Transduction chimioréceptrice et réception du goût et de l'odorat

La transduction chimioréceptrice est la conversion de stimuli chimiques — molécules dissoutes dans la salive ou transportées dans l'air inhalé — en signaux électriques, base des sens du goût et de l'odorat. Elle dépend de protéines réceptrices qui se lient à des substances chimiques spécifiques et couplent cette liaison à des changements du courant membranaire. Ce sujet couvre les familles de récepteurs et la logique de transduction de la gustation et de l'olfaction.

Definition

La transduction chimioréceptrice est la conversion d'un stimulus chimique en signal électrique dans une cellule chimiosensorielle, médiatisée par des protéines réceptrices — principalement des récepteurs couplés aux protéines G et des canaux ioniques spécialisés — qui reconnaissent des molécules spécifiques et modifient le courant membranaire de la cellule.

Scope

L'entrée couvre les récepteurs moléculaires et les voies de transduction du goût (sucré, amer, umami, salé et acide) et de l'odorat (la grande famille des récepteurs olfactifs), ainsi que l'organisation cellulaire qui transforme la reconnaissance chimique en signal neural. Il s'agit d'un sujet de référence en physiologie sensorielle et n'offre aucune orientation clinique ou diététique.

Core questions

• Comment la liaison d'une substance chimique à un récepteur génère-t-elle un signal électrique ?
• Quelles familles de récepteurs sous-tendent les qualités gustatives fondamentales et la détection des odorants ?
• Comment les différentes qualités gustatives et identités olfactives sont-elles maintenues distinctes ?
• Comment les mécanismes ionotropes et couplés aux protéines G diffèrent-ils entre les chimiorécepteurs ?

Key concepts

• Récepteurs olfactifs (grande famille de récepteurs couplés aux protéines G)
• Récepteurs gustatifs (familles T1R et T2R)
• Modalités sucrée, amère, umami, salée et acide
• Signalisation couplée aux protéines G et seconds messagers
• Transduction ionotrope (par exemple, goût acide et salé)
• Organisation du goût en lignes étiquetées (labeled-line)
• Codage combinatoire des odeurs

Mechanisms

Les chimiorécepteurs reconnaissent les molécules via des protéines réceptrices dédiées et couplent cette reconnaissance au courant membranaire. En olfaction, Buck et Axel ont identifié une grande famille multigénique de récepteurs olfactifs couplés aux protéines G, chaque neurone sensoriel exprimant peu de types de récepteurs, de sorte qu'une odeur est encodée de manière combinatoire à travers de nombreux neurones. Dans le goût, des familles de récepteurs distinctes servent différentes qualités : les récepteurs T1R médient le sucré et l'umami et les récepteurs T2R médient l'amer, tous couplés aux protéines G, tandis que le salé et l'acide reposent davantage sur des mécanismes ionotropes, comme l'ont examiné Lindemann, Chandrashekar et collègues, et Yarmolinsky et collègues. L'activation du récepteur, que ce soit par une cascade de seconds messagers ou un flux ionique direct, dépolarise la cellule réceptrice et conduit à la libération de neurotransmetteurs sur l'afférent sensoriel, ou à la génération d'impulsions dans celui-ci. Le système gustatif est largement organisé selon des lignes étiquetées (labeled lines), avec des cellules et des voies dédiées à des qualités particulières.

Clinical relevance

La physiologie chimiosensorielle sous-tend le goût et l'odorat et fournit le cadre pour comprendre les troubles de ces sens, y compris les perturbations de l'odorat et du goût qui peuvent accompagner diverses affections. Le matériel présenté ici décrit les mécanismes normaux à des fins de référence éducative et ne constitue pas une base pour le diagnostic ou le traitement.

Evidence & guidelines

Le présent exposé repose sur l'identification moléculaire des familles de récepteurs olfactifs et gustatifs et sur des études fonctionnelles de leurs voies de transduction. Il s'agit de résultats de recherche mécanistiques ; aucune directive clinique n'est sous-entendue.

History

L'ère moléculaire de la chimiosensation s'est ouverte en 1991 lorsque Buck et Axel ont identifié la grande famille de gènes des récepteurs olfactifs, fournissant une base moléculaire à la reconnaissance des odeurs et récompensée plus tard par un prix Nobel. Les travaux des décennies suivantes ont identifié les familles de récepteurs gustatifs et les ont attribuées à des qualités gustatives spécifiques, clarifiant que le sucré, l'amer et l'umami utilisent des récepteurs couplés aux protéines G tandis que le salé et l'acide reposent sur des mécanismes ionotropes, et établissant l'organisation largement en lignes étiquetées (labeled-line) du goût.

Debates

Comment les qualités gustatives sont-elles codées — par des lignes étiquetées (labeled lines) ou des schémas d'activité trans-fibres ?

La question de savoir si chaque goût fondamental est véhiculé par des cellules et des voies dédiées et spécifiques à la qualité (lignes étiquetées) ou lu à partir de schémas d'activité à travers des cellules largement accordées a été débattue ; les preuves moléculaires et fonctionnelles ont favorisé un schéma largement en lignes étiquetées pour les qualités fondamentales, bien que l'intégration se produise centralement.

Key figures

• Linda Buck
• Richard Axel
• Charles Zuker
• Nicholas Ryba
• Bernd Lindemann

Seminal works

• buck-axel-1991
• lindemann-2001
• chandrashekar-2006
• yarmolinsky-2009

Frequently asked questions

Comment le nez distingue-t-il autant d'odeurs avec un ensemble limité de récepteurs ?

Les odeurs sont encodées de manière combinatoire : chaque odorant active un sous-ensemble particulier des nombreux types de récepteurs olfactifs, et le cerveau interprète le schéma résultant de récepteurs activés comme une odeur distincte.

Tous les goûts sont-ils transduits de la même manière ?

Non. Le sucré, l'umami et l'amer utilisent des récepteurs couplés aux protéines G et des cascades de seconds messagers, tandis que le salé et l'acide reposent davantage sur des mécanismes ioniques directs dans la membrane des cellules gustatives.