Trucs en plumes et faute de goût

Transcription de la chronique pour la 552ème émission de Podcast Science dont le thème était le sucré.

Commençons cette chronique par un petit quizz. Avez-vous reconnu l'artiste qui se dandine sur le gif animé plus haut ?

Pour les plus vieux de l’équipe et de notre audience, la réponse sera Zizi Jeanmaire, figure emblématique du music-hall des années 60, notamment grâce à son numéro intitulé “mon truc en plumes”.
Pour les plus jeunes, il s’agira de la reprise qu’en a fait Lady Gaga lors de la cérémonie parisienne des Jeux Olympiques de 2024.

Et pour les plus coincés et puritains, il s’agira… d’une faute de goût.

Ce point de départ serait idéal pour commencer un débat de mode où je rétorquerais aux jansénistes que le costume de scène de Zizi Jeanmaire était signé Yves Saint Laurent, mais je vais plutôt me cantonner à ma spécialité, l’évolution, et profiter de cette introduction pour vous parler de l’histoire évolutive du goût. En effet, il s’avère que de nombreuses équipes de recherches évolutives se demandent si les oiseaux (les vrais trucs en plumes), ont le bec sucré ou s’ils leur manquent du goût. 

Ce concept de faute de goût évolutive, je l’ai découverte en 2012 à la lecture d’un article paru dans la revue PNAS, démontrant que de nombreuses espèces du groupe des mammifères surnommé Carnivora (peuplé comme son nom l’indique d’espèces essentiellement carnivores comme les chiens, les chats, les ours ou encore les phoques) avaient perdu un récepteur fonctionnel permettant de détecter des molécules sucrées. En d’autres termes, chez les mammifères carnivores, beaucoup d’espèces ont perdu le goût du sucré. Le pire, c’est que cette faute de goût semble se répéter au cours de l’évolution, surtout lorsque l’on considère des animaux consommant essentiellement de la viande, comme par exemple les cétacés (cachalot, dauphin, etc.). 

Pour mieux comprendre, je vous propose un extrait d’un billet paru sur mon blog en 2014 où j’expliquais qu’:

alors que les gènes codant les récepteurs de certains goûts peuvent être très nombreux (il y a par exemple 25 gènes de récepteurs de l'amertume chez les humains), la plupart des vertébrés n'ont que 3 gènes impliqués dans la perception du sucré et de l'umami [fameux goût du savoureux, dont on parlera plus amplement lors d’une prochaine émission thématique. Ces trois gènes sont ] nommés T1R1, T1R2 et T1R3 [et] codent des protéines situées à la périphérie des cellules[: les récepteurs de goût qui donnent en anglais Taste Receptor 1,2 et 3]. Et c'est une combinaison de 2 de ces protéines qui constitue les récepteurs de goût: T1R2+T1R3 pour le sucré et T1R1+T1R3 pour l'umami.

Figurez-vous que l’identité et la forme de ces récepteurs n’ont été déterminées que très tardivement ! Cerise sur le gâteau, c’est en plus l’équipe de chercheur Zuker (probablement tiré de l’allemand Zucker : sucre) qui a découvert en 2003 les gènes des récepteurs T1R1, T1R2 et T1R3 et il a fallu ensuite plus de 20 ans pour qu’on en détermine la forme !

Il faut dire que le principe du récepteur permettant de détecter des molécules sucrées est assez originale : chaque gène T1R code en réalité une moitié de récepteur et il faut par exemple coupler T1R2 et T1R3 pour constituer un récepteur complet sensibles aux molécules sucrées, ce qu’on appelle, dans le jargon des biologistes cellulaires, un hétérodimère. Il faut donc un hétérodimère T1R2/T1R3 pour constituer un récepteur qui réagit au sucrose, fructose, aspartame et autre sucralose, mais par contre un hétérodimère T1R1/T1R3 pour former un récepteur sensible aux acides aminés comme le glutamate, et donc transmettre l’information que ce qu’on goûte est savoureux car très riche en protéines : le fameux goût umami.

Dans mon billet de blog de 2014, je vous confiais que :

Vu que les 5 goûts (sucré, umami, salé, acide et amer) sont plutôt importants, on a tendance à penser que tous les animaux sont capables de les distinguer. Mais je vous rappelle qu'on parle d'évolution ici, et que, comme à son habitude, elle aime bien ficher le souk dans nos idées préconçues. Ainsi, de nombreux animaux ont perdu la capacité de percevoir un ou plusieurs de ces goûts fondamentaux (quel manque de goût!). Les pandas ne perçoivent pas l'umami, les chauve-souris ne peuvent pas percevoir l'umami ou le sucré, la plupart des carnivores dont les chats ne perçoivent pas le sucré, les cétacés ne perçoivent que le salé et les oiseaux ne sont pas capables de percevoir... le sucré.

[...] [En effet] en cherchant la protéine T1R2 spécifique du récepteur sucré dans le génome de pleins d'oiseaux, on constate [...] qu'il est absent… Pourtant, T1R2 est bien présent dans le génome des crocodiles qui sont, je vous le rappelle, les plus proches cousins actuels des oiseaux. Cela signifie qu'au cours de l'évolution des oiseaux, la protéine T1R2 s'est fait la malle, laissant les piafs sans affinité particulière pour les sucreries...

C’est surprenant, non ? Alors, si on se concentre sur le fait que les oiseaux sont les descendants actuels des dinosaures et que leurs plus proches cousins fossiles ressemblaient à des tyrannosaures, on peut se dire que l’évolution a suivi le même chemin emprunté chez les cétacés ou certains Carnivora: pas très grave de perdre le goût du sucré quand on est un gros viandard au régime uniquement carné. 

Certes, mais chez les oiseaux, il y a quand même beaucoup d’espèces qui ne sont pas carnivores mais plutôt frugivores ou nectarivores, à commencer par les colibris, que je qualifiais de junkies du sucre dans mon billet de 2014. Je m’auto-cite : 

Que s'est-il passé alors chez les colibris pour que ceux-ci lapent si avidement le nectar des fleurs? S'ils n'avaient aucune affinité pour le sucre, ils ne devraient pas être en mesure de discriminer du nectar d'une flaque d'eau ou de diarrhée! Or des expériences réalisées sur des colibris sauvages et en captivité montrent bel et bien une attirance sélective pour les boissons sucrées chez les colibris. [Parmi ces expériences, des enregistrements vidéos qui ] montre qu'un colibri à gorge rubis (Archilochus colubris) en captivité va choisir très rapidement sa boisson préférée entre de l'eau simple et de l'eau sucrée (après trois lapements qui durent seulement 132 ms!) [ou encore comment] des colibris sauvages choisissent leur boisson préférée.

On y voit ainsi des colibris d'Anna (Calypte anna) qui choisissent préférentiellement des tubes remplis de saccharose et qui ont carrément une réaction d'aversion quand ils goûtent de l'eau mélangée à de l'aspartame (on la leur fait pas aux colibris! C'est le genre d'animal qui te détecte tout de suite la différence entre un Coca light et un Coca classic...).

L'équipe de chercheurs d'Harvard qui a réalisé ces vidéos s'est également penchée sur la question des récepteurs du goût sucré chez les colibris, notamment en étudiant leur protéine T1R3. En comparant le T1R3 des colibris avec celui d'autres oiseaux, ils se sont aperçus que le T1R3 des colibris montraient 19 mutations très spécifiques et différentes des séquences conservées de T1R3 de poulets ou de martinets. En utilisant des méthodes de transgénèse dans des cultures cellulaires (on met les protéines de colibris à la surface de cellules qu'on cultive ensuite dans des flacons et qu'on peut donc imbiber de différentes substances), ces chercheurs se sont rendus compte que la combinaison T1R1+T1R3 des colibris (la combinaison qui permet de reconnaître le goût umami en temps normal) réagissait à la présence de molécules sucrées! Ces récepteurs modifiés réagissent donc au glutamate ET aux substances sucrées! Cela permet de conclure que les colibris ont 'ré- acquis' le goût du sucré par une modification particulière de leur goût de l'umami! Comme bricolage évolutif, on fait rarement plus tarabiscoté. D'autant plus que maintenant, une question philosophique se pose [...] : quand les colibris goûtent du nectar sucré, perçoivent-ils le goût de l'umami, celui du sucre ou un goût inédit (encore plus addictif) ?

Pour cette chronique, je me suis demandé si de nouvelles recherches avaient été menées depuis 2014, et je n’ai pas été déçu ! Plutôt que de se la couler douce, Maude Baldwin, de l’institut Max Planck d’ornithologie, a mis les bouchées doubles et continué ses expériences chez d’autres espèces d’oiseaux nectarivores comme les méliphages (honeyeaters en anglais, traduction littérale du grec meliphago, meli (miel) et phago (manger)). Dans son article du magazine The Atlantic, mon idole Ed Yong décrit les travaux de Baldwin ainsi : 

L'équipe a découvert que, tout comme les colibris, les méliphages possèdent également des récepteurs du goût umami qui réagissent au sucre. Mais, contre toute attente, c'est également le cas d'autres oiseaux chanteurs, notamment les canaris, qui se nourrissent principalement de graines, et les mésanges charbonnières, qui se nourrissent principalement d'insectes. En comparant les récepteurs umami de ces espèces modernes, l’équipe de Baldwin a pu remonter le temps et déterminer à quoi auraient ressemblé les récepteurs des premiers oiseaux chanteurs. Elle a même pu recréer ces anciens récepteurs en laboratoire et démontrer qu’ils réagissaient également au sucre. Leurs recherches suggèrent que les oiseaux chanteurs perçoivent le goût sucré depuis presque aussi longtemps qu’ils existent. « C’était vraiment surprenant », m’a confié Baldwin.

Pour être parfaitement surpris, si vous êtes comme moi, il faut tout d’abord clarifier un terme dans cette explication : qu’est-ce que c’est au juste qu’un “oiseau chanteur” (songbirds en anglais) ? Malheureusement, le terme français pour décrire ce groupe d'oiseaux est Passeri ou Oscine, et n’est pas particulièrement connu. Pourtant il désigne un groupe d'oiseaux qui ont acquis au cours de l’évolution un organe vocal capable de produire de mélodieuses notes. Surtout, ce groupe contient plus de 5000 espèces décrites, soit la moitié de tous les trucs en plumes qu’on connait ! Donc en gros, si vous me citez un nom d’oiseau au pif, y’a pratiquement une chance sur deux que ce soit un oiseau-chanteur… Mésange ? Oiseau-chanteur... Corbeau ? Oiseau-chanteur… Alouette ? Je te plumerai… euh non, Oiseau-chanteur, désolé…

Mais c’est encore grâce à Ed Yong que j’ai fait une découverte stupéfiante à propos des oiseaux-chanteurs. Dans son article, il annonce nonchalamment que plusieurs études génétiques ont montré que l’intégralité de ce groupe est né, il y a plus de 50 millions d’années, dans les forêts du continent Australien. Ed yong explique que :

Les forêts uniques de l’Australie sont le berceau du chant des oiseaux. Les plantes qui y poussent baignent dans la lumière du soleil et peuvent facilement produire des sucres en grande quantité grâce à la photosynthèse. Mais le sol étant pauvre en nutriments, elles peinent à transformer ces sucres en feuilles, graines et autres tissus. Elles se retrouvent donc avec un excédent, qu’elles se contentent de distribuer. Les fleurs regorgent de nectar. Les eucalyptus exsudent de leur écorce une substance sucrée appelée « manne ». Même les insectes qui sucent la sève des plantes sont contraints d’excréter les sucres excédentaires, sous forme de liquides appelés miellat. Comme l’a écrit un jour le biologiste Tim Low, l’Australie possède « des forêts qui exsudent de l’énergie ». Dans son ouvrage *Where Song Began - Là où le chant a commencé -  Les oiseaux d'Australie et comment ils ont changé le monde*, Low explique que les oiseaux australiens ont tiré profit de cette abondance de calories, devenant ainsi exceptionnellement grands, agressifs, intelligents et bruyants. Ils ont connu également un succès extraordinaire.

Ce qui amène donc à la surprise initiale de Maude Baldwin et la comparaison évidente à mener avec les colibris : comment les oiseaux-chanteurs ont-ils ré-acquis la sensibilité au goût sucré ? Et bien, dans la pure tradition des convergences évolutives, par un bricolage différent ! Alors que les colibris ont des mutations sur le demi-récepteur T1R3 qui leur confèrent une sensibilité aux molécules sucrées, chez les oiseaux-chanteurs, c’est le T1R1 qui est modifié. L’équipe de Baldwin s’est même amusée à créer des récepteurs hybrides colibris/oiseaux-chanteurs pour confirmer cela.
Comme toute bonne étude, elle amène son lot de nouvelles questions, notamment concernant un troisième groupe d’oiseaux pour lesquels il serait de bon ton que l’histoire sucrée évolutive se répète : les perroquets. En d’autres termes, est-ce que coco a bien mérité son susucre…

Liens :
How Songbirds Evolved a Sweet Tooth | Living Bird
Songbird ancestors evolved a new way to taste sugar
Can Birds Taste Sugar? - The Atlantic
A lack of taste – how dolphins, cats and other meat-eaters lost their sweet tooth | National Geographic
Carnivores Have Evolved to Pick Meats over Sweets | Scientific American

Références :
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Barker, F. K. (2021). A shift in taste. Science, 373(6551), 154‑155. https://doi.org/10.1126/science.abj6746
Jiang, P., Josue, J., Li, X., Glaser, D., Li, W., Brand, J. G., Margolskee, R. F., Reed, D. R., & Beauchamp, G. K. (2012). Major taste loss in carnivorous mammals. Proceedings of the National Academy of Sciences, 109(13), 4956‑4961. https://doi.org/10.1073/pnas.1118360109
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Liang, Q., Toda, Y., Affatato, P., Kakizaki, G., Kaname, H., Suzuki, K., Kuramoto, T., Ko, M.-C., Policarpo, M., Cramer, J. F., Itoigawa, A., Furumitsu, K., Sadanandan, K. R., Kuraku, S., Yamaguchi, A., Hayakawa, T., Cockburn, G., Van Meir, V., Tisdale, R. K., … Baldwin, M. W. (2026). Early origin of sugar sensing in jawed vertebrates. https://doi.org/10.64898/2026.08.28.746343
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Toda, Y., Ko, M.-C., Liang, Q., Miller, E. T., Rico-Guevara, A., Nakagita, T., Sakakibara, A., Uemura, K., Sackton, T., Hayakawa, T., Sin, S. Y. W., Ishimaru, Y., Misaka, T., Oteiza, P., Crall, J., Edwards, S. V., Buttemer, W., Matsumura, S., & Baldwin, M. W. (2021). Early origin of sweet perception in the songbird radiation. Science, 373(6551), 226‑231. https://doi.org/10.1126/science.abf6505
Zhao, G. Q., Zhang, Y., Hoon, M. A., Chandrashekar, J., Erlenbach, I., Ryba, N. J. P., & Zuker, C. S. (2003). The receptors for mammalian sweet and umami taste. Cell, 115(3), 255‑266. https://doi.org/10.1016/S0092-8674(03)00844-4