Dévoiler les origines évolutives de l'umami et des préférences gustatives sucrées

La perception du goût est l'un des sens les plus importants et nous aide à identifier les aliments bénéfiques et à éviter les substances nocives. Par exemple, notre penchant pour les aliments sucrés et salés résulte de notre besoin de consommer des glucides et des protéines. Compte tenu de leur importance en tant que trait évolutif, des chercheurs du monde entier étudient l’origine et l’évolution des récepteurs gustatifs au fil du temps. Obtenir ces informations sur le comportement alimentaire des organismes peut les aider à dresser un tableau de l’histoire de la vie sur Terre.

L’un des goûts importants de notre palette gustative est l’umami, ou goût savoureux, associé aux protéines qui constituent un élément essentiel de l’alimentation de nombreux organismes. Le récepteur du goût de type 1 (T1R) détecte les goûts sucrés et umami chez les mammifères. Ce récepteur du goût est codé par le TAS1R, une famille de gènes comprenant TAS1R1, TAS1R2 et TAS1R3, et provient d'un ancêtre commun des vertébrés osseux.

Cependant, ce modèle génétique n'est pas observé chez les poissons cœlacanthes et cartilagineux, où des gènes TAS1R « non placés sur le plan taxonomique » ont été identifiés, ce qui suggère une compréhension incomplète de l'histoire évolutive des récepteurs du goût.

Cependant, une équipe de recherche dirigée par le professeur agrégé Hidenori Nishihara de l'Université Kindai et le professeur Yoshiro Ishimaru de l'Université Meiji au Japon a identifié cinq nouveaux groupes jusqu'alors inconnus au sein de la famille TAS1R. Cette découverte est le résultat d'une étude pangénomique des vertébrés à mâchoires, y compris tous les principaux groupes de poissons.

L'étude, publiée dans Écologie et évolution de la nature le 13 décembre 2023, comprend les contributions du professeur adjoint principal Yasuka Toda de l'université Meiji, du professeur Masataka Okabe de l'école de médecine de l'université Jikei, du professeur Shigehiro Kuraku de l'Institut national de génétique et du professeur associé du projet Shinji Okada de l'université de Tokyo.

“Notre étude a révélé que, comparé à la plupart des vertébrés modernes, l'ancêtre vertébré possédait plus de T1R. Ces résultats remettent en question le paradigme selon lequel seuls trois membres de la famille T1R ont été conservés au cours de l'évolution”, explique le professeur Nishihara.

Les nouveaux gènes des récepteurs du goût, nommés TAS1R4, TAS1R5, TAS1R6, TAS1R7 et TAS1R8 par les chercheurs, ont été classés en fonction de leur répartition parmi les espèces ayant un ancêtre commun. Les chercheurs ont découvert que les gènes TAS1R4 étaient présents chez les lézards, les axolotls, les poissons-poumons, les cœlacanthes, les bichirs et les poissons cartilagineux, mais absents chez les mammifères, les oiseaux, les crocodiliens, les tortues et les poissons téléostéens. De plus, l’axolotl, les poissons-poumons et le cœlacanthe possèdent TAS1R5.

Les chercheurs ont observé une relation évolutive étroite entre TAS1R5, TAS1R1 et TAS1R2, indiquant une ascendance partagée entre ces gènes. Les poissons cartilagineux possèdent exclusivement TAS1R6. Les chercheurs ont notamment découvert que TAS1R6 avait évolué à partir du même gène ancestral qui avait conduit aux gènes TAS1R1, TAS1R2 et TAS1R5. Alors que les axolotls et les lézards possèdent TAS1R7, les bichirs et les poumons possèdent TAS1R8. Les chercheurs ont déterminé que ces deux gènes provenaient de l’ancêtre commun des vertébrés à mâchoires.

En plus de ces nouveaux gènes, l’étude a révélé une diversité dans les gènes TAS1R existants. Par exemple, ils ont découvert que le TAS1R3 des vertébrés osseux pouvait être divisé en TAS1R3A et TAS1R3B. TAS1R3A était présent chez les tétrapodes et les poissons-poumons, tandis que TAS1R3B a été identifié chez les amphibiens, les poissons-poumons, les cœlacanthes et les poissons à nageoires rayonnées. De plus, l'étude génomique a révélé que TAS1R2 s'était diversifié en deux groupes distincts (TAS1R2A et TAS1R2B), remettant en question l'idée conventionnelle selon laquelle TAS1R2 forme un seul groupe de gènes.

“Nous avons constaté que l'arbre phylogénétique TAS1R comprend un total de 11 clades TAS1R, révélant une diversité génétique inattendue”, ajoute le professeur Nishihara.

Les résultats suggèrent également que le premier gène TAS1R est apparu chez les vertébrés à mâchoires il y a environ 615 à 473 millions d'années. Le gène a ensuite subi plusieurs duplications pour produire neuf gènes de récepteurs du goût (TAS1R1, 2A, 2B, 3A, 3B, 4, 5, 7 et 8) chez l'ancêtre commun des vertébrés osseux. Au fil du temps, certains de ces gènes ont été perdus dans différentes lignées, les mammifères et les téléostéens ne conservant que trois TAS1R (TAS1R1, TAS1R2A et TAS1R3A chez les mammifères).

En plus de faire la lumière sur l’histoire évolutive, les résultats ont également des applications pratiques. En nous expliquant cela, le professeur Nishihara déclare : « Ces résultats nous permettent de déduire plus facilement les préférences gustatives de divers vertébrés. Ceci, à son tour, peut avoir des applications potentielles telles que le développement d'aliments pour animaux de compagnie et d'attractifs adaptés aux préférences de poissons, amphibiens et reptiles.