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Flavour, Food-Oral-Processing, & Perception (FFOPP)

Photo équipe 1

chercheurs

G. Feron, J-M. Heydel, H. Labouré, A. Lavoisier, Y. Le Fur, E. Neyraud, J. Piornos Martínez, M. Schwartz, C. Sinding, R. Srivastava.

IngÉnieurs et techniciens

H. Brignot, J. Chaloyard, C. Follot, Z. Hernandez, B. Houinsou Houssou, M. Lelievre, F. Ménétrier, J. Moreno, C. Potin, V. Senty-Ségault, C. Septier.

doctorants

L. Debraine, L. Joubert-Laurencin, G. Le Guillas, M. Muradova, A. Proskura.

Post-doctorants

A. Godet.

Différentes approches sont mises en œuvre.
Une approche moléculaire vise à identifier et caractériser les molécules odorantes, à étudier les mécanismes d’interactions avec les macromolécules de l’aliment et de la salive dans des systèmes modèles plus ou moins complexes.
Une approche psychophysique est utilisée pour comprendre la représentation des mélanges de stimuli et les interactions entre modalités sensorielles.
Une approche neurobiologique vise à identifier les mécanismes cérébraux, sensitifs et cognitifs, permettant la représentation mentale des aliments.
Une approche biomécanique est conduite pour comprendre les mécanismes de libération in vivo des molécules de la flaveur (molécules odorantes, sapides et à effet trigéminal) en conditions de mastication, en prenant en compte les variabilités individuelles en matière de paramètres physiologiques et en validant leur impact par des études in vitro avec un simulateur de mastication.
Une approche biochimique et moléculaire vise à mettre en évidence et comprendre le rôle de la salive dans la perception sensorielle et le comportement alimentaire en particulier par l’étude des activités enzymatiques, du protéome, du peptidome et du métabolome.

Mots-clés : Flaveur, libération, aliment, salive, interactions perceptives, structure moléculaire, biochimie, physiologie, mécanismes cérébraux.

Thématique : Les travaux de l’équipe ont pour principal objectif de comprendre les mécanismes conduisant à la libération des molécules de la flaveur et leur impact sur la perception sensorielle globale chez l’homme.

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  • Thématiques abordées

Les travaux de l’équipe ont pour but d’explorer les mécanismes à l’origine de la formation de la représentation mentale des aliments chez l’homme, prenant en compte la composition et la structure de l’aliment, la formation du bol alimentaire, la physiologie orale, les interactions moléculaires impliquant les molécules de la flaveur en bouche et les interactions multimodales intervenant au niveau du système nerveux central.

Thème 1 : Propriétés sensorielles des stimuli de la flaveur seuls et en mélange (molécules odorantes, sapides, à effet trigéminal), interactions multimodales

  • - Identifier les marqueurs de la typicité odorante
  • - Etudier la représentation des mélanges odorants (perception analytique et/ou synthétique)
  • - Elucider les mécanismes (physico-chimiques, sensoriels, cérébraux) impliqués dans les interactions entre modalités sensorielles (odeur, arôme, saveur, texture, …)

Thème 2 : Mécanismes de rétention / libération des stimuli de la flaveur (arôme, saveur) et de leur perception en fonction de l’aliment et de l’individu

  • - Évaluer le rôle des paramètres de physiologie orale et de leur variabilité interindividuelle sur la déstructuration de l’aliment en bouche et la libération des composés de la flaveur
  • - Établir des relations entre les cinétiques de libération de composés de la flaveur en bouche et la perception temporelle
  • - Découpler et hiérarchiser les mécanismes par des approches in vitro
  • - Identifier et caractériser le rôle de certaines protéines et enzymes de la salive dans la libération et la perception des composés de la flaveur à partir du bol alimentaire.

Thème 3 : Interactions moléculaires avec la matrice et les cibles biologiques

  • - Expliquer les phénomènes de rétention/libération des arômes dans les matrices alimentaires (avec et sans salive) par des propriétés moléculaires
  • - Comprendre les mécanismes d’interaction entre les molécules de la flaveur et des protéines salivaires purifiées et bien caractérisées, seules et en mélange
  • - Caractériser les interactions entre les molécules de la flaveur et la muqueuse orale

Thème 4 : Modulation des paramètres de physiologie orale (stimulations, âge, environnement)

  • - Comprendre quels facteurs de composition salivaire (protéines et enzymes en particulier) interviennent dans la formation du bol alimentaire
  • - Relier la variabilité dans les propriétés salivaires à la variabilité sensorielle (perception, acceptabilité)
  • - Caractériser la surface de la muqueuse orale (cellules épithéliales et pellicule mucosale)
  • - Étudier les sources de variabilité biologique : stimulations sensorielles, âges, régimes alimentaires…

  • Méthodologies / technicité

Chimie analytique

analyse des molécules de la flaveur et de leur libération in vivo et in vitro.

Analyse sensorielle

perception des aliments et des mélanges de molécules de la flaveur.

Physiologie

étude de la physiologie de la cavité bucco-nasale et de ses fonctionnalités (mastication salivation, déglutition, …).

Statistiques

analyse des molécules de la flaveur et de leur libération in vivo et in vitro.

Neurobiologie

mécanisme d’intégration multisensorielle.

Biochimie

études des composés salivaires impliqués dans la perception.

Sciences des aliments

impact de la composition et de la structure de l’aliment sur la perception.

Outils in silico

Etude des relations structure-activité/structure-propriétés des molécules odorantes : génération de modèles QSAR/QSPR (Quantitative Structure-Activities/Properties Relationships) et 3D-QSAR. Logiciels Discovery Studio (Accelrys-Biovia), Canvas (Schrödinger) QSARINS (QSAR-INSUBRIA).

Méthodologie in silico

Outils in vitro

Le simulateur de mastication permet de reproduire les principales fonctions de la cavité orale pendant le processus oral pour des produits solides d’après des paramètres mesurés in vivo, il peut être couplé à différents outils de mesure des stimuli de la flaveur, comme un spectromètre de masse.

Méthodologie in vitro

Un réacteur salivaire permet de simuler l’action de la salive pendant le processus oral pour des produits liquides ou semi-solides.

Méthodologie in vitro

Modèle de muqueuse orale

Un modèle original de muqueuse orale utilisant une lignée de cellules épithéliales orales transfectées permet de reproduire en partie la situation in vivo dans laquelle une fine couche de protéines salivaires, la pellicule mucosale, est ancrée à la surface de la muqueuse. Ce modèle sert notamment à l’étude des mécanismes à l’origine de l’astringence et la persistance aromatique.

Méthodologie in vitro

Outils in vivo

Les mouvements masticatoires sont suivis par électromyographie afin d’extraire des paramètres représentatifs de l’activité masticatoire.

Méthodologie in viv

 

Les volumes des cavités orale et nasale sont mesurés avec un rhinopharyngomètre.

Méthodologie in viv

Des dispositifs ont été spécialement développés pour étudier les mouvements de mastication et de succion chez les enfants.

Méthodologie in viv

 

Les mecanismes cérébraux de la perception de la flaveur sont enregistrés avec de l’electroencéphalographie couplé à un gustomètre qui délivre des boissons.

Méthodologie in viv

  • Modèles

L'Homme

les travaux portent sur des sujets sains et des populations spécifiques (sujet âgé et jeune enfant).

In vitro

2 types de modèles sont utilisés
- Simulation du processus en bouche avec un simulateur de mastication ou un réacteur salivaire
- Modélisation de la surface de la muqueuse orale en utilisant une lignée cellulaire

In silico

Génération de modèles moléculaires sur les molécules odorantes pour comprendre et prédire les relations structure activité, génération de réseaux, organisation des connaissances.

  • Projets

European Project TeRiFiQ (2012 – 2015) : Combining Technologies to achieve significant binary Reductions in sodium, Fat and Sugar content in everyday foods whilst optimising their nutritional Quality.

TeRiFiQ a pour objectif de réaliser des réductions binaires en sodium-gras et sucre-gras sur les aliments les plus fréquemment consommés en Europe tout en conservant leurs qualités nutritionnelles, leur niveau de sécurité, et leur accessibilité pour l’industriel et le consommateur.

Projet Européen SALAMANDER (2017 – 2020) : SALivAry bioMarkers of mediterraneAN Diet associated with long-tERm protection against type 2 diabetes mellitus.

SALAMANDER a pour objectif d’identifier et de valider des signatures salivaires traduisant des choix alimentaires sains (diète dite Méditerranéenne) associés à des effets bénéfiques à long terme pour la santé, en particulier la protection contre le diabète de type 2.

ANR AlimaSSens (2015-2018) : vers une offre Alimentaire Adaptée et Saine à destination des populations SeniorS.

Ce projet a pour objectif (1) de comprendre l’impact des modifications du statut oral liées à l’âge sur le processus oral et leurs conséquences sur le plaisir à manger et la biodisponibilité des nutriments, (2) de développer des aliments adaptés aux capacités orales des personnes âgées prenant en compte le contexte du repas et les pratiques alimentaires de ces populations.

ANR Muffin (2015-2017) : MUcosal salivary Film & Flavor Interactions.

Ce projet propose d’élucider les bases moléculaires des interactions entre les constituants de l’aliment et la pellicule mucosale en s’intéressant à deux modalités sensorielles: l’astringence et la perception de l’arôme.

FUI Rémus (2014-2017) : Remusclons nos séniors.

Ce projet entend proposer une solution complète de prévention et de prise en charge des troubles musculaires pouvant impacter la mobilité et donc l’autonomie des séniors en intégrant 2 éléments interdépendants : des produits nutritionnels spécifiques et des protocoles d’activité physique adaptée.

FUI Octave (2015-2019) : Nouveaux obturateurs et expertises à haute valeur ajoutée pour un meilleur vieillissement des vins blancs.

Ce projet collaboratif associant trois entreprises et trois équipes de recherche est soutenu par les pôles de compétitivité Vitagora®, Materalia, Agri Sud-Ouest Innovation. Le but est de mener des travaux de recherche sur la sensibilité des vins blancs à l'oxygène en prenant en compte l’incidence de la matière première, l’incidence de l'obturateur, afin de comprendre l'hétérogénéité des vins de bouteille à bouteille. En s’appuyant sur une démarche innovante associant des approches scientifiques et techniques complémentaires le projet permettra de développer et proposer auprès des acteurs de la filière des gammes de produits innovants en adéquation avec la sensibilité des vins à l'oxygène et des services de haute technicité par rapport à la sensibilité des vins à l'oxygène.

IC-Qualiment PATATE (2015-2018) : Physiologie orale et Acceptabilité de la Texture de l'AlimenT chez le jeune Enfant.

IC-QUaliment QualigrasPhy (2013-2016) : Déterminants de la variabilité interindividuelle de la perception du gras chez l’homme.

Ce projet vise à étudier l’impact de la structure de la matrice sur la libération des molécules de la flaveur en bouche, à décrypter les interactions entre arômes et différentes cibles biologiques périphériques (enzymes salivaires, lipocalines, récepteurs olfactifs, …) et à évaluer le poids respectif des composantes gustative et olfactive dans la perception globale du gras.

Fondation Agropolis : Chaman (2015-2018) : Prédire le potentiel organoleptique « chocolat » d’un échantillon de cacao.

Ce projet a pour objectif global d’établir une méthode permettant de prédire directement le potentiel organoleptique « chocolat » d’un cacao, sans passer par une étape de dégustation du chocolat associé.

IC-Qualiment NutriSensAl (2017-2019) : Outil d’aide à la reformulation d’aliments nutritionnellement et sensoriellement bons et répondant aux exigences environnementales.

Ce projet a pour objectif la construction d’une base de données guidée par une ontologie sur les gels laitiers, permettant de mettre en relation des données de composition, procédé, qualité sensorielle et nutritionnelle et d’impact environnemental.

  • Publications

Laffon, E., Hummel, T., Marthan, R. and Sinding, C. (2020). Modelling analysis of centroid curves of olfactory habituation in humans. Physiol. Behav. 214: 112751.

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Brignot, H. and Feron, G. (2019). Oral lipolysis and its association with diet and the perception and digestion of lipids: A systematic literature review. Arch. Oral Biol. 108: 104550.

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Deuscher, Z., Andriot, I., Sémon, E., Repoux, M., Preys, S., Roger, J.-M., Boulanger, R., Labouré, H. and Le Quéré, J.-L. (2019). Volatile compounds profiling by using Proton Transfer Reaction - Time of Flight - Mass Spectrometry (PTR-ToF-MS). The case study of dark chocolates organoleptic differences. J. Mass Spectrom. 54(1): 92-119.

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Guichard, E., Barba, C., Thomas-Danguin, T. and Tromelin, A. (2019). Multivariate statistical analysis and odour-taste network to reveal odour-taste associations. J. Agric. Food Chem. in press: 10.1021/acs.jafc.1029b05462.

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Pénicaud, C., Ibanescu, L., Allard, T., Fonseca, F., Dervaux, S., Perret, B., Guillemin, H., Buchin, S., Salles, C., Dibie, J. and Guichard, E. (2019). Relating transformation process, eco-design, composition and sensory quality in cheeses using PO2 ontology. Int. Dairy J. 92: 1-10.

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Robert-Hazotte, A., Schoumacker, R., Semon, E., Briand, L., Guichard, E., Le Quéré, J.-L., Faure, P. and Heydel, J.-M. (2019). Ex vivo real-time monitoring of volatile metabolites resulting from nasal odorant metabolism. Sci. Rep. 9(1): 2492.

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Tarrega, A., Yven, C., Semon, E., Mielle, P. and Salles, C. (2019). Effect of oral physiology parameters on in-mouth aroma compound release using lipoprotein matrices: An in vitro approach. Foods 8(3): E106.

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Thomas-Danguin, T., Guichard, E. and Salles, C. (2019). Cross-modal interaction as a strategy to enhance salty taste and to maintain liking of low-salt food: a review. Food Funct. 10(9): 5269-5281.

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Tournier, C., Demonteil, L., Canon, F., Marduel, A., Feron, G. and Nicklaus, S. (2019). A new masticatory performance assessment method for infants: a feasibility study. J. Texture Stud. 50(3): 237-247.

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Villière, A., Symoneaux, R., Roche, A., Eslami, A., Perrot, N., Le Fur, Y., Prost, C., Courcoux, P., Vigneau, E., Thomas-Danguin, T. and Guerin, L. (2019). Comprehensive sensory and chemical data on the flavor of 16 red wines from two varieties: Sensory descriptive analysis, HS-SPME-GC-MS volatile compounds quantitative analysis, and odor-active compounds identification by HS-SPME-GC-MS-O. Data brief 24: 103725.

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Feng, Y., Licandro, H., Martin, C., Septier, C., Zhao, M., Neyraud, E. and Morzel, M. (2018). The associations between biochemical and microbiological variables and taste differ in whole saliva and in the film lining the Tongue. Biomed Res. Int. 2018: 1-10.

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Muñoz-González, C., Feron, G., Brulé, M. and Canon, F. (2018). Understanding the release and metabolism of aroma compounds using micro-volume saliva samples by ex vivo approaches. Food Chem. 240: 275-285.

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Ployon, S., Morzel, M., Belloir, C., Bonnotte, A., Bourillot, E., Briand, L., Lesniewska, E., Lherminier, J., Aybeke, E. and Canon, F. (2018). Mechanisms of astringency: Structural alteration of the oral mucosal pellicle by dietary tannins and protective effect of bPRPs. Food Chem. 253: 79-87.

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Romagny, S., Coureaud, G. and Thomas-Danguin, T. (2018). Key odorants or key associations? Insights into elemental and configural odour processing. Flavour Frag. J. 33(1): 97-105.

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Schwartz, C., Madrelle, J., Brignot, H., Delarue, J., Cuvelier, G., Nicklaus, S., Feron, G. and Tournier, C. (2018). Acceptance of added fat to first complementary feeding purees: An exploration of fat type, feeding history and saliva composition Appetite 131: 160-168.

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Sémon, E., Arvisenet, G., Guichard, E. and Le Quéré, J.-L. (2018). Modified proton transfer reaction mass spectrometry (PTR-MS) operating conditions for in vitro and in vivo analysis of wine aroma. J. Mass Spectrom. 53(1): 65-77.

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Tromelin, A., Chabanet, C., Audouze, K., Koensgen, F. and Guichard, E. (2018). Multivariate statistical analysis of a large odorants database aimed at revealing similarities and links between odorants and odors. Flavour Fragr. J. 33(1): 106-126.

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Vandenberghe-Descamps, M., Labouré, H., Septier, C., Feron, G. and Sulmont-Rossé, C. (2018). Oral comfort: a new concept to understand elderly people's expectations in terms of food sensory characteristics. Food. Qual. Prefer. 70: 57-67.

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Blanquet, J., Le Fur, Y. and Ballester, J. (2017). Computerized delimitation of odorant areas in gas-chromatography-olfactometry by kernel density estimation: Data processing on French white wines. Chemometrics Intell. Lab. Syst. syst. 167: 29-35.

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