Pellicule mucosal, flaveur, interaction & perception – MACARON

MACARON est un projet multidisciplinaire dont le consortium combine des expertises en chimie des aliments et de la perception, biochimie et chimie analytique des protéines et des molécules d’arôme de l’équipe 1 du “Centre des Sciences du Goût et de l’Alimentation” (CSGA) (P1a); de biochimie, biologie moléculaire et imagerie calcique de l’équipe 2 du CSGA (P1b); de microscopie de dernière génération, incluant différentes techniques basées sur la microscopie à force atomique, de l’institut carnot de bourgogne (P2) et de tribologie du laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (P3), afin d’explorer les hypothèses sur l’origine de la sensation d’astringence et les solutions basées sur la perception aromatique pour moduler son intensité. C’est la première fois qu’un projet va combiner ces différentes expertises pour élucider les bases moléculaires de l’astringence et combiner des mesures physiques des forces de friction à des échelles nano- et micro-métriques tout en considérant les vibrations générées.

Les trois partenaires de MACARON ont co-publié un article de perspective présentant la nouvelle hypothèse étudiée dans MACARON sur l'origine moléculaire de l'astringence. Il nous permet de partager cette hypothèse avec la communautés scientifiques. Cette publication a fait l'objet d'un communiqué de presse de l'INRAE.

Nous avons produit trois nouvelles lignées cellulaires basées sur la lignée cellulaire TR146, qui a été transfectée avec différentes isoformes de MUC1. Elles diffèrent par i) la présence ou non du domaine VNTR, qui est fortement glycosylé, ii) le clivage ou non des deux sous-unités et iii) la présence ou non d'un marqueur fluorescent (GFP) sur la partie extracellulaire de la protéine.

En utilisant une de nos lignées cellulaires, nous avons démontré que la pellicule muqueuse augmente l'adsorption des composés aromatiques à la surface des cellules et que les composés aromatiques sont métabolisés par les cellules et la salive humaine en fonction de leur structure. Nous avons également montré que cette activité métabolique se produit in vivo et que les composés aromatiques métabolisés sont moins persistants que les composés non métabolisés. Ce résultat a été publié dans la revue Food Chemistry.

Nous avons également publié une revue dans «Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety« décrivant les systèmes enzymatiques qui peuvent être impliqués dans cette activité métabolique et l'impact potentiel sur la perception des aliments.

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MACARON va résoudre un front de science sur le rôle de la muqueuse orale dans la perception de l’astringence et de la persistance aromatique, deux composantes importantes de la flaveur. Les connaissances générées par MACARON sur le rôle de la pellicule mucosale dans la perception de la flaveur tout en considérant son intégration multimodale vont fournir de nouvelles solutions pour le développement de nouveaux produits alimentaires.

1. Carolina Muñoz-González, Marine Brule, Christophe Martin, Gilles Feron, Francis Canon. Molecular mechanisms of aroma persistence: From noncovalent interactions between aroma compounds and the oral mucosa to metabolization of aroma compounds by saliva and oral cells. Food Chemistry, Elsevier, 2022, 373 (Part B), pp.131467.
2. Mathieu Schwartz, Fabrice Neiers, Gilles Feron, Francis Canon. The Relationship Between Salivary Redox, Diet, and Food Flavor Perception. Frontiers in nutrition, Frontiers media, 2021, 7, pp.612735.
3. Mathieu Schwartz, F. Neiers, Jean-Philippe Charles, Jean-Marie Heydel, Carolina Muñoz-González, et al.. Oral enzymatic detoxification system: Insights obtained from proteome analysis to understand its potential impact on aroma metabolization. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, Wiley, 2021, 20 (6), pp.5516-5547.

MACARON aborde une question scientifique importante portant sur le rôle de la muqueuse orale dans la perception de la flaveur (Axe 1.5, LS09, keywords: flavour and sensoriality). Ce projet s’intéresse également pour la première fois au rôle de MUC1, une mucine transmembranaire exprimée à la surface des cellules épithéliales, dans les propriétés et la structure de la pellicule mucosale et dans la perception de la flaveur, en ciblant plus particulièrement l’astringence et la perception aromatique. MACARON va apporter un nouvel éclairage sur la caractérisation et la compréhension de la perception de l’astringence en explorant à la fois les hypothèses actuelles et de nouvelles hypothèses sur les bases moléculaires de cette sensation, en intégrant à la fois les interactions intermoléculaires et multimodales impliquées dans la perception aromatique. En effet, nous proposons que MUC1, en tant que protéine de signalisation, soit impliquée dans les mécanismes moléculaires sous-tendant la perception de l’astringence via des changements structuraux générant un signal calcique intracellulaire, qui va conduire à la libération de neurotransmetteurs. Nous proposons également que la composition de la pellicule mucosale détermine ses propriétés et sa capacité à interagir avec les composés de la flaveur et que ces interactions sont modifiées par l’agrégation de la pellicule mucosale par les composés astringents. MACARON considère également l’intégration cérébrale de l’astringence et de la perception aromatique, afin de comprendre comment ces deux modalités de la flaveur s’influence l’une et l’autre.
Ces questions scientifiques sont déclinées en 7 objectifs qui seront réalisés à l’aide d’une stratégie basée sur le développement de différents systèmes expérimentaux, qui comporte un modèle de muqueuse orale, des protéines modèles et un système de mesure tribologique in vitro. Cette stratégie sera réalisée à travers un projet de 4 ans, divisé en 4 blocs de travail principaux, complétés par un bloc dédié à la coordination et un autre à la dissémination des résultats. Cette organisation a pour but de comparer les résultats in vivo et in vitro afin de valider le modèle de muqueuse orale développé et d’étudier les mécanismes moléculaires de la flaveur. MACARON est également un projet multidisciplinaire dont le consortium combine des expertises en chimie des aliments et de la perception, biochimie et chimie analytique des protéines et des molécules d’arôme de l’équipe 1 du “Centre des Sciences du Goût et de l’Alimentation” (CSGA) (P1a); de biochimie, biologie moléculaire et imagerie calcique de l’équipe 2 du CSGA (P1b); de microscopie de dernière génération, incluant différentes techniques basées sur la microscopie à force atomique, de "l’Institut Carnot deBourgogne" (P2) et de tribologie du "Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes" (P3), afin d’explorer les hypothèses sur l’origine de la sensation d’astringence et les solutions basées sur la perception aromatique pour moduler son intensité. C’est la première fois qu’un projet va combiner ces différentes expertises pour élucider les bases moléculaires de l’astringence et combiner des mesures physiques des forces de friction à des échelles nano- et micro-métriques tout en considérant les vibrations générées.
Ainsi, MACARON va résoudre un front de science sur le rôle de la muqueuse orale dans la perception de l’astringence et de la persistance aromatique, deux composantes importantes de la flaveur. Les connaissances générées par MACARON sur le rôle de la pellicule mucosale dans la perception de la flaveur tout en considérant son intégration multimodale vont fournir de nouvelles solutions pour le développement de nouveaux produits alimentaires.