Comprendre les facteurs jouant sur l’état nutritionnel du sujet âgé est un enjeu fort. Une première enquête pluridisciplinaire a permis d'interroger 559 seniors de plus de 65 ans de niveaux d'autonomie culinaire différents. Si un effet de l’âge et des facteurs associés à la dépendance est constaté sur les performances sensorielles, 42% de l’échantillon ont des capacitésolfactives et gustatives préservées. Trois outils de mesure des rejets et des préférences ont été développés afin de mieux prendre en compte les attentes des personnes âgées à l’entrée dans la dépendance : la mesure de la sélectivité alimentaire, le questionnaire des styles de mangeur et le choix du menu préféré. Les facteurs les plus associés à un risque de dénutrition sont une mauvaise santé orale ou un état dépressif. Garder du plaisir à manger et de l'intérêt pour son alimentation sont au contraire des facteurs favorables au maintien du statut nutritionnel. La stratégie sensorielle consistant à améliorer des produits en tenant compte des attentes des personnes âgées plutôt qu’en renforçant en saveurs ou en arômes s'est révélée la plus efficace. Les 166 personnes âgées qui ont testé les différentes variantes ont notamment apprécié, pour le produit le plus complexe, la variante améliorée dans toutes ses dimensions sensorielles – etce, quels que soient leurs niveaux de capacités gustatives et olfactives. Même si le vieillissement s’accompagne d’une baisse des perceptions du goût et des arômes, prendre en compte les attentes des personnes âgées et améliorer les produits qui leur sont destinés est une voie pertinente pour améliorer le statut nutritionnel tout en contribuant à une plus grande satisfaction. / Understanding which factors are linked to nutritional status of the elderly is a major challenge for our aging societies. A first multidisciplinary survey was performed with 559 elderly people, varying on their culinary dependency level, from free living people without help to people living in nursing home. Even if an age and dependency effect on sensory performances was shown, 42% of the sample had still good olfactory and gustatory capacities, compared to the young. Three measurement tools to evaluate food likes and dislikes have been developed: the selectivityevaluation, the eater style questionnaire and the menu choice. They will help to take account of the elderly’s expectations, when becoming culinary dependent. Associated factors to malnutrition risk were mainly poor oral health and depression. Having still eating pleasure and interest for food were on the contrary positive factors for a good nutritional status. Sensory strategy aiming at improving products, starting from the elderly expectations, is more efficient than reinforcing products in taste or flavor, trying to compensate sensory deficiencies. The 166 elderly who evaluated the different products, have liked the improved variant of the most complex product – and that, whatever their gustatory and olfactory abilities. Even if ageing comes with sensory perceptions loss, it is worth taking account the elderly’s expectations and improving products. This is a relevant way to improve the elderly’s nutritional status, while maintaining a gold satisfaction level.

Chez Drosophila melanogaster, la gustation fait intervenir des structures en forme de poils appelées sensilles. A l'extrémité de la sensille, un pore permet l'entrée des molécules dans le conduit sensillaire contenant les dendrites des neurones chimiorécepteurs. Dans ce travail, nous avons étudié principalement les neurones qui détectent les sucres (type " S ") et ceux qui détectent les substances aversives (type " L2 "). Nous avons développé un test comportemental pour mesurer les préférences alimentaires chez D. melanogaster. Ce test, appelé MultiCAFE (MULTIple CApillary Feeder), repose sur la mesure quantitative de la consommation de solutions proposées à des groupes de mouches dans plusieurs capillaires de verre. Ce nouveau test nous a permis de classer huit alcaloïdes selon leur pouvoir antiappétant. Nous avons étudié la perception de ces alcaloïdes au niveau des sensilles gustatives du proboscis de ces mouches, en utilisant des enregistrements électrophysiologiques extracellulaires. Les composés aversifs ont deux modes d'action sur les sensilles gustatives : ils activent la cellule L2 mais peuvent également inhiber la cellule S s'ils sont mélangés à des sucres. Nous avons mis en évidence que l'inhibition périphérique de la détection des sucres était spécifique. Les mécanismes qui sous-tendent ce phénomène sont toujours inconnus. Nous avons testé l'hypothèse d'une interaction latérale entre les cellules L2 et S. Nous avons montré que la détection réduite du saccharose par la cellule sensible aux sucres en présence de strychnine n'était pas due à une inhibition latérale causée par la cellule sensible à l'amer.

Thèse réalisée en collaboration avec le Département de neurosciences et pharmacologie de l'Université de Copenhague, Danemark. / La vision est cruciale dans la recherche et l’identification de nourriture. Non seulement elle déclenche le réflexe céphalique de la digestion mais, combinée à l’expérience alimentaire, elle aide à raffiner nos prévisions par rapport aux aliments. En un simple clin d’œil, la vue renseigne sur la disponibilité, l’identité, la comestibilité, les saveurs, les textures et les contenus nutritionnel, calorique et toxique des aliments qui nous entourent. Étant donnée l’importance de la vue dans l’expérience gustative, il est judicieux de se poser la question suivante : Qu’arrive-t-il au goût en absence de vision? Cette thèse répond à cette question par l’étude de cette modalité chez l’aveugle de naissance grâce aux techniques de psychophysique et d’imagerie cérébrale. De plus, les conséquences gustatives de la cécité sont comparées à celles suivant la perte d’un autre sens important dans l’appréciation des aliments, soit l’odorat (anosmie). Les résultats comportementaux démontrent premièrement que l’absence de vision depuis la naissance abaisse la sensibilité gustative, reflétée par des seuils élevés de détection et d’identification des cinq goûts de base (sucré, salé, acide, amer, umami). Deuxièmement, bien que les aveugles congénitaux aient plus de facilité à identifier les odeurs comestibles par leurs narines (voie olfactive orthonasale), ceux-ci perdent leur avantage par rapport aux voyants quand ils doivent identifier ces stimuli placés sur la langue (voie olfactive rétronasale). Les résultats d’imagerie indiquent en outre que les aveugles congénitaux activent moins leur cortex gustatif primaire (insula/opercule) et leur hypothalamus par rapport aux voyants durant une tâche gustative. De plus, l’absence d’activation dans le cortex (« visuel ») occipital chez l’aveugle pointe vers le manque de plasticité intermodale en gustation. Chez les anosmiques congénitaux d’autre part, non seulement l’absence d’odorat diminue l’habileté à reconnaître les goûts mais elle abaisse également la force du signal dans les aires olfactives (ex : cortex orbitofrontal médial) durant une tâche gustative. Les résultats chez l’aveugle contrastent grandement avec les études antérieures soulignant l’amélioration de leurs sens extéroceptifs tels que l’audition, l’olfaction (orthonasale) et le toucher qui font tous intervenir la plasticité intermodale. Par ailleurs, les données chez l’anosmique concordent avec ceux de la littérature indiquant une diminution similaire de la chémosensation trigéminale, laquelle est également associée à un affaiblissement du circuit neural des saveurs. Ceci suggère que le sens du goût ne soit pas utile aux handicapés visuels pour percevoir l’environnement extérieur et ainsi compenser leur perte de vision. De plus, bien que l’odorat participe à l’appréciation de la nourriture en bouche, sa perte n’entraîne pas de compensation sensorielle chez l’anosmique. Prises ensemble, ces données indiquent différents mécanismes d’adaptation suivant la cécité et l’anosmie. Elles soutiennent également le point de vue selon lequel la perception unifiée de goûts et de saveurs inclut non seulement les sens chimiques et le toucher mais également la vision. Considérant l’importance du goût et de l’alimentation dans la qualité de vie, ces résultats encouragent la société tout comme les professionnels de la réadaptation à faciliter l’accès à la nourriture ainsi qu’à l’enseignement culinaire chez les handicapés sensoriels. / Vision is crucial for seeking and identifying food. Not only does it trigger the cephalic digestion reflex but, when combined with the experience of eating, it helps to refine expectations about foods. In a single eye blink, sight informs us about the availability, identity, palatability, flavours, textures as well as nutritional, caloric and toxic contents of foods surrounding us. Given the importance of sight in the gustatory experience, one may therefore ask the following question: What happens to gustation without vision? This thesis answers this question by studying this modality in congenitally blind subjects using psychophysical and brain imaging techniques. Additionally, the gustatory consequences of blindness are compared to those following the loss of another important modality involved in the appreciation of food, i.e. the sense of smell (anosmia). Behavioural results first show that the absence of vision from birth reduces the gustatory sensitivity, as reflected by higher detection and identification thresholds of the five basic tastes (sweet, salty, acid, bitter, umami). Second, although congenitally blind subjects are better at identifying palatable odorant stimuli through their nostrils (orthonasal olfactory route), they lose this advantage over sighted people when identifying these stimuli placed on their tongue (retronasal olfactory route). Neuroimaging results also reveal that congenitally blind subjects activate the primary gustatory cortex (insula/operculum) and the hypothalamus less compared to blindfolded sighted participants. Moreover, the absence of occipital (“visual”) cortex activity in the blind points towards the lack of crossmodal plasticity in gustation. In congenitally anosmics, on the other hand, not only does the absence of smell lower the ability to recognize tastes but it also lowers the strength of the signal in olfactory areas (e.g. medial orbitofrontal cortex) during a gustatory task. The results in the blind greatly contrast with previous studies highlighting the enhancement of their exteroceptive senses such as audition, (orthonasal) olfaction and touch, all of which involve crossmodal plasticity. Moreover, data in the anosmic group are consistent with previous literature describing similar decrease of trigeminal chemosensation that is also associated with a weakening of the flavour neural network. This suggests that the sense of taste is not useful to the visually impaired to perceive their exterior environment and compensate for their lack of vision. Furthermore, although olfaction contributes to the appreciation of foods in the mouth, the lack of this modality does not drive sensory compensation in anosmic subjects. Taken together, these data indicate different adaptation mechanisms following blindness and anosmia. They also support the view according to which the unified perception of tastes and flavours includes not only the chemical senses (taste, smell and trigeminal chemosensation) and touch but also vision. Given the importance of taste and eating experience in quality of life, these results encourage society as well as rehabilitation professionals to facilitate access to foods and culinary lessons in sensory deprived subjects.

Les interactions perceptuelles entre différentes modalités sensorielles affectent la perception des aliments. Si ce phénomène a été largement étudié entre des stimuli olfactifs et gustatifs en solution aqueuse, peu d'études ont été menées avec des produits existants dans le commerce. Similairement, peu de travaux sont dédiés à l'étude des interactions multi-sensorielles impliquant l'olfaction, le goût et la perception tactile en bouche et à l'étude des perceptions dites complexes, c'est-à-dire qui impliquent plusieurs modalités sensorielles. Le premier objectif de ma thèse était l'exploration des mécanismes sous-jacents aux interactions perceptuelles existant entre l'olfaction et la gustation durant la consommation de produits réels, et en solution avec des stimuli olfactifs à une concentration infraliminaire. Cette approche a ensuite été étendue aux perceptions olfactive, gustative et tactile (en bouche) et à la perception complexe "rafraîchissante". Il a été mis en évidence que la familiarité d'un produit et la stratégie d'attention durant l'exposition affectent de façon critique les interactions perceptuelles. Pour la première fois il a été démontré qu'une concentration infraliminaire d'odorant associé au goût sucré (fraise) augmente la perception sucrée d'une solution de sucrose. La multiplicité des interactions sensorielles présente dans un milieu alimentaire complexe a également été mis en évidence à un niveau bimodal (ex: entre la perception amer et le froid) et tri-modal (ex: entre la perception olfactive, sucrée et froide). Finalement il été démontré que la perception rafraîchissante est construite sur la base d'une combinaison de déterminants sensoriels, d'habitudes alimentaires ainsi que de facteurs hédoniques et psychophysiologiques tels que l'énergie mental. Pour conclure, les connaissances acquises par ce travail soulèvent d'autres interrogations notamment à propos des mécanismes neuronaux sous-tendant la mémorisation des associations perceptuelles et des conditions requises en termes de durée et de fréquence d'exposition pour la mise en place de ces interactions.

Mon sujet de thèse consistait à étudier les mécanismes de détection des phytoecdystéroïdes chez la Pyrale du maïs, Ostrinia nubilalis Hübner. Des études préalables, ont montré en effet que la Pyrale du maïs détectait ces produits, chez les larves, grâce à des organes gustatifs. En outre, la présence des phytoecdystéroïdes dans l'alimentation inhibait la prise de nourriture. Ces composés ont donc un double aspect, hormones car ils induisent la mue et antiappétents car ils sont détectés par des cellules gustatives et inhibent l'alimentation.<br />Nous avons précisé les modalités d'action de ces composés sur les cellules gustatives. Dans un premier temps, en précisant le spectre de sensibilité des récepteurs gustatifs. A l'aide de 20 composés différents, nous avons montré que les récepteurs gustatifs avaient une sensibilité (1) différente des récepteurs hormonaux et (2) qu'ils différaient selon le type des sensilles gustatives. Ces résultats suggèrent que d'autres molécules que l'hormone de mue (la 20-hydroxyecdysone ou 20E) peuvent avoir un effet antiappétent plus grand. <br />Dans un deuxième temps, nous avons cherché à mettre en relation la sélectivité de l'alimentation avec la sensibilité aux ecdystéroïdes en mesurant l'activité humorale induite dans les cellules gustatives chez des larves de différentes espèces d'Ostrinia qui ont un régime alimentaire différent (oligophage ou sélectif versus polyphage ou peu sélectif). Les résultats de cette étude a permis de montrer que la sélectivité du régime alimentaire n'a pas de relation directe avec la sensibilité aux ecdystéroïdes. <br />Dans un troisième temps, nous avons tenté d'évaluer si les ecdystéroïdes présentés de manière externe par rapport aux organes gustatifs avaient le même effet que lorsqu'ils étaient injectés dans l'animal. En effet, les animaux proches de la mue cessent de s'alimenter et nous voulions vérifier si le pic hormonal interne ne modifiait pas la sensibilité gustative ce qui aurait pu diminuer la motivation alimentaire. Les expériences menées se sont faites en trois étapes : (1) par une mesure de la sensibilité gustative au cours du stade larvaire sur des insectes alimentés en milieu artificiel ou des feuilles naturelles (2) par une exposition des sensilles à une solution de 20E ou solution saline de la larve (3) par une injection de 20E ou de solution saline dans la larve. Les résultats obtenus montrent que la sensibilité évolue au cours du temps et qu'il est impossible d'enregistrer l'activité électrique des neurones gustatifs en fin de stade, probablement pour des problèmes techniques. L'exposition des sensilles est un protocole traumatique qui donne des résultats intéressants, dans la mesure où l'activité des cellules gustatives semble inhibée. L'injection de 20E montre clairement que le taux d'ecdystéroïdes interne n'a pas d'incidence sur la sensibilité mais module par contre l'alimentation.<br />Enfin, dans une dernière partie, nous avons tenté d'élucider par quelle cellule sont perçus les ecdystéroïdes et si ce sont les mêmes cellules qui détectent toutes les substances antiappétentes. Les protocoles utilisés ont consisté à présenter des substances en mélange et à exposer les cellules à l'un des composés au préalable. Les résultats obtenus étaient en faveur de l'hypothèse qui prévoit que les phytoecdystéroïdes excitent le récepteur aux antiappétents. <br />Les phytoecdystéroïdes jouent un rôle de métabolites secondaires de défense, au moins à l'égard de la Pyrale du maïs.

Swallowing impairment or dysphagia can be a consequence of several neurological and anatomical disorders such as stroke, Parkinson’s diseases, and head and neck cancer. Management of patients with dysphagia often involves diet modification, sensory stimulation, and exercise programme with the primary goal being safe swallowing to maintain nutrition. The aim of this project was to evaluate the effects of lemon odour and tastant on swallowing behaviour in healthy young adults. Specifically, the neural excitability and biomechanical characteristics of swallowing were measured in two studies. Neural excitability was evaluated by measuring motor-evoked potentials (MEPs) from the submental muscles which were evoked by transcranial magnetic stimulation (TMS) of the motor cortex. Biomechanical characteristics were evaluated through measures of submental muscle contraction, pressure changes in the oral cavity and pharynx, and the dynamics of the upper oesophageal sphincter (UES). Two groups of volunteers (16 in each group) participated in two separate studies. In the MEP study, 25% and 100% concentrations of lemon concentrate were presented separately as olfactory and gustatory stimuli. The four stimuli were randomly presented in four separate sessions. The olfactory stimulus was nebulized and presented via nasal cannula. Filter paper strips impregnated with the lemon concentrate placed on the tongue served as the gustatory stimulus. Tap water was used as control. TMS-evoked MEPs were measured at baseline, during control condition, during stimulation, immediately poststimulation, and at 30-, 60-, and 90-min poststimulation. Experiments were repeated using the combination of odour and tastant concentration that most significantly influenced the MEP. The biomechanical study used (a) surface electromyography (sEMG) to record contraction of the submental muscles, (b) lingual array with pressure transducers to record glossopalatal pressures, and (c) pharyngeal manometry to record pressures in the pharynx and the UES. Similar methods of presenting the stimuli were used to randomly present the 25% and 100% concentrations of lemon odour and tastant. All data were recorded concurrently during stimulation. The concentration of odour and tastant that produced the largest submental sEMG amplitude was selected for presentation of combined stimulation. Data were then recorded during combined stimulation and at 30-, 60-, and 90-min poststimulation. Results from the MEP study showed increased MEP amplitude at 30-, 60-, and 90-min poststimulation during swallowing compared to baseline, but only for the combined stimulation. Poststimulation results from the biomechanical study showed decreased middle glossopalatal pressure at 30 min and decreased anterior and middle glossopalatal contact duration at 60 min. No poststimulation changes were found in sEMG and pharyngeal manometry measures. During combined odour and tastant stimulation, there were increased pressure and contact duration at the anterior glossopalatal contact and decreased hypopharyngeal pressure. Generally, these changes correspond to increased efficiency of swallowing. In conclusion, these are the first studies to have measured the effects of flavour on neural excitability and biomechanics of swallowing and the first to have shown changes in MEP and several biomechanical characteristics of swallowing following flavour stimulation. These changes were present poststimulation, suggesting mechanisms of neural plasticity that may underlie potential value in the rehabilitation of patients with dysphagia.

Alexithymia is a clinically relevant personality trait characterized by deficits in recognizing and verbalizing one’s emotions. It has been shown that alexithymia is related to an impaired perception of external emotional stimuli, but previous research focused on emotion perception from faces and voices. Since sensory modalities represent rather distinct input channels it is important to know whether alexithymia also affects emotion perception in other modalities and expressive domains. The objective of our review was to summarize and systematically assess the literature on the impact of alexithymia on the perception of emotional (or hedonic) stimuli in music, odor, taste, and touch. Eleven relevant studies were identified. On the basis of the reviewed research, it can be preliminary concluded that alexithymia might be associated with deficits in the perception of primarily negative but also positive emotions in music and a reduced perception of aversive taste. The data available on olfaction and touch are inconsistent or ambiguous and do not allow to draw conclusions. Future investigations would benefit from a multimethod assessment of alexithymia and control of negative affect. Multimodal research seems necessary to advance our understanding of emotion perception deficits in alexithymia and clarify the contribution of modality-specific and supramodal processing impairments.

Purpose: In a previous neuroimaging study, patients with taste loss showed stronger activations in gustatory cortices compared to people with normal taste function during taste stimulations. The aim of the current study was to examine whether there are changes in central-nervous functional connectivity in patients with taste loss. Methods: We selected 26 pairs of brain regions related to taste processing as our regions of interests (ROIs). Functional magnetic resonance imaging (fMRI) was used to measure brain responses in seven patients with taste loss and 12 healthy controls as they received taste stimulations (taste condition) and water (water condition). The data were analysed using ROI-to-ROI functional connectivity analysis (FCA). Results: We observed weaker functional connectivity in the patient group between the left and right orbitofrontal cortex in the taste condition and between the left frontal pole and the left superior frontal gyrus in the water condition. Conclusion: These results suggested that patients with taste loss experience changes of functional connectivity between brain regions not only relevant to taste processing but also to cognitive functions. While further studies are needed, fMRI might be helpful in diagnosing taste loss as an additional tool in exceptional cases.

The relationship between initial intracellular pH (pHi) and associated cell volume change was investigated by simultaneous measurement of pHi and cell volume with fluorescence imaging in polarized fungiform taste receptor cells (TRCs) loaded with BCECF in vitro. Ammonium pulses caused a brief, reversible alkalinization in pHi and induced cell swelling. Sodium-acetate pulses reversible decreased TRC pHi and induced cell shrinkage. Removal weak acids and return to Control Ringer's solution (CR) causedTRC pHi and volume to overshoot baseline levels before fully recovering. Replacing CR with zero-sodium solution resulted in irreversible acidification of TRC pHi and induced cell swelling. Addition of sodium allowed reversal of TRC pHi and volume and return to baseline levels. Treating TRCs with cytoskeleton inhibitors, phalloidin and cytochalasin, before acidic stimulation did not affect TRC pHi, but did result in an altered TRC volume change. I conclude that a decrease in TRC pHi induces cell shrinkage via the actin cytoskeleton. Cell shrinkage as a result of a change in pHi activates NHE1 to restore TRC pHi and volume.

Les insectes ont développé un système chimiosensoriel gustatif leur permettant de discriminer les stimuli sensoriels indispensables à leur survie et à leur reproduction. Afin d’être efficace, le système gustatif doit être sensible et permettre une élimination rapide des molécules sensorielles afin d’éviter la saturation des récepteurs et ainsi assurer la détection et l’intégration des signaux chimiosensoriels. Présentes dans l’espace péri-récepteur, les enzymes du métabolisme des xénobiotiques (EMX), impliquées principalement dans la détoxication des organismes, pourraient avoir un rôle central dans la modification et/ou l’arrêt du signal sensoriel en catalysant la biotransformation de ces molécules et en favorisant leur élimination.Afin d’analyser l’implication des EMX dans les processus chimiosensoriels, nous avons centré notre étude sur le rôle potentiel des Cytochromes P450 (CYP), dans la perception et le métabolisme de la caféine chez Drosophila melanogaster. Nous avons identifié plusieurs CYP dont l’expression est fortement modulée dans les organes sensoriels et dans le corps par la caféine. L’inhibition ciblée de l’expression de certains CYP dans les neurones sensoriels provoque une perturbation de la perception de la caféine, mettant ainsi en évidence le rôle crucial de ces enzymes dans les mécanismes chimiosensoriels. En parallèle, nous avons caractérisé le métabolisme de la caféine chez la drosophile puis, nous avons mis en évidence l’implication directe de CYP6d5 dans la dégradation de la caféine en théobromine.L’ensemble de ces travaux montre pour la première fois, l’implication directe des cytochromes P450 dans les mécanismes de perception sensorielle et dans le métabolisme de la caféine chez la drosophile. / Insects have developed a gustatory system, allowing them to detect sensory molecules essential to their survival and their reproduction. In order to be efficient, the gustatory system must be sensitive, allowing a rapid elimination of sensory molecules in order to avoid the receptor saturation and insuring the detection and the integration of chemosensory signals.Located in the peri-receptor environment, xenobiotic metabolizing enzymes (EMX), mainly implicated in detoxification, could have a crucial role in the modulation of the sensory signal by catalyzing the biotransformation of sensory molecules and promoting their elimination.To analyze the involvement of XME in chemosensory processes, we focused our project on the putative role of Cytochromes P450 (CYP) in caffeine sensory perception and metabolism in Drosophila melanogaster. We identified several CYP, which the expression is strongly modulated in sensory organs and in the body by caffeine. The specific-targeted silencing of some CYP expression in sensory neurons leads to an alteration of caffeine perception, revealing the crucial role of these enzymes in chemoperceptive processes. In parallel, we characterized the caffeine metabolism in Drosophila, and highlighted a direct involvement of CYP6d5 in the degradation of caffeine into theobromine. This work shows for the first time, a direct implication of cytochromes P450 in sensory perception mechanisms and in the metabolism of caffeine in Drosophila.