Des chercheurs de l'Institut Leibniz de biologie des systèmes alimentaires de l'Université technique de Munich ont étudié pour la première fois comment les structures protéiques dérivées des fèves affectent un modèle cellulaire de cellules tactiles orales humaines. Ces cellules sensorielles répondent à des stimuli mécaniques tels que la pression et jouent un rôle clé dans la perception de la texture et de la sensation en bouche des aliments et des boissons. Les nouvelles découvertes pourraient contribuer à améliorer notre compréhension et, à terme, à optimiser l’acceptation sensorielle des aliments à base de plantes, favorisant ainsi une alimentation plus durable et plus saine.
Pour de nombreux consommateurs, les aspects liés à la durabilité environnementale, à la santé et/ou au bien-être animal sont des raisons importantes pour choisir de plus en plus une alimentation à base de plantes. Selon Statista, les ventes mondiales d'aliments à base de plantes ont déjà atteint 29,4 milliards de dollars américains en 2020. D'ici 2030, ce chiffre devrait atteindre 161,9 milliards de dollars américains.
Il n’est donc pas surprenant qu’il existe une forte demande pour des biomatériaux capables d’améliorer la sensation en bouche des alternatives alimentaires à base de plantes. »
Sanjai Karanth, premier auteur et associé de recherche dans le groupe de recherche junior Mecanoreceptors de l'Institut Leibniz
Les nanofibrilles protéiques dérivées des fèves sont l’un de ces biomatériaux.
Molécules protéiques spéciales
Les nanofibrilles protéiques sont des molécules protéiques spéciales organisées en minuscules structures. Ils possèdent des propriétés physicochimiques uniques qui peuvent avoir un effet durable sur la texture et donc la sensation en bouche des aliments.
Bien que l’on en sache beaucoup sur leur formation et leurs propriétés physiques dans les milieux liquides, peu de recherches ont été menées sur la manière dont ces fibrilles affectent les cellules dans des conditions physiologiques. Par exemple, il y a un manque d’études sur les systèmes modèles cellulaires qui permettraient de tirer des conclusions futures sur la perception de la texture des nanofibrilles protéiques.
C’est exactement là qu’interviennent les recherches de l’équipe Leibniz, dirigée par la jeune chef du groupe de recherche Melanie Köhler. Son équipe se concentre sur la sensation en bouche des aliments. Grâce à des technologies de pointe, le groupe de recherche a étudié pour la première fois comment les nanofibrilles protéiques des fèves affectent les cellules d'une lignée cellulaire humaine de cellules dites mécanoréceptrices.
Enquête dans des conditions physiologiques
En étudiant les cellules modèles dans des conditions physiologiques, les chercheurs ont découvert pour la première fois, grâce à la microscopie à force atomique, que les nanofibrilles rendaient rugueuse la structure superficielle des cellules sans modifier leur élasticité globale. « Comme l'effet biophysique n'était pas très prononcé, nous avons étudié plus en détail ce qui se passait au niveau moléculaire », explique la chercheuse principale Melanie Köhler.
Les tests ont montré que l'ajout de nanofibrilles au milieu de culture des cellules modifiait l'activité des gènes récepteurs qui jouent un rôle dans la perception de la texture des aliments. Ceux-ci comprenaient des canaux ioniques mécanosensibles tels que les récepteurs piézo, ainsi que des récepteurs qui détectent les acides gras. D'autres études sur les membranes cellulaires artificielles ont également montré que les fibrilles interagissent avec les membranes via des lipides, ce qui affecte l'élasticité de la membrane dans ce système de test.
« Bien que nos recherches n'en soient qu'à leurs débuts, nos résultats biophysiques et biochimiques suggèrent déjà comment les nanofibrilles peuvent influencer la perception de la texture et de la graisse », explique Melanie Köhler. « Par conséquent, nous souhaitons approfondir nos nouvelles découvertes dans de futures expériences et études sensorielles. À long terme, nous souhaitons trouver de nouvelles applications pour les nanofibrilles d'origine végétale afin de développer des aliments sensoriellement attrayants avec une texture améliorée. »
