Le système gustatif et olfactif humain : les goûts et les odeurs

Les sens du goût et de l’odorat sont liés car ils utilisent les mêmes types de récepteurs et sont stimulés par les molécules des solutions ou de l’air.

Quels sont les cinq goûts ?

Les stimuli gustatifs et olfactifs sont des molécules prélevées dans l’environnement.  Le goût est une composition de saveurs, perçues par la langue, et d’odeurs, perçues par le nez, ce qui se traduit par la notion de flaveur.
Les principaux goûts détectés par l’homme sont:

  • le sucré (comme le sucre)
  • l’acide (comme le citron)
  • l’amer (comme le café)
  • le salé (comme le sel)
  • l’umami (comme les glutamates).

L’identification de l’umami comme un goût fondamental est assez récente. Il a été identifié en 1908 par le scientifique japonais Kikunae Ikeda alors qu’il travaillait avec du bouillon d’algues, mais ce n’est que bien des années plus tard qu’il a été largement accepté comme un goût pouvant être distingué physiologiquement. Le goût de l’umami, également connu sous le nom de saveur, est attribuable au goût de l’acide aminé L-glutamate. En fait, le glutamate monosodique est souvent utilisé en cuisine pour rehausser le goût de certains aliments. La valeur adaptative de pouvoir distinguer l’umami est que les substances salées ont tendance à être riches en protéines.

Les papilles gustatives

Il existe quatre types de papilles gustatives:

  • les papilles foliées (ou coralliformes) qui se trouvent sur les côtés latéraux à l’arrière de la langue.
  • les papilles circumvallées (ou caliciformes) qui sont 12 et se situent au fond de la langue.
  • les papilles filiformes qui déterminent la texture de la langue (et se retrouvent donc partout).
  • les papilles fongiformes qui se répartissent à l’avant de la langue.
Schéma de la langue et des papilles gustatives reponsables de la détection des goûts sucré, salé, acide, amer et umami
Distribution uniforme des récepteurs du goût : Les humains détectent le goût à l’aide de récepteurs appelés papilles gustatives. Chacun de ces récepteurs est spécialement adapté pour déterminer un type de sensation gustative. Des preuves récentes suggèrent que les récepteurs du goût sont uniformément répartis sur la langue ; ainsi, la carte linguistique traditionnelle n’est plus valable.

Toutes les odeurs que nous percevons sont des molécules dans l’air que nous respirons. Si une substance ne libère pas de molécules dans l’air à partir de sa surface, elle n’a pas d’odeur. Si un humain ou un autre animal ne possède pas de récepteur qui reconnaît une molécule spécifique, alors cette molécule n’a pas d’odeur. Les humains possèdent environ 350 sous-types de récepteurs olfactifs qui fonctionnent selon diverses combinaisons pour nous permettre de percevoir environ 10 000 odeurs différentes. Comparons cela aux souris, par exemple, qui ont environ 1 300 types de récepteurs olfactifs et, par conséquent, détectent probablement beaucoup plus d’odeurs.

Les sens de l’odorat et du goût se combinent au fond de la gorge. Lorsque l’on goûte quelque chose avant de le sentir, l’odeur s’attarde intérieurement jusqu’au nez, ce qui nous fait la sentir. L’odorat et le goût utilisent tous deux des chimiorécepteurs, ce qui signifie essentiellement qu’ils détectent tous deux l’environnement chimique. Cette chimioréception du goût se fait par la présence de récepteurs gustatifs spécialisés dans la bouche, appelés cellules gustatives, qui sont regroupées pour former des papilles gustatives. Ces bourgeons, situés dans des papilles qui se trouvent sur la langue, sont spécifiques aux cinq modalités : salé, sucré, acide, amer et umami. Ces récepteurs sont activés lorsque leur stimulus spécifique (c’est-à-dire les molécules sucrées ou salées) est présent et envoie des signaux au cerveau.

En plus de l’activation des récepteurs du goût, il existe des récepteurs similaires dans le nez qui coordonnent l’activation des récepteurs du goût. Lorsque vous mangez quelque chose, vous pouvez faire la différence entre le sucré et l’amer. C’est l’odorat qui est utilisé pour distinguer la différence. Bien que les humains distinguent généralement le goût comme un sens et l’odorat comme un autre, ils travaillent ensemble pour créer la perception de la saveur. La perception de la saveur est réduite si les voies nasales sont congestionnées.

Les quatre goûts sucré salé amer acide et leurs zones sur la langue et papilles gustatives
Distribution uniforme des récepteurs du goût (le mythe de la carte de la langue) : Les humains détectent le goût en utilisant des récepteurs appelés “papilles gustatives”. Chacun de ces récepteurs est spécialement adapté pour déterminer un type de sensation gustative. Des preuves récentes suggèrent que les récepteurs du goût sont uniformément répartis sur la langue ; ainsi, cette carte de la langue traditionnelle n’est plus valable selon les travaux de Virginia Collins en 1974 et de Linda Bartoshuk en 1993.

La détection de l’odeur

Les substances odorantes et les substances gustatives produisent des molécules de signal reçues par des récepteurs, qui sont ensuite traitées par le cerveau pour identifier les odeurs et les goûts.

Les substances odorantes (molécules odorantes) entrent dans le nez et se dissolvent dans l’épithélium olfactif, la muqueuse située à l’arrière de la cavité nasale. L’épithélium olfactif est un ensemble de récepteurs olfactifs spécialisés situés à l’arrière de la cavité nasale qui s’étend sur une surface d’environ 5 cm2 chez l’homme. Rappelons que les cellules sensorielles sont des neurones. Un récepteur olfactif, qui est un dendrite d’un neurone spécialisé, réagit lorsqu’il se lie à certaines molécules inhalées dans l’environnement en envoyant des impulsions directement au bulbe olfactif du cerveau. Les humains possèdent environ 12 millions de récepteurs olfactifs répartis entre des centaines de types de récepteurs différents qui réagissent à différentes odeurs. Douze millions semble être un grand nombre de récepteurs, mais comparez cela à d’autres animaux : les lapins en ont environ 100 millions, la plupart des chiens en ont environ 1 milliard, et les limiers (chiens élevés sélectivement pour leur odorat) en ont environ 4 milliards.

Système olfactif humain, schéma de l'odorat
Système olfactif humain : Dans le système olfactif humain, les neurones olfactifs bipolaires (à gauche sur le schéma) s’étendent de l’épithélium olfactif, où sont situés les récepteurs olfactifs, jusqu’au bulbe olfactif.

Les neurones olfactifs sont des neurones bipolaires (neurones à deux processus provenant du corps cellulaire). Chaque neurone possède une seule dendrite enfouie dans l’épithélium olfactif ; de cette dendrite partent 5 à 20 cils poilus, chargés de récepteurs, qui emprisonnent les molécules odorantes. Les récepteurs sensoriels sur les cils sont des protéines. Ce sont les variations de leurs chaînes d’acides aminés qui rendent les récepteurs sensibles aux différentes odeurs. Chaque neurone sensoriel olfactif ne possède qu’un seul type de récepteur sur ses cils. Les récepteurs sont spécialisés pour détecter des odeurs spécifiques, donc les neurones bipolaires eux-mêmes sont spécialisés. Lorsqu’une substance odorante se lie à un récepteur qui la reconnaît, le neurone sensoriel associé au récepteur est stimulé. La stimulation olfactive est la seule information sensorielle qui atteint directement le cortex cérébral, alors que les autres sensations sont relayées par le thalamus.

La détection du goût

La détection d’un goût (gustation) est assez similaire à celle d’une odeur (olfaction), étant donné que le goût et l’odeur dépendent tous deux de la stimulation de récepteurs chimiques par certaines molécules. Le principal organe du goût est le bourgeon gustatif. Un bourgeon gustatif est un groupe de récepteurs gustatifs (cellules gustatives) qui sont situés dans les bosses de la langue appelées papilles (singulier : papille). Il existe plusieurs papilles structurellement distinctes. Les papilles filiformes, qui sont situées sur toute la langue, sont tactiles, fournissant une friction qui aide la langue à déplacer des substances ; elles ne contiennent pas de cellules gustatives. En revanche, les papilles fongiformes, qui se situent principalement sur les deux tiers antérieurs de la langue, contiennent chacune de un à huit papilles gustatives ; elles possèdent également des récepteurs de pression et de température. Les grandes papilles circumvallées contiennent jusqu’à 100 papilles gustatives et forment un V près du bord postérieur de la langue.

Les quatre papilles gustatives sur la langue pour le goût
A gauche, les papilles gustatives : les papilles foliées, circumvallées et fongiformes sont situées sur différentes régions de la langue. A droite, les papilles foliées sont des protubérances proéminentes sur ce micrographe lumineux.

Chez l’homme, il existe cinq goûts primaires ; chaque goût n’a qu’un seul type de récepteur correspondant. Ainsi, comme l’olfaction, chaque récepteur est spécifique à son stimulus (le goût). La transduction des cinq goûts se fait par différents mécanismes qui reflètent la composition moléculaire du dégustateur. Un dégustateur salé (contenant du NaCl) fournit les ions sodium (Na+) qui entrent dans les neurones du goût, les excitant directement. Les goûteurs aigres sont des acides qui appartiennent à la famille des protéines thermoréceptrices. La liaison d’un acide ou d’une autre molécule de goût aigre déclenche un changement dans le canal ionique qui augmente les concentrations d’ions hydrogène (H+) dans les neurones du goût, les dépolarisant ainsi. Les goûts sucrés, amers et umami nécessitent un récepteur couplé à la protéine G. Ces dégustateurs se lient à leurs récepteurs respectifs, excitant ainsi les neurones spécialisés qui leur sont associés.

Les capacités gustatives et l’odorat changent avec l’âge. Chez l’homme, les sens déclinent de façon spectaculaire à l’âge de 50 ans et continuent à décliner. Un enfant peut trouver un aliment trop épicé, tandis qu’une personne âgée peut trouver le même aliment fade et peu appétissant.
La perte du goût s’appelle l’agueusie, elle peut être temporaire comme dans le cadre récent d’un des symptômes de la pandémie de coronavirus ou définitive, et la perte de l’odorat se nomme l’anosmie.

Conclusion

  • Les humains peuvent avoir un goût sucré, aigre, amer, salé et umami ; l’umami est la saveur de certains aliments qui sont généralement riches en protéines.
  • Les odeurs proviennent de molécules dans l’air qui stimulent des récepteurs dans le nez ; si un organisme n’a pas de récepteur pour cette molécule d’odeur particulière, pour cet organisme, l’odeur n’a pas d’odeur.
  • Les sens de l’odorat et du goût sont directement liés car ils utilisent tous deux les mêmes types de récepteurs.
  • Si l’odorat d’une personne n’est pas fonctionnel, le goût ne le sera pas non plus en raison de la relation entre les récepteurs.
  • Les substances odorantes sont reçues par des récepteurs dans le nez, qui envoient des signaux au bulbe olfactif du cerveau pour créer une réponse appropriée ; l’homme possède environ 12 millions de récepteurs.
  • Le goût résulte de la dissolution des molécules dans un liquide et de leur arrivée sur les récepteurs gustatifs de la langue ; les signaux sont envoyés au cerveau pour déterminer quelle saveur (amère, acide, sucrée, salée, umami) est consommée.
  • Les papilles gustatives se trouvent sur la langue et contiennent des groupes de récepteurs gustatifs sur des bosses appelées papilles ; les papilles fongiques contiennent chacune de un à huit bourgeons gustatifs ; elles possèdent également des récepteurs pour la pression et la température.
  • La capacité à sentir et à goûter diminue avec l’âge. La perte de goût se nomme l’agueusie et la perte de l’odorat s’appelle l’anosmie.

Pour aller plus loin

Ce livre d’un intérêt manifeste associe les saveurs par paires : le torréfié, le carné, le fromager, le terreux, le moutardé, etc.

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2 réflexions au sujet de “Le système gustatif et olfactif humain : les goûts et les odeurs”

  1. Merci pour cet article.
    l’odorat, qui a une voie privilégiée via le bulbe olfactif, peut il être préservé dans le cas où le goût est défectueux?

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