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Les mouches confirment l’existence d’un sixième goût, l’alcalin | Science

Les mouches confirment l’existence d’un sixième goût, l’alcalin |  Science

Les mouches ont plus de goût que les humains. Ces derniers, et tous les mammifères, ont des récepteurs sur leur langue pour le sucré, le salé, l’amer et l’acide. Il y a quelques décennies l’existence d’autres spécifiques à l’umami a été découverte. Maintenant, un groupe de scientifiques a montré que la mouche des fruits (Drosophile melanogaster) détecte ce qui serait un sixième goût, alcalin. Typique des substances qui, comme la soude caustique, ont un pH élevé, cette capacité à le détecter leur donnerait un avantage pour éviter les aliments et les environnements potentiellement dangereux.

Avant que l’homme ne lui confère une autre fonction culturelle (la jouissance), le sens du goût était gestionnaire de la rareté. Les animaux sont programmés pour avoir faim et le goût leur donne des indices sur la valeur nutritive d’un aliment. Mais ce sens sert aussi de sentinelle : il avertit qu’un composé peut être en mauvais état et être nocif. La physiologie et la chimie de tous les êtres vivants se développent dans des milieux au pH neutre (valeur de 7). Les substances extrêmement acides (acide chlorhydrique, avec son pH 0, par exemple) compliquent la vie. Mais la même chose se produit avec les très alcalins (une base comme l’hydroxyde de sodium a un pH de 14). Cependant, alors que d’autres animaux tels que les chats sont soupçonnés de détecter également le goût de base, il n’a été démontré que dans une sorte de coléoptères.

À la courte liste, il faut ajouter la mouche des fruits. Des scientifiques de l’Université de Californie, de l’Académie chinoise des sciences et de la Centre Monell pour les sens chimiques (États-Unis) ont découvert qu’il possédait des récepteurs spécifiquement dédiés à la détection du goût de base. Cette drosophile est l’un des animaux les plus communs dans les laboratoires. Son génome est composé d’un peu plus de 15 000 gènes (l’homme en possède un peu plus de 20 000). Il sert de modèle pour étudier de nombreuses maladies humaines et la première carte d’un cerveau larvaire a été récemment créée. Mais même si tous ses gènes ont été identifiés, la fonction de la plupart d’entre eux est inconnue.

Ce que ces chercheurs ont publié dans la revue scientifique Métabolisme naturel a été la découverte dans cette botte de foin génétique d’un gène baptisé alkacar il cache les instructions pour détecter l’alcalinité d’une substance.

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“Les mouches détectent différentes saveurs en utilisant principalement des neurones récepteurs du goût (RGN), analogues aux cellules réceptrices du goût humaines, présentes sur le labelle, équivalent à notre langue”, explique Yali Zhang, biochimiste au Monell Center et auteur principal de la découverte. “De plus, ils utilisent également le NRG du tarse de leurs pieds pour détecter les substances gustatives.” C’est-à-dire que lorsqu’ils atterrissent, ils savent si cette substance est douce, acide… ou alcaline, comme vous l’avez vu maintenant.

mouches mutantes

Pour le savoir, ils ont utilisé la technique de modification génétique CRISPR, obtenant des dizaines de mouches mutantes auxquelles manquait un certain gène qu’ils présumaient être lié aux sens (l’un des auteurs, Craig Montell, de l’Université de Californie, a passé des années identifiant les récepteurs sensoriels des mouches des fruits). Ils ont donc déposé devant les mouches deux gouttes, l’une de glucose et l’autre avec le même sucre, mais auxquelles ils ont ajouté de la soude caustique, l’une des bases les plus alcalines qui soit. Tous les insectes dont les gènes n’ont pas été manipulés ont choisi la solution sucrée, évitant la basique. La même chose s’est produite avec presque tous les mutants, à l’exception de certains qui avaient bloqué l’expression d’un gène de fonction inconnue appelé CG12344. Ceux-ci ont réduit l’aversion naturelle pour les substances alcalines. Ils ont même préféré les gouttelettes d’hydroxyde de sodium si sa concentration n’était pas très élevée.

Comme il y avait la possibilité que cette attraction soit due au sel du composé (sodium), ils en sont venus à créer des mouches avec une double mutation, une pour qu’elles ne soient pas repoussées par l’hydroxyde et une autre pour qu’elles ne perçoivent pas le goût salé . Encore une fois, ces drosophiles n’ont toujours pas évité la solution alcaline. Dans leur empressement à exclure des explications alternatives, ils ont observé comment les différentes mouches étendaient ou rétractaient leur trompe, le genre de trompe qui se termine dans le labelle et qu’elles utilisent pour se nourrir. Les mouches mutantes ne l’ont pas ramassé lorsqu’elles ont détecté la substance à pH élevé. Pour exclure que cela soit dû au composé lui-même, qui est très alcalin, ils ont répété les tests avec une autre base, le carbonate de sodium, avec un pH plus bas. Ils ont de nouveau obtenu les mêmes résultats. Dans une autre série d’expériences déjà extrêmes, ils ont manipulé les neurones gustatifs alcalins de divers insectes avec de la lumière en utilisant l’optogénétique, de telle sorte que lorsqu’ils étaient vivement éclairés par la partie rouge du spectre, ils étaient excités. Cette activation a fait que les insectes préfèrent non seulement la saveur de base, mais évitent également la saveur sucrée.

Lorsque nous activons les neurones récepteurs du goût en les exposant à la lumière rouge, les mouches perçoivent le goût du saccharose comme alcalin, elles rejettent donc le saccharose.”

Yali Zhang, biochimiste au Monell Chemical Senses Center (États-Unis)

«Lorsque nous activons les NRG en les exposant à la lumière rouge, les mouches perçoivent le goût du saccharose comme alcalin, elles rejettent donc le saccharose qui, dans des conditions normales, leur serait attrayant. Cela indique que le goût alcalin peut supprimer le goût sucré », explique Zhang. “Lorsque vous ajoutez quelque chose d’amer, comme de la caféine, à une tasse de lait au chocolat, cela diminue son goût sucré et le rend même amer car la caféine supprime le goût sucré”, compare-t-il. Zhang et ses collègues avaient obtenu le droit de renommer le gène CG12344 en alka. Ils l’avaient identifié, trouvé sa fonction et montré comment les mouches goûtent l’alcalinité.

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Toutes les substances alcalines ne sont pas nécessairement toxiques, mais la plupart le sont. “Le pH est important pour tous les organismes vivants, car ils ont besoin que leur nourriture ait des plages de pH spécifiques pour vivre”, se souvient Zhang. “En outre, il joue un rôle essentiel dans le métabolisme, la physiologie et la nutrition des organismes, car de nombreux processus biologiques, tels que les réactions enzymatiques, nécessitent des niveaux de pH précis (un pH de 7,4) pour se produire”, ajoute-t-il. . Les bases ou substances alcalines sont largement présentes dans les écosystèmes et “une forte alcalinité est physiologiquement nocive, provoquant une alcalose”, conclut-il.

Les humains l’ont perdu, mais dans le reste du monde animal, si vous ne détectez pas un composé toxique, vous mourez.”

Juan Alcañiz, chercheur à l’Institut des neurosciences de l’Université Miguel Hernández

Juan Alcañiz, qui étudie les sens de D. melanogaster à l’Institut des neurosciences de l’Université Miguel Hernández, met en évidence la valeur sentinelle de ces récepteurs découverts. « Il ne s’agit pas seulement de nourriture. Les femelles doivent ensuite pondre leurs œufs et elles doivent éviter les milieux alcalins », se souvient-il. Cela peut donner un avantage évolutif et il est fort probable que ce qui a été découvert chez la mouche des fruits se retrouve aussi chez d’autres insectes et, pourquoi pas, chez les mammifères. Alcañiz, qui valorise la découverte d’un nouveau récepteur suffisant et spécifique pour l’alcalinité, attire l’attention sur le fait que le goût est un sens tellement essentiel qu’il n’y a pratiquement pas de pathologies du système gustatif. “Les humains l’ont perdu, mais dans le reste du monde animal, si vous ne détectez pas un composé toxique, vous mourez.”

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La difficulté est de savoir si ce que possède la mouche des fruits est également présent chez l’homme. La logique du goût des uns et des autres est similaire : les cellules gustatives détectent les mêmes molécules en envoyant une série de signaux au cerveau. Mais les récepteurs des insectes et des mammifères n’y sont pour rien. Francisco Martín étudie la physiologie moléculaire du comportement à l’Institut Cajal (CSIC). «Il faut espérer que cela se produira aussi chez l’homme. Mais le mécanisme de la mouche n’est pas utilisé par les humains », soutient-il. Le canal qui est activé chez les mouches ressemble, mais de très loin, à un canal dans les cellules humaines, qui n’a rien à voir avec le goût. “Les vertébrés n’ont même pas le gène de la mouche”, ajoute-t-il. Alcañiz et Martín conviennent que cette nouvelle découverte ouvre la voie à la recherche de ces récepteurs de base chez l’homme.

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