Le goût est important pour les mouches des fruits, tout comme pour les humains : comme les humains, les mouches ont tendance à rechercher et à consommer des aliments au goût sucré et à rejeter les aliments au goût amer. Cependant, on sait peu de choses sur la façon dont les goûts sucrés et amers sont représentés par les circuits cérébraux qui relient la sensation au comportement.
Dans une nouvelle étude publiée dans Biologie actuelledes chercheurs de l’Université Brown ont décrit comment ils ont développé une nouvelle technique d’imagerie et l’ont utilisée pour cartographier l’activité neuronale des mouches des fruits en réponse aux goûts sucrés et amers.
« Ces résultats montrent que la façon dont les cerveaux des mouches encodent le goût des aliments est plus complexe que prévu », a déclaré l’auteur de l’étude, Nathaniel Snell, qui a obtenu son doctorat. en neurosciences de Brown en 2021 et a mené la recherche dans le cadre de sa thèse.
Tout aussi importante que les découvertes des chercheurs est la méthode qu’ils ont utilisée, a déclaré Gilad Barnea, professeur de neurosciences à la Warren Alpert Medical School de Brown et directeur du Center for the Neurobiology of Cells and Circuits au Carney Institute for Brain Science de l’université.
Pour en savoir plus sur les processus cérébraux qui régissent la réaction des mouches aux sensations gustatives, Barnea, Snell et un groupe d’étudiants diplômés et de premier cycle du laboratoire de Barnea ont développé une nouvelle technique d’imagerie appelée « trans-Tango (activité) ». Il s’agit d’une adaptation du trans-Tango, une technologie polyvalente inventée par le laboratoire Barnea qui est utilisée pour tracer les circuits neuronaux dans le cerveau. Barnea a déclaré que le trans-Tango (activité) amène la compréhension à un nouveau niveau en révélant comment des neurones spécifiques dans les circuits réagissent aux stimuli.
La réponse cérébrale aux stimuli est comme un relais, a expliqué Barnea : Le « bâton » passe d’un neurone à l’autre, puis au suivant, et ainsi de suite. Les techniques précédentes pouvaient identifier un neurone avec le bâton, mais pas qui avait donné le bâton à ce neurone.
« Trans-Tango (activité) nous a permis d’examiner de manière sélective les neurones de second ordre dans le circuit, afin que nous puissions nous concentrer sur la façon dont ils réagissent aux goûts sucrés et amers », a déclaré Barnea.
Parce que la réaction aux goûts sucrés et amers est si différente, les chercheurs s’attendaient à ce que l’activité neuronale le long des circuits médiant ces réactions soit également totalement disparate, a-t-il déclaré. Mais la trans-Tango (activité) a révélé un certain chevauchement de l’activité neuronale déjà dans les neurones de second ordre de ces circuits en réponse aux deux goûts.
Barnea a déclaré que certains des résultats peuvent montrer comment les mouches savent éviter une section particulière pourrie, toxique ou autrement mauvaise d’un aliment, par exemple. Dans l’ensemble, il a déclaré que les résultats de l’étude soulignent l’importance des processus sophistiqués et raffinés du goût.
« Vous devez vous rappeler que manger, ou se nourrir, est une activité dans laquelle vous, que vous soyez une mouche ou un humain, ne pouvez pas faire d’erreur », a-t-il déclaré. « Si vous consommez quelque chose de mauvais pour vous, cela peut être préjudiciable. Quiconque a déjà payé cher après avoir mangé une mauvaise moule peut le confirmer. Ainsi, la capacité de savoir éviter certains aliments, voire certaines zones ou parties d’aliments, est importante. pour la survie de l’espèce. »
Une découverte a été particulièrement intrigante pour Barnea, non pas à cause de ce qu’elle disait sur la survie, mais de ce qu’elle révélait potentiellement sur le plaisir. Les neurones de second ordre ont répondu aux goûts amers non seulement lorsque les goûts ont été présentés, mais aussi lorsqu’ils ont été supprimés. Étonnamment, Barnea et ses collègues ont trouvé un certain chevauchement d’activité lorsque l’amer a été retiré et que le sucré a été présenté.
Barnea a déclaré que cela lui rappelait le concept d ‘«aponia», qui en grec ancien signifie «l’absence de douleur», et était considéré par les philosophes épicuriens comme le summum du plaisir.
« Le fait que nous voyons un neurone qui répond à la fois à la suppression du » mauvais « stimulus – goût amer – et à la présentation du » bon « stimulus – goût sucré – rappelle biologiquement ce concept philosophique », a déclaré Barnea, qui a ajouté que les recherches futures exploreront davantage cette réponse.
Quant à savoir pourquoi le sens du goût des insectes est important pour les humains, qui peuvent ressentir le goût différemment, Barnea a fait référence aux insectes qui trouvent les humains particulièrement attirants : « Comprendre ce qui motive les comportements gustatifs et olfactifs chez les moustiques, par exemple, est très important dans l’apprentissage comment diminuer leur effet sur les humains », a-t-il dit. « Notre étude peut ajouter une petite pièce à ce grand puzzle. »
L’étude montre comment une question de recherche peut donner une impulsion au développement d’une nouvelle technique scientifique qui peut ensuite être utilisée pour répondre à de nouvelles questions de recherche, et vice versa.
« Nous pensons que le trans-Tango (activité) peut être un outil utile non seulement pour étudier le fonctionnement du sens du goût, mais pour comprendre les circuits neuronaux en général », a déclaré Snell. « Les neurones sensoriels codent de nombreux types d’informations sur le monde, et comprendre comment ces informations sont relayées, transformées ou intégrées lorsqu’elles se déplacent des couches périphériques vers les couches plus profondes d’un circuit neuronal est une question centrale en neurosciences. Trans-Tango (activité) est parfaitement en mesure de répondre à de telles questions. »
Il a fallu plus de 20 ans à Barnea pour développer le trans-Tango au point où il pourrait être utilisé avec succès dans les mouches des fruits, a-t-il dit, mais seulement cinq ans pour que l’équipe développe et publie le trans-Tango (activité) – et des adaptations supplémentaires sont actuellement en travaux.
« Plus nous utilisons la technologie, plus elle s’améliore, et plus nous pouvons en tirer des leçons, et plus nous pouvons l’appliquer à des questions », a déclaré Barnea.
Nathaniel J. Snell et al, Représentation complexe de la qualité du goût par les neurones gustatifs de second ordre chez la drosophile, Biologie actuelle (2022). DOI : 10.1016/j.cub.2022.07.048