Les chercheurs ont découvert des preuves d’un sixième goût fondamental potentiel lié à la détection du chlorure d’ammonium via le récepteur protéique OTOP1. Cette découverte pourrait redéfinir notre compréhension du goût et sa signification évolutive.
Outre les goûts bien connus de sucré, salé, aigre, amer et umami, des recherches récentes suggèrent que la langue pourrait également détecter le chlorure d’ammonium comme goût de base.
Le scientifique japonais Kikunae Ikeda a proposé pour la première fois l’umami comme goût de base au début des années 1900, en plus des goûts reconnus de sucré, aigre, salé et amer. Il a fallu près de quatre-vingts ans pour que la communauté scientifique reconnaisse officiellement sa proposition.
Aujourd’hui, des scientifiques dirigés par des chercheurs du Collège des lettres, des arts et des sciences de l’USC Dornsife ont la preuve de l’existence d’un sixième goût fondamental.
Dans une étude récemment publiée dans la revue Communications naturelles, USC Emily Liman, neuroscientifique à Dornsife, et son équipe ont découvert que la langue réagit au chlorure d’ammonium via le même récepteur protéique qui signale le goût aigre.
« Si vous vivez dans un pays scandinave, vous connaîtrez ce goût et vous l’apprécierez peut-être », explique Liman, professeur de sciences biologiques. Dans certains pays d’Europe du Nord, la réglisse salée est un bonbon populaire au moins depuis le début du 20e siècle. La friandise compte parmi ses ingrédients du sel de salmiak, ou chlorure d’ammonium.
Recherche approfondie sur la réaction de la langue
Les scientifiques reconnaissent depuis des décennies que la langue réagit fortement au chlorure d’ammonium. Cependant, malgré des recherches approfondies, les récepteurs spécifiques de la langue qui y réagissent restent insaisissables.
Liman et l’équipe de recherche pensaient avoir une réponse.
Ces dernières années, ils ont découvert la protéine responsable de la détection du goût aigre. Cette protéine, appelée OTOP1, se trouve dans les membranes cellulaires et forme un canal pour les ions hydrogène pénétrant dans la cellule.
Les ions hydrogène sont le composant clé des acides et, comme le savent les gourmets du monde entier, la langue perçoit acide aussi aigre. C’est pourquoi la limonade (riche en acides citrique et ascorbique), le vinaigre (acide acétique) et d’autres aliments acides confèrent une touche acidulée lorsqu’ils frappent la langue. Les ions hydrogène de ces substances acides se déplacent vers les cellules réceptrices du goût via le canal OTOP1.
Étant donné que le chlorure d’ammonium peut affecter la concentration d’acide – c’est-à-dire d’ions hydrogène – dans une cellule, l’équipe s’est demandé s’il pouvait déclencher OTOP1 d’une manière ou d’une autre.
Réactions animales et rôle d’OTOP1
Pour répondre à cette question, ils ont introduit le gène Otop1 dans des cellules humaines cultivées en laboratoire afin que les cellules produisent la protéine réceptrice OTOP1. Ils ont ensuite exposé les cellules à un acide ou au chlorure d’ammonium et ont mesuré les réponses.
« Nous avons vu que le chlorure d’ammonium est un activateur très puissant du canal OTOP1 », a déclaré Liman. « Il s’active aussi bien, voire mieux, que les acides. »
Le chlorure d’ammonium dégage de petites quantités d’ammoniac, qui se déplace à l’intérieur de la cellule et augmente le pH, la rendant plus alcaline, ce qui signifie moins d’ions hydrogène.
« Cette différence de pH entraîne un afflux de protons à travers le canal OTOP1 », a expliqué Ziyu Liang, titulaire d’un doctorat. étudiant dans le laboratoire de Liman et premier auteur de l’étude.
Pour confirmer que leur résultat était bien plus qu’un artefact de laboratoire, ils se sont tournés vers une technique qui mesure la conductivité électrique, simulant la manière dont les nerfs conduisent un signal. En utilisant des cellules des papilles gustatives de souris normales et de souris préalablement génétiquement modifiées pour ne pas produire d’OTOP1, ils ont mesuré dans quelle mesure les cellules gustatives généraient des réponses électriques appelées potentiels d’action lorsque le chlorure d’ammonium était introduit.
Le populaire bonbon scandinave à la réglisse salée contient du sel alcalin, du chlorure d’ammonium, qui confère au bonbon une saveur unique. Crédit : Maxine Eschger
Les cellules des papilles gustatives des souris de type sauvage ont montré une forte augmentation des potentiels d’action après l’ajout de chlorure d’ammonium, tandis que les cellules des papilles gustatives des souris dépourvues d’OTOP1 n’ont pas répondu au sel. Cela a confirmé leur hypothèse selon laquelle OTOP1 répond au sel, générant un signal électrique dans les cellules des papilles gustatives.
La même chose était vraie lorsqu’un autre membre de l’équipe de recherche, Courtney Wilson, a enregistré des signaux provenant des nerfs qui innervent les cellules gustatives. Elle a vu les nerfs réagir à l’ajout de chlorure d’ammonium chez des souris normales mais pas chez des souris dépourvues d’OTOP1.
Ensuite, l’équipe est allée plus loin et a examiné comment les souris réagissent lorsqu’elles ont le choix de boire de l’eau ordinaire ou de l’eau additionnée de chlorure d’ammonium. Pour ces expériences, ils ont désactivé les cellules amères qui contribuent également au goût du chlorure d’ammonium. Les souris possédant une protéine OTOP1 fonctionnelle ont trouvé le goût du chlorure d’ammonium peu attrayant et n’ont pas bu la solution, tandis que les souris dépourvues de la protéine OTOP1 ne se sont pas souciées du sel alcalin, même à des concentrations très élevées.
« C’était vraiment le facteur décisif », a déclaré Liman. « Cela montre que le canal OTOP1 est essentiel pour la réponse comportementale à l’ammonium. »
Mais les scientifiques n’avaient pas fini. Ils se sont demandés si d’autres animaux seraient également sensibles et utiliseraient leurs canaux OTOP1 pour détecter l’ammonium. Ils ont constaté que le canal OTOP1 dans certains espèces semble être plus sensible au chlorure d’ammonium que chez les autres espèces. Et les canaux OTOP1 humains étaient également sensibles au chlorure d’ammonium.
Implications évolutives
Alors, quel est l’avantage de goûter le chlorure d’ammonium et pourquoi est-il si conservé au cours de l’évolution ?
Liman suppose que la capacité de goûter le chlorure d’ammonium aurait pu évoluer pour aider les organismes à éviter de manger des substances biologiques nocives contenant de fortes concentrations d’ammonium.
« L’ammonium se trouve dans les déchets – pensez aux engrais – et est quelque peu toxique », a-t-elle expliqué, « il est donc logique que nous ayons développé des mécanismes gustatifs pour le détecter. Le poulet OTOP1 est beaucoup plus sensible à l’ammonium que le poisson zèbre. Liman suppose que ces variations pourraient refléter des différences dans les niches écologiques des différents animaux. « Les poissons ne rencontrent peut-être tout simplement pas beaucoup d’ammonium dans l’eau, tandis que les poulaillers sont remplis d’ammonium qui doit être évité et non consommé. »
Mais elle prévient qu’il s’agit de recherches très précoces et que des études plus approfondies sont nécessaires pour comprendre les différences entre les espèces en matière de sensibilité à l’ammonium et ce qui rend les canaux OTOP1 de certaines espèces sensibles et d’autres moins sensibles à l’ammonium.
C’est dans ce sens qu’ils ont fait un premier pas. « Nous avons identifié une partie particulière du canal OTOP1 – un acide aminé spécifique – qui lui est nécessaire pour répondre à l’ammonium », a déclaré Liman. « Si nous modifions ce résidu, le canal n’est pas aussi sensible à l’ammonium, mais il réagit toujours à l’acide. »
De plus, comme cet acide aminé est conservé dans différentes espèces, il doit y avoir une pression sélective pour le maintenir, dit-elle. En d’autres termes, la capacité du canal OTOP1 à répondre à l’ammonium doit avoir été importante pour la survie des animaux.
À l’avenir, les chercheurs prévoient d’étendre ces études pour comprendre si la sensibilité à l’ammonium est conservée parmi les autres membres de la famille des protons OTOP, exprimés dans d’autres parties du corps, notamment dans le tube digestif.
Et qui sait? Peut-être que le chlorure d’ammonium rejoindra les cinq autres goûts de base pour porter le décompte officiel à six.
L’étude a été financée par le Instituts nationaux de la santé.
