Comment les mouches à fruits traitent les signaux de goût

Le goût joue un rôle important pour aider les êtres vivants à choisir quoi manger. Les bons Goûts signifient généralement que la nourriture est pleine de nutriments ou de calories. Les mauvais goûts peuvent indiquer que la nourriture est gâtée ou nuisible. La plupart des animaux, y compris les humains, peuvent détecter cinq goûts de base : sucré, salé (umami), salé, amer et acide. Les cellules sensorielles qui détectent le goût ont souvent des récepteurs spéciaux qui réagissent à des goûts spécifiques.

Chez les mammifères, ces signaux de goût voyagent de la langue vers différentes parties du cerveau, dont le tronc cérébral et le cortex gustatif. Les chercheurs ont remarqué que différents groupes de cellules réagissent à différents goûts. Certaines cellules sont très spécifiques à un type de goût, tandis que d'autres réagissent à une gamme de goûts. Même avec cette connaissance, les scientifiques ne comprennent pas encore totalement comment les différentes réponses se produisent ni comment elles influencent le comportement.

Pour en savoir plus sur le traitement du goût, les chercheurs utilisent la mouche des fruits, une petite mouche appelée Drosophila melanogaster. Cette petite créature a environ 130 000 Neurones et de nombreux types de cellules qui peuvent être modifiés génétiquement pour des études. Les cellules gustatives chez les mouches des fruits se trouvent à divers endroits, comme leur organe d'alimentation (la trompe), les pattes et les ailes. L'organe principal du goût est situé à l'extrémité de la trompe et aide à contrôler l'alimentation. Les mouches des fruits ont différents types de récepteurs gustatifs qui peuvent détecter les SUCRES, les substances amères, les niveaux de sel élevés et l'eau.

Bien que les scientifiques aient progressé dans la compréhension de la détection du goût au début, les réseaux de traitement du goût dans le cerveau de la mouche ne sont pas complètement compris. Les cellules gustatives envoient des signaux à une partie du cerveau appelée la zone subesophagienne, mais les chercheurs ne savent pas encore exactement comment ces signaux sont traités à partir de là.

Grâce à de nouvelles méthodes de recherche, les scientifiques ont trouvé un moyen de tracer les connexions dans le cerveau de la mouche. Ils ont utilisé une méthode appelée trans-Tango pour voir quels neurones reçoivent des signaux des cellules gustatives. Ils ont découvert un grand nombre de neurones qui se connectent à ces cellules gustatives, certains neurones envoyant des signaux à des zones plus élevées du cerveau. Certains types de neurones dans cette deuxième étape de traitement semblent se chevaucher entre les différents goûts.

Pour mieux comprendre comment ces connexions fonctionnent, les chercheurs ont accédé à une carte complète des connexions neuronales de la mouche. En étudiant ces connexions, ils ont pu comprendre comment différents types de neurones interagissent et comment cela affecte le traitement du goût.

#Neurones du goût et leurs connexions

Les chercheurs ont commencé par examiner de près les neurones du goût. Ils se sont concentrés sur quatre types principaux de récepteurs : ceux qui détectent le sucre, les substances amères, l'eau et les faibles niveaux de sel. Ils ont constaté que chaque type de récepteur projette ses signaux vers des zones spécifiques du cerveau. Par exemple, les récepteurs de sucre et d'eau envoient des signaux à des régions similaires, tandis que les récepteurs amers ciblent des zones différentes. Cela suggère que ces récepteurs peuvent avoir des fonctions différentes en ce qui concerne l'influence sur le comportement alimentaire.

Les chercheurs ont découvert que les neurones gustatifs de deuxième ordre sont principalement séparés par type de goût, mais certains montrent un chevauchement. Par exemple, les neurones récepteurs de sucre et d'eau se connectent souvent aux mêmes neurones de deuxième ordre. Cela indique que les messages envoyés concernant ces deux goûts pourraient être combinés d'une certaine manière.

Pour approfondir l'investigation de ces connexions, les chercheurs ont examiné les propriétés des neurones gustatifs de deuxième ordre. Ils ont découvert que la plupart de ces neurones sont locaux, ce qui signifie qu'ils envoient principalement des signaux dans la même région du cerveau. Cependant, quelques-uns de ces neurones étendent leurs signaux en dehors de cette zone, permettant plus de mise en réseau et de communication dans le cerveau.

Ils ont également étudié les types de signaux que ces neurones envoient. Les neurones qui restent dans la zone locale utilisent souvent à la fois des signaux excitateurs (ou stimulants) et inhibiteurs (ou supresseurs), tandis que ceux qui étendent leur portée tendent à utiliser plus de signaux excitateurs.

#Exploration des neurones gustatifs de troisième ordre

Après avoir exploré les neurones de deuxième ordre, les chercheurs se sont tournés vers les neurones gustatifs de troisième ordre. Ces neurones reçoivent des signaux des neurones de deuxième ordre et peuvent se connecter à de nombreux types de cellules de deuxième ordre, quel que soit le type de goût. Cela suggère que le cerveau pourrait avoir un moyen de mélanger les informations gustatives provenant de différentes sources.

Les chercheurs ont constaté qu'environ la moitié de ces neurones gustatifs de troisième ordre reçoivent des signaux de plus d'un type de goût. Cela signifie que lorsqu'une mouche rencontre de la nourriture, plusieurs goûts pourraient être traités ensemble, ce qui peut aider la mouche à faire de meilleurs choix alimentaires.

Lorsqu'ils ont examiné comment les entrées sont traitées, ils ont découvert que les neurones de troisième ordre reçoivent de nombreuses entrées excitatrices et inhibitrices. Fait intéressant, lorsque les entrées provenaient du même type de neurone gustatif, elles avaient tendance à augmenter les chances d'activation du neurone de troisième ordre. Cela a conduit les chercheurs à croire que les entrées de saveur des neurones gustatifs peuvent fonctionner ensemble pour améliorer ou supprimer la réponse de la mouche.

#Comment le traitement du goût est lié au comportement

Les chercheurs ont également examiné comment ces circuits du goût sont liés aux comportements chez la mouche des fruits. Les circuits du cerveau de la mouche pour le traitement du goût sont cruciaux pour réguler divers comportements, comme l'alimentation et la ponte. Les signaux gustatifs guident la mouche pour choisir des aliments sûrs et nutritifs tout en évitant ceux qui sont nuisibles.

Bien que beaucoup de traitement se passe dans la zone locale du cerveau, certains neurones transportent des informations gustatives vers d'autres régions du cerveau. Comprendre ces voies aide à éclairer comment les mouches prennent des décisions basées sur le goût. Par exemple, les entrées des récepteurs de sucre peuvent signaler à la mouche de manger, tandis que les entrées amères peuvent décourager l'alimentation.

Dans des expériences, les chercheurs ont simulé comment les neurones gustatifs réagissent. Ils ont constaté que bien que de nombreux neurones de deuxième ordre soient susceptibles d'être activés par l'entrée gustative, cela n'est pas vrai pour les neurones de troisième ordre. Cette différence suggère que les neurones de troisième ordre peuvent nécessiter des signaux plus forts ou combinés des entrées de deuxième ordre pour répondre efficacement.

#Conclusion

Cette étude donne un aperçu de la façon dont les mouches des fruits traitent le goût. En cartographiant les connexions entre les neurones gustatifs, les chercheurs ont dessiné une image plus claire de la manière complexe dont les mouches réagissent aux saveurs dans leur environnement. Ils ont révélé un système où différents goûts peuvent s'influencer mutuellement et alimenter de plus vastes zones cérébrales pour impacter le comportement.

Les résultats posent les bases de futures recherches sur la manière dont le goût et d'autres signaux sensoriels contribuent aux processus de prise de décision des mouches. Les études futures peuvent cibler des neurones spécifiques pour mieux comprendre leurs rôles et explorer comment la saveur influence le comportement chez d'autres animaux, y compris les humains.