Perception et Modulation Gustative dans un Cerveau Miniaturisé – APITASTE

Le sens du goût permet de distinguer les composés chimiques et les sensations qu’ils produisent lors de leur contact avec des chémorécepteurs. Il permet aux animaux et aux êtres humains de discriminer les produits comestibles des non-comestibles et s’avère donc crucial pour la survie des individus. La question du codage et de la neuromodulation des informations gustatives dans le système nerveux central est importante tant pour le domaine des neurosciences que pour la gestion de la prise alimentaire chez des espèces qui jouent un rôle majeur dans la production agricole et animale. C’est le cas de l’abeille, un insecte qui est un modèle établi dans le domaine des neurosciences et une espèce-clé pour la pollinisation des cultures.
Chez l’abeille, le sens du goût reste en grande partie inexploré malgré l’existence d’études intensives sur ses autres modalités sensorielles (olfaction, vision). Ce déficit surprend compte tenu de l’extraordinaire impact du goût sur les activités de butinage de l’abeille, et donc sur sa survie, à une époque où les colonies subissent une mortalité massive en raison de l’impact humain sur les sources alimentaires naturelles de cet insecte.
Chez les insectes, la détection périphérique goût survient dans les poils cuticulaires, les sensilles gustatives, qui sont pour la plupart situés sur les antennes, les pièces buccales et les tarses des pattes antérieures. Ces sensilles hébergent les neurones récepteurs gustatifs et, généralement un neurone mécanorécepteur. Des enregistrements électrophysiologiques ont montré que les neurones récepteurs gustatifs répondent avec une sensibilité variable aux sucres, aux sels et possiblement aux acides aminés, protéines et à l’eau. Jusqu’à maintenant les réponses aux substances amères sont restées peu claires ou inexistantes, bien que les effets inhibiteurs de ces substances sur les neurones répondant au saccharose aient été démontrés. Le séquençage du génome de l’abeille a révélé une diminution surprenante du répertoire des gènes récepteurs gustatifs comparé à la plupart des autres espèces d’insectes séquencées, qui possèdent plusieurs douzaines de ces gènes. Comment les sensations gustatives surgissent à partir d’un tel nombre réduit de canaux d’entrée gustative reste inconnu. Répondre à cette question demande une analyse approfondie du traitement central gustatif dans le cerveau de l’abeille.
Dans le cadre du projet APITASTE, nous effectuerons cette analyse dans le but de découvrir les mécanismes centraux du traitement gustatif chez un insecte modèle, l’abeille domestique. À l’aide d’enregistrements d’activité neurale par imagerie calcique, nous caractériserons les cartes gustatives dans la région sous-œsophagique (SEZ), premier relai central du traitement gustatif dans le cerveau de l’insecte. Nous déterminerons si les cartes gustatives s’organisent selon la nature hédonique des goûts proposés. Nous couplerons les enregistrements in vivo de l’activité neurale dans le SEZ avec un protocole de conditionnement gustatif que nous avons récemment mis en place chez des abeilles immobilisées. Ceci nous permettra d’analyser si et comment les représentations neurales des goûts varient avec un apprentissage aversif et la formation des différentes phases de mémoire.
Nous décrypterons les mécanismes neuromodulateurs centraux du goût en mettant l’accent sur les effets de facilitateurs ou inhibiteurs des amines biogènes et du neuropeptide sNPF, dont les récepteurs ont été caractérisés dans le génome de l’abeille.
Ainsi, nous mettront à profit l’accessibilité du système nerveux de l’abeille aux enregistrements optophysiologiques et à d’autres procédures invasives, et les capacités remarquables d’apprentissage et de mémorisation de cet insecte, afin d’obtenir une vision intégrative sur comment le goût est codé dans des circuits nerveux simples, et comment ce codage est modifié par l’expérience.