La nouvelle découverte donne un aperçu de la façon dont la langue conserve son sens du goût
Une nouvelle recherche au Centre médical de l'Université de Columbia (CUMC) a révélé comment les molécules spéciales aident la langue à communiquer avec le cerveau pour identifier le bon goût. À l'aide de cette connaissance, les scientifiques ont réussi à rewire le système de goût de la souris à percevoir les stimuli doux comme des goûts amers, et vice versa. La découverte fournit de nouvelles idées sur la façon dont la langue garde son sens du goût organisé malgré le roulement rapide des cellules dans ses papilles gustatives.
Les résultats ont été publiés aujourd'hui dans l'édition en ligne de Nature.
"Tous les goûts que nous expérimentons sont une combinaison de certaines ou de toutes les cinq qualités de goût basiques, donc il y a peu de marge d'erreur", a déclaré Charles S. Zuker, Ph.D., professeur de biochimie et de biophysique moléculaire et de neurosciences Howard Hughes Medical Institute Investigator chez CUMC et chercheur principal à l'Institut Zuckerman de Columbia. "La survie d'un organisme peut dépendre de sa capacité à distinguer les goûts attrayants comme les doux des aversifs comme les aigres et les amères".
Les humains perçoivent le goût à travers des milliers de minuscules organes sensoriels appelés papilles gustatives, qui sont principalement situés sur la surface supérieure de la langue. Chaque gâteau contient 50 à 100 cellules gustatives, qui contiennent des molécules, connues sous le nom de récepteurs, qui peuvent détecter chaque type de goût -; Sucré, amère, aigre, salé ou ouami (salé). Ces cellules de goût transmettent ensuite cette information de la langue au cerveau.
"La plupart des portions des circuits cérébrales qui régissent le goût sont câblées à la naissance, sauf dans la langue, où les cellules de nos papilles gustatives et des cellules réceptrices se connectent aux neurones gustatifs", a déclaré l'auteur co-chef Hojoon Lee, Ph.D., associé Chercheur scientifique au département de biochimie et biophysique moléculaire chez CUMC. "C'est un processus très dynamique. Les cellules de goût sont remplacées toutes les trois semaines et un type de récepteur peut être remplacé par un type différent. Chaque fois qu'une nouvelle cellule réceptrice du goût est faite, elle doit établir la bonne connexion avec le cerveau. "
Les chercheurs se demandent comment les bonnes connexions sont maintenues quand il y a tel chiffre d'affaires rapide et aléatoire des cellules gustatives. Ils ont émis l'hypothèse que lorsque les cellules réceptrices du goût sont produites, les cellules expriment probablement des signaux moléculaires dédiés qui attirent le bon complément des neurones gustatifs.
Pour identifier ces signaux, l'équipe CUMC a comparé l'expression génique des cellules réceptrices du goût, en se concentrant sur les deux types les plus dissemblables: amer et sucré. Les chercheurs ont constaté que les deux types de cellules de goût différaient de façon frappante dans leur expression des sémanhorines, une famille de protéines qui contribuent à la création de circuits neuronaux. Alors que les récepteurs amers exprimaient de grandes quantités de la variante de la Semaphorine 3A, les récepteurs doux exprimaient de grandes quantités de Semaphorine 7A.
Pour déterminer si ces molécules guident la connectivité récepteur-neurone du goût, l'équipe CUMC a génétiquement modifié deux types de souris: l'une dans laquelle les récepteurs amers ont exprimé la Semaphorine 7A, le type normalement produit par les récepteurs doux et un second dans lequel les récepteurs doux ont été modifiés Pour exprimer la Semaphorine 3A, le type produit par les récepteurs amers. Les chercheurs ont émis l'hypothèse que les récepteurs amers dans le premier modèle allaient maintenant activer les neurones doux tandis que les récepteurs doux dans le deuxième modèle se connecteraient aux neurones amers.
"C'est exactement ce que nous avons observé", a déclaré le Dr Lee. "Ce que cela signifie, c'est que les cellules réceptrices du goût déterminent leur propre connectivité en fournissant des signaux instructifs aux neurones".
Les chercheurs ont mené une expérience supplémentaire pour confirmer que les récepteurs avaient été rewired dans le cerveau en commutant les speraphorins. Les souris dont les récepteurs amers ont été conçus pour exprimer la sémanore douce ont été présentés à la fois avec de l'eau ordinaire et de l'eau de dégustation. Contrairement aux contrôles normaux, «les souris manipulées n'ont pas évité l'eau amère», a déclaré le docteur Lee.
Les chercheurs étudient actuellement les molécules de signalisation et la connectivité des récepteurs de goût aigres, salés et umami.
«Le système de goût nous donne une occasion unique d'explorer comment les liens entre les cellules gustatives et les neurones sont câblés et conservés, face au renouvellement aléatoire de nos cellules sensorielles», a déclaré le Dr. Zuker. "Des études étape par étape comme celle-ci nous aident à déchiffrer les règles de câblage d'un de nos sens les plus élémentaires".
