récepteur mis en jeu dans la détection du goût sucré est composé de deux sous unités nommées T1R2 et T1R3. Ce récepteur permet de reconnaître les sucres naturels mais aussi les édulcorants de synthèse qui ont pourtant des propriétés chimiques bien différentes.
Là aussi, ce dimère est relié à une protéine G qui lorsqu'elle est stimulée, active la phospholipase C (PLC) qui à son tour hydrolyse le phosphatidylinositol pour aboutir après plusieurs réactions à de l'inositol triphosphate (IP3).
Cette molécule est reconnue par des récepteurs spécifiques localisés sur la membrane du réticulum endoplasmique de la cellule ce qui entraîne une libération de calcium du réticulum vers l'intérieur du cytoplasme.
Cette augmentation de la concentration en ions Ca++ est responsable d'une dépolarisation de la cellule (l'intérieur de la cellule devient chargé positivement). Or cette dépolarisation entraîne l'ouverture d'autre canaux ioniques et notamment les canaux TRPm5 (en effet ce canal est un canal activé par le voltage c'est-à-dire lorsqu'il y a augmentation de cation à l'intérieur de la cellule par exemple) qui laisse rentrer les ions sodium et calcium.
La dépolarisation qui résulte de l'influx de Na+ et de l'augmentation de la concentration intracellulaire en Ca++ permet la libération de neurotransmetteurs.
Là aussi, ce dimère est relié à une protéine G qui lorsqu'elle est stimulée, active la phospholipase C (PLC) qui à son tour hydrolyse le phosphatidylinositol pour aboutir après plusieurs réactions à de l'inositol triphosphate (IP3).
Cette molécule est reconnue par des récepteurs spécifiques localisés sur la membrane du réticulum endoplasmique de la cellule ce qui entraîne une libération de calcium du réticulum vers l'intérieur du cytoplasme.
Cette augmentation de la concentration en ions Ca++ est responsable d'une dépolarisation de la cellule (l'intérieur de la cellule devient chargé positivement). Or cette dépolarisation entraîne l'ouverture d'autre canaux ioniques et notamment les canaux TRPm5 (en effet ce canal est un canal activé par le voltage c'est-à-dire lorsqu'il y a augmentation de cation à l'intérieur de la cellule par exemple) qui laisse rentrer les ions sodium et calcium.
La dépolarisation qui résulte de l'influx de Na+ et de l'augmentation de la concentration intracellulaire en Ca++ permet la libération de neurotransmetteurs.
Afin de résumer toutes ces étapes voici un petit schéma explicatif :
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| perception du goût sucré |
1 - Fixation de molécules sucrés sur le récepteur
2 - Activation de la phospolipase C (PLC) grâce à la protéine G.
3 - Réactions en chaîne aboutissant à la formation d'inositol triphosphate (IP3) qui se fixe sur des récepteurs spécifiques (IP3R3) situé sur la membrane plasmique du réticulum endoplasmique.
4 - Ouverture de canaux calciques qui entraîne une augmentation de la concentration intracellulaire en calcium.
5 - Cette dépolarisation initiale active les canaux de type TRPm5 qui permettent l'entrée dans la cellule des ions sodium et calcium.
6 - Dépolarisation soudaine de la membrane plasmique.
7 - Libération de neurotransmetteurs.
2 - Activation de la phospolipase C (PLC) grâce à la protéine G.
3 - Réactions en chaîne aboutissant à la formation d'inositol triphosphate (IP3) qui se fixe sur des récepteurs spécifiques (IP3R3) situé sur la membrane plasmique du réticulum endoplasmique.
4 - Ouverture de canaux calciques qui entraîne une augmentation de la concentration intracellulaire en calcium.
5 - Cette dépolarisation initiale active les canaux de type TRPm5 qui permettent l'entrée dans la cellule des ions sodium et calcium.
6 - Dépolarisation soudaine de la membrane plasmique.
7 - Libération de neurotransmetteurs.
Sources:
les sciences du goût - biofuture (magasine)
the scientist - making sens of taste
http://www.cap-sciences.net/upload/Le_sens_du_gout.pdf
http://www.vetopsy.fr/sens/gout/gout_transd.php
neurosciences et cognition de Purves, Augustine, Fitzpatrick, Williams
les sciences du goût - biofuture (magasine)
the scientist - making sens of taste
http://www.cap-sciences.net/upload/Le_sens_du_gout.pdf
http://www.vetopsy.fr/sens/gout/gout_transd.php
neurosciences et cognition de Purves, Augustine, Fitzpatrick, Williams
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