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Dernière mise à jour : Mai 2018

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Réseau NACRe

Equipe NACRe 05 : Goût et olfaction : de la molécule au comportement

Centre des Sciences du Goût et de l’Alimentation (CSGA), UMR 1324 INRA, UMR 6065 CNRS, Université de Bourgogne Franche-Comté - Cancéropôle GE

Dr Marie-Chantal Canivenc-Lavier
© Inra, 2017
Une des missions du CSGA est de préciser les interactions entre sensorialité, alimentation et santé. Dans ce contexte, l'équipe s’intéresse notamment aux mécanismes moléculaires qui sous-tendent les perceptions chimio-sensorielles des molécules sapides et odorantes : action de composés naturels (flavonoïdes, phyto-oestrogènes, phyto-édulcorants) ou chimiques (édulcorants, xénobiotiques), évènements péri-récepteurs (rôle des enzymes du métabolisme des toxiques ; perturbations physiologiques).

Dr Marie-Chantal Canivenc-Lavier

CSGA - Inra – Bâtiment Le Magnen
17 rue Sully BP 86510
21065 Dijon cedex

Correspondante NACRe : Marie-Chantal Canivenc-Lavier
  

BELLOIR Christine

Ingénieur
Modèles cellulaires ; biochimie

BRIAND Loïc

PhD, HDR, responsable d’équipe
Récepteurs gustatifs

CANIVENC-LAVIER Marie-Chantal

PhD, HDR
Physiologie et Toxicologie sensorielle

FAURE Philippe

PhD, MCF
Biochimie et métabolisme

FOLIA Mireille

PhD, médecin-chirurgien ORL CHU
Chirurgie maxillo- et cervico-faciale

HEYDEL Jean-Marie

PhD, HDR, Pr
Pharmacotoxicologie, métabolisme et système olfactif

MENETRIER Franck

Assistant Ingénieur
Immuno-Histologie et biologie cellulaire

NEIERS Fabrice

PhD, MCF
Biochimie, enzymologie et gustation

Approche spécifique de la thématique

Les perceptions olfacto-gustatives sont étroitement corrélées aux secrétions environnantes (salive, mucus), lesquelles protègent les organes sensoriels et favorisent l'accroche des substrats sur les récepteurs. Les perceptions sensorielles reposent sur l’intégration de signaux internes (nutriments, neuropeptides, hormones) et/ou externes (stimuli sensoriels, stress, produits chimiques). Ainsi, des troubles olfacto-gustatifs peuvent résulter d’altérations du flux et/ou de la composition salivaire lors de troubles métaboliques et/ou hormonaux (ex : diabète). Des modifications du profil protéique salivaire et/ou du mucus olfactif apparaissent comme des indices susceptibles de présumer de l’état de santé (obésité, diabète, maladie de Crohn, cancer). Parmi ces protéines se trouvent des enzymes capables d'hydrolyser les macronutriments, mais aussi des enzymes capables de transformer ou de transporter des molécules odorantes et sapides. Leur sensibilité à des traitements médicaux (chimiothérapie; hormonothérapie, anti-dépresseurs…), mais aussi à des facteurs environnementaux (polluants, stress), composants alimentaires (nutriments, microconstituants végétaux, contaminants) et physiologiques (état de santé) conduit à des changements olfacto-gustatifs partiels ou totaux qui peuvent impacter les perceptions sensorielles et les comportements associés.

La manière dont les récepteurs gustatifs des goûts « sucré », « umami » (perception du L-glutamate) et « amer » sont susceptibles d’orienter la perception sensorielle et les choix alimentaires est particulièrement importante et, du fait de leur expression dans les organes périphériques, leur intérêt dépasse la sphère orale. Au regard des données récemment rapportées dans la littérature, leur expression dans certains tissus semble associée à des dysfonctionnements physiologiques (diabète, obésité, cancer). Si l’expression des récepteurs au sucré et à l’amer dans les organes extra-oraux est maintenant bien établie, les mécanismes sont à ce jour peu connus. Certains composés, dont des anti-cancéreux, peuvent être aussi à l’origine de troubles de la prise alimentaire via une action sur les récepteurs gastro-intestinaux. Il est donc nécessaire de mieux comprendre les déterminants moléculaires et structuraux de la détection de diverses molécules et les mécanismes moléculaires de certains inhibiteurs du récepteur au goût sucré (T1R2/T1R3) ou de la spécificité des molécules amères sur les divers récepteurs du goût amer (T2Rs), des récepteurs différemment exprimés lors de cancers hormonaux (pancréas, ovaires, prostate..) et cibles potentiellement de médicaments amers, dont des agents anti-cancéreux. Ce volet est actuellement en expansion dans l’équipe.

Dans ce contexte, nous avons :

1) contribué à mettre en évidence un rôle significatif des enzymes du métabolisme des xénobiotiques (EMX) de la sphère orale dans la chimio-perception olfactive et gustative : ces EMX garantissent la sensibilité du système en favorisant la clairance rapide des molécules sensorielles ; les métabolites synthétisés peuvent également activer divers récepteurs et ainsi participer à l’image olfactive ou gustative globale, et moduler potentiellement leurs effets dans des organes périphériques  ;
2) montré l'impact d'une alimentation prénatale trop énergétique ou contaminée par des agents chimiques entraînant des perturbations endocriniennes et/ou métaboliques (pesticides, bisphénol A, phytoestrogènes, édulcorants) et/ou nutritionnels (régimes obésogènes ou prodiabétiques) sur le développement et l’expression de protéines salivaires, dont certaines sont impliquées dans les  perceptions olfacto-gustatives, le métabolisme oxydatif (GST), ou des agents proliférateurs (EGF) ;
3) précisé les mécanismes récepteurs et péri-récepteurs dans les systèmes neurosensoriels, dont l’implication des récepteurs olfacto-gustatifs, des EMX (UGT, GST) mais aussi de protéines plus spécifiques comme les lipocalines ou des kallikréines dont l’expression est associée à certains cancers ;
4) étudié la capacité de diverses molécules à activer (sucres, édulcorants, protéines sucrées) ou inhiber (inhibiteur chimique ou polypeptidique) le récepteur au goût sucré dont le rôle éventuel dans certains cancers digestifs est suspecté ;
5) mis au point des outils pour analyser les volatilomes y compris la détection et l’identification de métabolites marqueurs de cancers à partir de l'haleine de patients.

Méthodologie

Nous disposons de modèles biologiques simplifiés (modèles cellulaires, explants de tissus, échantillons de salive) et de tests de préférences (modèles animaux, hommes) qui nous permettent d'approcher les mécanismes mis-en-jeu au niveau des organes olfacto-gustatifs : l’implication des récepteurs, des EMX et d'autres protéines d’intérêt. Le métabolisme des métabolites volatils et plus globalement l’analyse des volatilomes reposent sur des techniques de spectrométrie de masse en temps réel (PTR-MS) et de chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse.

Nous utilisons également des modèles d’études in vivo pour approcher de manière intégrative et pluridisciplinaire 1) la régulation des récepteurs olfacto-gustatifs, 2) le métabolisme des molécules olfacto-gustatives, 3) les réponses olfacto-gustatives (seuils de sensibilité, préférences) et 4) la détection de marqueurs moléculaires (odorants) et biochimiques (protéines). Ces outils couplés à des techniques d'analyse d'organes (histologie, expression génique) sont des atouts pour développer des projets collaboratifs et interdisciplinaires : ils permettent d'explorer simultanément des effets sur des cibles de la sphère buccale associées à des troubles du comportement alimentaire et/ou d’autres fonctions physiologiques (détoxification, troubles métaboliques), dont certaines peuvent découler d’une empreinte fœtale.

Faits marquants

  • Des interactions métaboliques compétitives, par exemple avec les médicaments tels que les anticancéreux, peuvent affecter l’activité des EMX olfactives ou salivaires, entrainant potentiellement des troubles olfacto-gustatifs.
  • La modulation des préférences gustatives (sucré, salé, gras) par l’alimentation (régime caloriques, phyto-estrogènes, résidus chimiques) s’accompagnent d’une modification morphométrique des glandes salivaires et de leurs sécrétions exocrines (salive) pouvant se répercuter sur l’homéostasie buccale (ex : régime gras) et sur la prise alimentaire.
  • Des composés qui affectent la fertilité et favorisent le développement du cancer mammaire chimio-induit, affectent simultanément les fonctions endocrines de la glande sous-maxillaire et l’expression des récepteurs gustatifs, ainsi que les préférences gustatives.

Ces études, étendues à l’étude de l’impact d’autres composants alimentaires (édulcorants) ou médicamenteux, devraient permettre de mieux comprendre le rôle de ces évènements péri-récepteurs dans la régulation des perceptions sensorielles, et leur lien avec certains troubles neuroendocriniens et métaboliques associés aux cancers (diabète, obésité…).

Publications récentes dans la thématique Nutrition et Cancer

  • Hurot C, Brenet S, Buhot A, Barou E, Belloir C, Briand L, Hou Y. Highly sensitive olfactory biosensors for the detection of volatile organic compounds by surface plasmon resonance imaging  Biosens Bioelectron. 2018 Aug 31. pii: S0956-5663(18)30680-8. [Epub ahead of print] [Résumé PubMed PMID 30201334]
  • Morzel M, Brignot H, Ménétrier F, Lucchi G, Paillé V, Parnet P, Nicklaus S, Canivenc-Lavier MC. Protein expression in submandibular glands of young rats is modified by a high-fat/high-sugar maternal diet. Arch Oral Biol. 2018 Dec;96:87-95. [Résumé PubMed PMID 30205238]
  • Kouidhi W, Bergès R, Drouin G, Desmetz C, Auger J, El May M, Canivenc-Lavier MC. Post-weaning xenohormone intake affects adult rat submandibular gland in a sex-dependent manner. Oral Dis. 2018 Oct;24(7):1235-1246. [Résumé PubMed PMID 29863768]
  • Boudalia S, Belloir C, Miller ML, Canivenc-Lavier MC. Early endocrine disruptors exposure acts on 3T3-L1 differentiation and endocrine activity. Bioimpacts. 2017;7(2):83-9. [Résumé PubMed PMID 28752072]
  • Schoumacker R, Robert-Hazotte A, Heydel JM, Faure P, Le Quéré JL. Real-time monitoring of the metabolic capacity of ex vivo rat olfactory mucosa by proton transfer reaction mass spectrometry (PTR-MS). Anal Bioanal Chem. 2016 Feb; 408(6):1539-43. [Résumé PubMed PMID 26753976]
  • Faure P, Legendre A, Hanser HI, Andriot I, Artur Y, Guichard E, Coureaud G, Heydel JM. Odorant metabolism analysis by an automated ex vivo headspace gas-chromatography method. Chem Senses. 2016 Jan;41(1):15-23. [Résumé PubMed PMID 26446453]
  • Hanser HI, Faure P, Robert-Hazotte A, Artur Y, Duchamp-Viret P, Coureaud G, Heydel JM. Odorant-odorant metabolic interaction, a novel actor in olfactory perception and behavioral responsiveness. Sci Rep. 2017 Aug 31;7(1):10219. [Résumé PubMed PMID 28860551]
  • Phrakonkham P, Brouland JP, Saad HE, Bergès R, Pimpie C, Pocard M, Canivenc-Lavier MC, Perrot-Applanat M. Dietary exposure in utero and during lactation to a mixture of genistein and an anti-androgen fungicide in a rat mammary carcinogenesis model. Reprod Toxicol. 2015 Jul;54:101-9. [Résumé PubMed PMID 24915137]
  • Marcion G, Seigneuric R, Chavanne E, Artur Y, Briand L, Hadi T, Gobbo J, Garrido C, Neiers F. C-terminal amino acids are essential for human heat shock protein 70 dimerization. Cell Stress Chaperones. 2015 Jan;20(1):61-72. [Résumé PubMed PMID 25030382]

Dans des journaux et ouvrages francophones

  • Canivenc-Lavier MC et Lavier E. Bien Manger pendant un cancer. Hachette, 2017