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Imaginez si nous pouvions recâbler nos cerveaux pour que les goûts que nous recherchons habituellement deviennent désagréables, voire dégoûtants. De nouvelles recherches d’un groupe dirigé par le neuroscientifique Charles Zuker de l’Institut Zuckerman de l’Université de Columbia suggèrent que cela pourrait être possible. Sa recherche démontre que le cerveau est câblé pour générer des réponses à des goûts spécifiques, et les sentiments de plaisir ou de révulsion qui en résultent, se distinguent des qualités de goûts qui nous permettent de les identifier.

« Éteindre » une envie de sucre

Cette découverte pourrait éventuellement permettre aux scientifiques «d’éteindre» une envie de sucreries en modifiant ou en recâblant le cerveau ». Le groupe de Zuker a déjà démontré que les récepteurs sur la langue qui répondent à l’un des cinq goûts – doux, amer, salé, aigre et savoureux – envoient des signaux à des parties spécifiques du cortex, la région ultrapériphérique responsable des fonctions cognitives supérieures.

Différentes zones du goût, du cortex reçoivent des stimuli de différents types de récepteurs, créant des régions dédiées pour chaque goût. La stimulation directe de ces neurones à l’aide de protéines sensibles à la lumière activées par des câbles à fibres optiques – une technique appelée optogénétique – fait que les souris se comportent comme si elles éprouvaient des goûts bien précis. « Il suffit d’activer quelques centaines de cellules dans le cortex amer et l’animal pense non seulement qu’il est amer mais il exécute également tous les comportements associés, y compris le bâillonnement, le nettoyage de la bouche et ainsi de suite », explique Zuker. « Le message de ce que qu’était un aliment provient vraiment dans notre cerveau. »

8Projections neuronales du cortex doux (vert) et amer (rouge) se terminent vers des cibles distinctes dans l’amygdale dans le cerveau des souris.

L’amygdale intervient dans les systèmes de mémorisation des goûts

Cette nouvelle étude, publiée mercredi dans Nature, s’appuie sur ces résultats pour approfondir les circuits du goût du cerveau. Les chercheurs ont génétiquement modifié des souris pour produire des protéines fluorescentes dans les neurones-verts dans le cortex doux, et rouge dans le cortex amer. Ils ont ensuite retracé les connexions provenant de ces cellules vers d’autres régions. Ils s’intéressaient surtout à l’amygdale – une structure cérébrale impliquée dans le traitement de l’émotion et assignant des valeurs positives ou négatives à l’apport sensoriel.

La spécialisation dans différentes zones du cortex était remarquablement préservée – les cellules sucrées se connectaient principalement à une zone appelée amygdale basolatérale antérieure alors que les cellules amères étaient principalement liées à l’amygdale centrale. «Cette étude apporte un nouvel éclairage sur l’architecture positive et négative du goût», explique la neuroscientifique Kay Tye de l’Institut Picower pour l’apprentissage et la mémoire au Massachusetts Institute of Technology, qui n’a pas participé à l’étude. « La ségrégation des connexions douces et amères à travers différents noyaux amygdalaires était stupéfiante. »

Doux est un goût intrinsèquement attrayant qui induit des comportements appétitifs, tandis que l’amer est intrinsèquement désagréable. « Les saveurs amères signalent généralement les poisons, tandis que les saveurs sucrées signalent généralement des aliments caloriques », explique M. Tye. Les chercheurs ont estimé que les connexions qu’ils avaient révélées pourraient sous-tendre le rôle de l’amygdale dans l’attribution des goûts, qui modifie alors le comportement.

L’opto-génétique pour modifier les connexions

Pour tester cela, ils ont utilisé l’opto-génétique pour rendre les connexions amères ou douces dans les amygdales des souris activées en réponse à la lumière.En activant les connexions douces, les souris préféraient une cage alors que celles avec des connexions amères activées l’évitaient. Une expérience dans laquelle la lumière alluma le circuit sucré lorsque les souris buvaient de l’eau, poussa les animaux à boire furieusement alors que les connexions amères les empêchaient de boire. L’activation des cellules dans les amygdales de la souris était suffisante pour rendre l’eau au goût neutre attrayant ou dégoûtant.

L‘amygdale est essentielle pour déterminer les goûts

L’équipe s’est alors demandé s’il était possible d’outrepasser les réponses normalement provoquées par des goûts attrayants ou dégoûtants. Pour leur étude, ils ont donné aux souris une substance chimique amère (quinine) ou une solution sucrée (l’édulcorant artificiel AceX), puis ont surveillé le comportement des souris lorsqu’elles buvaient tout en activant leurs connexions amygdaliennes. En activant des connexions sucrées, les souris buvant de la quinine en buvaient plus, puis en activant les amers, transformant le goût sucré normalement attrayant en un goût horrible.

Ces résultats démontrent que l’amygdale est essentielle pour déterminer les goûts. «C’est un exemple unique d’un circuit prédéterminé et câblé qui, selon toute vraisemblance, répondait à une exigence simple, à savoir: je dois savoir ce qui est essentiel pour moi pour maintenir mes besoins alimentaires et ne pas être empoisonné et mourir.

Les chercheurs ont émis l’hypothèse que si différentes régions du cerveau sont responsables d’imposer différentes caractéristiques du sens du goût, il pourrait être possible de les dissocier. « Nous avons pensé qu’il devrait être possible d’avoir le goût du sucré sans y être attiré », explique  Zuker. « Inversement, je devrais être capable de vous donner un amer – et vous savez que vous goûtez quelque chose d’amer, mais complètement aveugle à ses caractéristiques aversives innées. » Pour enquêter, ils ont mené une autre série d’expériences dans lesquelles ils bloquaient l’activité amygdalienne, soit génétiquement ou avec un médicament.

Ils ont d’abord démontré que tous les deux abolissaient les effets de la stimulation directe des neurones gustatifs corticaux sur les comportements appétitifs et aversifs, et réduisaient considérablement ces comportements en réponse aux goûts réels. Ils ont ensuite entraîné des souris à identifier les goûts et l’expérience finale a démontré que l’inhibition de l’amygdale n’a aucun effet sur leur capacité à accomplir cette tâche, malgré l’effet qu’elle a sur la réduction de leurs réponses aux mêmes goûts.

La clé pour comprendre nos goûts

Cette découverte implique que différentes composantes des expériences gustatives sont dissociables et peuvent être indépendamment modifiées, voire supprimées. « Cette étude sépare l’identification des goûts de leur valence (l’attirance ou la répulsion). », note Tye, « ce qui pourrait être la clé pour comprendre comment nous pouvons apprendre à aimer la bière ou le café, et pourquoi nous sommes capables de trouver le glaçage d’un gâteau dégoûtant si nous avons déjà été malades en le mangeant. »

Il s’agit d’une recherche fondamentale sans pertinence clinique immédiate, mais qui pourrait en fin de compte, avoir des implications pour les chercheurs qui veulent traiter les personnes souffrant de graves problèmes d’obésité en bloquant certaines réponses à certains goûts.

Il peut même y avoir des implications pour la compréhension des troubles de l’alimentation, car la valence de la nourriture peut être liée à la culpabilité éprouvée dans des conditions telles que l’anorexie. Zuker, quant à lui, est motivé par la compréhension de ce qu’il appelle la «symphonie» des expériences sensorielles. « Alors que nous sondons plus profondément dans le cerveau, nous commençons à voir cette remarquable organisation des distribution des tâches », explique-t-il. «L’information parvient aux centres clés puis est distribuée aux bons joueurs pour exécuter les bons comportements.»

Le goût comme une fenêtre 

Il prévoit de continuer à sonder ce circuit pour essayer de comprendre comment le cerveau lie le goût au contexte, à la valeur, aux émotions, aux souvenirs, aux pensées et aux comportements. « J’utilise le goût comme une fenêtre dans le cerveau; car il a un pouvoir extraordinaire pour vous ramener à une expérience différente », explique-t-il. « Si nous pouvons suivre ce signal, nous pouvons commencer à découvrir comment le cerveau parvient à chorégraphier tout cela plus facilement. »

Source : Scientific American