Goût, saveurs et sensations - Comprendre les mécanismes en jeu pour faire évoluer les pratiques

Cet article est issu de L'Édition (n°31) le journal de l'Université Paris-Saclay. Deux collègues de SayFood y ont participé : Alix Rollinat et Valérie Guénard Lampron, enseignantes-chercheuses au sein de l'équipe CAliCo (Conception des Aliments par et pour les Consommateurs). 

Le goût est probablement l’un des cinq sens de l’être humain les plus complexes à décrire : « Ce que le grand public appelle goût correspond en termes scientifiques au concept de flaveur qui associe gustation, olfaction et sensibilité trigéminale », éclaire Alix Rollinat, chercheuse au sein du laboratoire Paris-Saclay Food and Bioproduct Engineering (SayFood - Univ.Paris-Saclay/INRAE/AgroParisTech). Au sens scientifique, le goût désigne uniquement le message perçu par les papilles gustatives. Il se compose de cinq saveurs fondamentales : le salé, le sucré, l’amer, l’acide et l’umami, une saveur plus méconnue que l’on retrouve dans de nombreuses viandes, la sauce soja, les tomates séchées ou encore le parmesan. 

La perception d’un aliment ne se limite toutefois pas à ces cinq saveurs. L’odorat joue également un rôle primordial, grâce aux arômes (voir l’article Recherche paru dans L’Édition n°25). Enfin, la dernière composante de la flaveur, la sensibilité trigéminale, correspond à la capacité à détecter les textures, le pétillant d’une boisson, la fraîcheur de la menthe ou l’astringence d’un vin. 

 Ces différentes perceptions sont liées à des composés chimiques et sollicitent des systèmes sensoriels distincts. Le goût repose sur la liaison entre une molécule et un récepteur situé à la surface d’une cellule sensorielle d’une papille gustative. Cette liaison déclenche des signaux en cascade, comme l’ouverture d’un canal ionique dans la membrane de la cellule, avec pour conséquence un changement de potentiel électrique transmembranaire. Ce signal est ensuite amplifié et active le système nerveux central de l’organisme. Les sensations trigéminales, quant à elles, sont détectées et transmises au cerveau par le nerf trijumeau. Ces modalités sensorielles sont alors intégrées pour fournir l’appréciation complète d’un aliment.

L’amertume comme marqueur de la toxicité ?

Mais à quoi sert le goût ? Pour Frédéric Marion-Poll, professeur émérite associé au laboratoire Évolution, génomes, comportement, écologie (EGCE - Univ. Paris-Saclay/AgroParisTech/CNRS/IRD), la fonction initiale du système gustatif est de « juger la qualité potentielle d'un aliment ». Cela ne s’applique pas qu’aux êtres humains mais aussi aux insectes, qui sont au centre des recherches menées par le scientifique. Celui-ci étudie plus particulièrement la saveur amère que les insectes évitent, probablement parce qu’elle est associée à des composés toxiques. L’objectif est de développer des méthodes innovantes de protection des cultures. « L’association de substances au goût désagréable pour les insectes diminue la dose d’insecticide nécessaire pour protéger une surface cultivée », précise Frédéric Marion-Poll.

L’origine du lien entre amertume et toxicité serait d’ordre aposématique. Ce terme désigne l’aptitude d’un organisme à avertir ses prédateurs de sa toxicité à l’aide d’un signal fort. Il s’agit souvent d’une couleur vive, comme chez les grenouilles vénéneuses, ou  en d’une odeur, d’un son, d’une saveur, en l’occurrence l’amertume. Comme l’explique le spécialiste : quand il ingère une substance amère et toxique, « le prédateur associe cette saveur à une expérience malencontreuse et mémorise ce signal comme désignant une substance à éviter ». Si d’autres espèces non toxiques développent également un goût amer, cette sélection par les prédateurs leur confère un avantage reproductif. Ainsi, bien que les plantes au goût amer ne soient pas toutes toxiques, les insectes ont tendance à les éviter.

Pour explorer cette relation entre saveur et interprétation de la qualité nutritionnelle d’un aliment, Frédéric Marion-Poll s’intéresse aux mécanismes de perception des molécules toxiques chez les mouches drosophiles. Cet insecte est régulièrement utilisé pour des expériences, et la communauté scientifique a développé de nombreux outils génétiques qui rendent possibles une multitude de manipulations. Dans une expérience, l’équipe du professeur émérite a désactivé chez ces mouches les récepteurs des cellules sensorielles de l’amertume, puis exposé de manière successive les insectes à différentes préparations contenant ou non des substances amères et toxiques. La première de ces préparations, composée exclusivement de sucre, a remporté un franc succès auprès des insectes. La deuxième préparation était un mélange de sucre et de L-canavanine (un acide aminé présent dans différentes plantes, telles que les légumineuses). Les mouches, incapables de percevoir le goût amer, ont également réagi positivement. En revanche, avec la troisième préparation - un mélange de sucre et de strychnine (un alcaloïde toxique pour les mammifères) -, les drosophiles ont réagi bien plus faiblement que précédemment, indiquant leur capacité à éviter la strychnine même sans percevoir son amertume. 

En analysant l’activité des neurones sensibles au sucre, les scientifiques ont constaté que ceux-ci ne répondent plus au sucre de manière proportionnelle à la dose. Cela signifie que « certaines substances amères comme la strychnine ont la capacité d’inhiber les récepteurs de sucre », interprète Frédéric Marion-Poll. Ce double effet, activation des récepteurs de l’amertume et inhibition des récepteurs de la sucrosité, renforce le réflexe d’évitement de ces substances, même quand elles sont intégrées dans un mélange. 

Une influence génétique sur la perception de l’amertume

Une autre source de complexité dans l’analyse de l’association entre toxicité et amertume repose sur la diversité génétique au sein d’une espèce. Là encore, l’équipe de Frédéric Marion-Poll a tiré parti des outils développés pour les drosophiles, en utilisant des lignées de mouches dont les ancêtres et le génome sont parfaitement connus, afin d’établir des corrélations avec les phénotypes - les comportements - observés. Les scientifiques ont exposé les mouches à des solutions à base de sucre, de sucre et de L-canavanine, ou de sucre et de caféine, qui est amère mais peu toxique à faible dose pour les drosophiles. L’équipe a alors observé différents types de comportements selon les lignées de mouches. Certaines ont goûté les préparations amères une seule fois et n’y ont plus touché, suggérant qu’elles ont détecté les substances amères. D’autres n’ont pas fait la différence entre les solutions. D’autres enfin ont semblé tolérer initialement les composés amers puis développé une aversion pour la L-canavanine. « Cela suggère qu’il y a une réaction post-ingestive liée à l'intoxication. » Cette expérimentation, en cours d’analyse, souligne les différences de comportement des insectes, qui semblent liées à des traits acquis de génération en génération. 

Afin d’étudier plus amplement cette variabilité génétique, les scientifiques collaborent avec d’autres spécialistes dans le but de développer de nouvelles techniques expérimentales, utilisant des systèmes automatisés capables de déposer les gouttes de solutions et mesurer les volumes consommés. « L’écosystème de l’Université Paris-Saclay est un endroit rêvé pour développer des collaborations interdisciplinaires », relève Frédéric Marion-Poll. « En partenariat avec des élèves ingénieurs du plateau, des spécialistes en physique et en optique, nous aurions la possibilité de mettre au point des tests à haut débit encore plus performants. » La diversité d’attitudes alimentaires au sein d’une espèce remet en question l’approche traditionnelle de modélisation du comportement qui repose sur un insecte moyen. Elle suggère aussi que l’incorporation de composés amers dans des insecticides aiderait à les utiliser de manière plus parcimonieuse, en empêchant ou en limitant l’apparition d’insectes résistants et en protégeant les insectes utiles. Le professeur émérite compte sur les nouveaux dispositifs expérimentaux pour apporter prochainement un nouvel éclairage.

Le mécanisme méconnu de l’astringence

Chez les êtres humains, l’amertume est souvent associée à une autre sensation désagréable : l’astringence. Il s’agit du domaine d’étude d’Alix Rollinat, jeune enseignante-chercheuse à AgroParisTech et membre du laboratoire SayFood. Après un master en œnologie, elle décide d’approfondir ses connaissances sur cette sensation que l’on retrouve souvent dans le vin rouge, en poursuivant avec une thèse au Centre des sciences du goût et de l’alimentation situé à Dijon. L’astringence s’apparente à « une sensation de sécheresse au niveau du palais, de la langue et des gencives, l'impression de ne plus avoir de salive en bouche », décrit la scientifique. Si elle est souvent confondue avec l’amertume, l’astringence n’est pas une saveur mais une sensation trigéminale, la troisième grande composante de la flaveur.

Alix Rollinat souhaite comprendre les mécanismes à l’origine de cette sensation : « J’étais interloquée par l’idée qu’on ne sait pas expliquer une sensation que l’on perçoit pourtant tous et toutes ! » Bien que les mécanismes soient encore obscurs, les composés responsables de l’astringence sont connus. Ils appartiennent en majeure partie à la famille des composés phénoliques, des molécules caractérisées par un cycle aromatique (un cercle de six atomes de carbone) et un groupe hydroxyle (OH). Il existe une multitude de composés phénoliques différents. Or, selon le type de molécules, les liaisons avec les protéines présentes dans la cavité orale varient, de même que la sensation et l’intensité perçues. 

Plusieurs pistes sont envisagées pour expliquer cette sensation. La première est que les composés phénoliques causent la précipitation de protéines présentes dans la fine pellicule de la muqueuse qui protège les cellules épithéliales. Cela modifie la lubrification de la cavité orale en augmentant les forces de friction, ce que le cerveau interprète comme une sensation de sécheresse. L’autre hypothèse propose que l’interaction des composés phénoliques avec la pellicule muqueuse engendre le clivage d’une protéine intégrée à la membrane des cellules épithéliales, ce qui déclenche des cascades de signalisation jusqu’au nerf trijumeau. D’après l’enseignante -chercheuse, « il y a une part de vrai dans les deux hypothèses, aucune ne suffit à elle-seule à expliquer les phénomènes
que nous observons ». 

Une question se pose alors : l’astringence est-elle perçue de la même manière par tous les individus ? Afin d’y répondre, Alix Rollinat a développé au cours de son doctorat, un protocole de mesure du seuil de perception de l’astringence, en adaptant le processus Best estimate threshold (BET). L’expérience se compose de huit manches, au cours desquelles les participantes et participants doivent goûter trois préparations différentes. Deux gobelets ne contiennent que de l’eau, le troisième contient un composé astringent, dont la concentration augmente à chaque manche. Les volontaires doivent identifier le gobelet contenant le composé et noter l’intensité de l’astringence perçue sur une échelle de 0 à 10.

L’analyse des intensités perçues en fonction de la concentration réelle met en évidence « une courbe en S », décrit Alix Rollinat. « Il y a tout d’abord un plateau qui correspond au bruit de fond, puis une fois passé le seuil de perception, l’intensité perçue augmente de manière plus ou moins forte avec la concentration, avant d’arriver à un deuxième plateau qui traduit un effet de saturation. » Cette configuration en S est commune aux deux cents volontaires, mais avec des seuils de détection et de saturation variés. Pour expliquer cette diversité, des analyses supplémentaires ont été menées sur des sujets dits « extrêmes », c’est-à-dire avec des seuils de détection très faibles ou très élevés. Ni les habitudes alimentaires, notamment la consommation régulière de produits astringents, ni le flux salivaire n’expliquent ces variations de seuil, mais certains aspects de la sensibilité tactile de la langue apparaissent comme des pistes intéressantes.

Des interactions complexes entre arôme et astringence

Pour aller plus loin, Alix Rollinat s’intéresse à la population présentant des seuils de perception « intermédiaires », en considérant les variations de perception selon différents types de composés astringents, mais aussi en creusant les interactions entre arôme et astringence. « Comment une sensation astringente modifie-t-elle la perception aromatique d’un aliment ? », questionne l’enseignante - chercheuse, en citant l’exemple du vin qui gagne en complexité aromatique lorsqu’on y ajoute des composés astringents. « Et en miroir de cela, comment un arôme modifie -t-il la perception de l’astringence ? »

Des études menées par d’autres équipes ont démontré que l’ajout de sucre diminue la sensation d’astringence. Toutefois, la quantité nécessaire s’avère très importante : il faut 171,15 grammes par litre de sucre pour diminuer la sensation d’astringence de l’équivalent d’un gramme par litre d’acide tannique, un composé phénolique. L’ajout d'arômes à connotation sucrée, comme celui de banane, divise par trois la quantité de sucre nécessaire pour obtenir le même résultat.

Ces interactions entre arôme et astringence sont encore peu explorées mais elles présentent des pistes attrayantes, notamment pour encourager la consommation de protéines végétales ou de produits fermentés (voir l’article Recherche paru dans L’Édition n°26). Cette problématique est au cœur des travaux d’une autre chercheuse du laboratoire SayFood, Valérie Guénard Lampron, qui travaille à la croisée de la science des aliments et de la science du consommateur : « Il s’agit d’identifier les freins à l’adoption de ces aliments, qu’ils soient sensoriels ou comportementaux, et de proposer des leviers pour les contrer. »

Comprendre les goûts pour modifier les habitudes

Les produits fermentés ou à base de protéines végétales ont pour point commun de présenter à la fois des profils nutritionnels particulièrement intéressants, en termes de fibres, de protéines ou de probiotiques par exemple, et un fort intérêt agronomique : captage de l’azote, rotation des cultures, diminution des besoins d’engrais et d’irrigation, etc. Toutefois, leur adoption rencontre plusieurs obstacles. Parmi eux, figurent des aspects sensoriels liés à des textures et des goûts perçus comme désagréables, tels que des notes végétales trop prononcées, de l’amertume, un goût terreux ou de l’astringence. L’absence de connaissance sur les techniques de préparation de ces aliments empêche également leur intégration dans l’alimentation du plus grand nombre.

Le recours à des panels de consommateurs et consommatrices est une technique utile pour comprendre les réactions face à ces produits peu répandus dans les assiettes. À l’aide d’échelles de notation, les scientifiques évaluent la sensibilité générale du public à un produit et caractérisent des groupes de consommateurs et consommatrices cibles. Cette approche, avec des volontaires du grand public peu guidés, est complétée par des panels d’expertes et experts, entraînés à établir le profil sensoriel d’un aliment, en identifiant précisément les aspects plaisants ou aversifs. Dans les deux cas, les ingrédients sont préparés de manière classique ou à l’aide d’une imprimante 3D alimentaire. « C’est un outil très pratique », confirme Valérie Guénard Lampron. « On fait varier la texture des aliments, le nombre de couches ou encore la viscosité, moyennant quelques challenges techniques. Avec l’imprimante 3D, on obtient des échantillons parfaitement similaires, avec un processus reproductible et maîtrisé. » Afin de proposer des leviers pour contrer les réticences,l’équipe de Valérie Guénard Lampron expérimente au laboratoire différentes techniques de préparation et de cuisson, en considérant toutes les étapes de la culture, de la transformation et de la consommation de l’aliment.

Alors que « la France importe environ la moitié des légumineuses qu’elle consomme », comme l’indique la chercheuse, un autre enjeu est d’en augmenter la production locale. Le projet Intégrale, porté par le consortium Qualiment dont fait partie le laboratoire SayFood, porte ainsi sur deux légumineuses, la féverole et la lentille, qui recèlent une forte diversité génétique. L’objectif du projet est d’identifier les meilleures variétés selon différents critères. « On cherche un compromis entre adaptation au climat et au sol français, facilité de décorticage et de broyage et enfin qualités sensorielles et nutritionnelles. » L’équipe de SayFood se concentre sur les caractéristiques des farines plus ou moins complètes issues de ces transformations, et recherche des usages pertinents et appétissants. Des entreprises agroalimentaires participent également au consortium, avec pour but la formulation de nouveaux produits.

Le changement des habitudes alimentaires ne repose pas que sur l’amélioration du goût des légumineuses ou des produits fermentés, mais également sur le développement d’une nouvelle culture gastronomique. Dans le projet Pulse Fiction, financé par l’Agence nationale de la recherche (ANR), les scientifiques de SayFood travaillent avec un chef cuisinier qui développe des recettes à partir d’ingrédients bruts. Des volontaires reproduisent ensuite les plats dans la cuisine mise à leur disposition au laboratoire, puis les dégustent. Cette cuisine expérimentale dispose d’équipements ordinaires mais facilite l’observation des testeurs et testeuses, pour identifier les points de blocage d’une recette et noter les retours. La démarche aide notamment à expérimenter de multiples techniques de préparation, comme l’illustre Valérie Guénard Lampron : 

« Est-il plus acceptable pour un consommateur ou une consommatrice de mettre de la farine de haricot rouge dans un cake ou d’intégrer la légumineuse sous forme de purée ? Préfèrera-t-il acheter la légumineuse déjà hydratée ou la préparer de A à Z, avec les longs temps de trempage et de cuisson, pour avoir la sensation de manger plus sain ? Cela représente-t-il un effort trop important ? Et quelle est la différence de perception sensorielle ? »

La restauration collective est également un terrain opportun pour aller à la rencontre du public, présenter de nouvelles recettes et faire connaître les enjeux de la transition alimentaire. En partenariat avec le Crous (Centre régional des œuvres universitaires et scolaires), des équipes des laboratoires SayFood, Paris-Saclay Applied Economics (PSAE – Univ. Paris-Saclay/INRAE AgroParisTech) et Physiologie de la nutrition et du comportement alimentaire (PNCA – Univ. Paris-Saclay/AgroParisTech/INRAE) ont ouvert en 2025 un restaurant d’expérimentation sur le plateau de Saclay. Il s’agit d’observer en situation réelle le comportement et les choix d’individus représentatifs de la population française face à des aliments innovants, en identifiant les conditions et l’ampleur des changements que les convives sont prêts à accepter. Dans le projet Conso+FF, par exemple, « on intègre la dimension culturelle de l’alimentation, en adaptant des recettes connues avec des aliments fermentés », indique la chercheuse. La description des plats varie, pour identifier quels termes suscitent le plus d’intérêt. « Faut-il plutôt mettre en avant la démarche écologique, les bienfaits pour la santé ou une description appétissante ? »

En identifiant des groupes de consommateurs et consommatrices intéressées, et en proposant des produits innovants et appétissants, Valérie Guénard Lampron a bon espoir de modifier les pratiques. Comme Frédéric Marion-Poll espère, à travers ses recherches, trouver la recette pour tenir les insectes à distance. « En fin de compte, on en revient toujours au goût », conclut la chercheuse. M.D.