Adaptations des populations aux goûts et aux odeurs

Les Islandais ne perçoivent pas l’odeur du poisson pourri

Dans une étude, les auteurs rapportent une GWAS de perception des odeurs menée auprès d’environ 11 000 Islandais. Les participants ont été invités à renifler six odeurs différentes – réglisse, cannelle, poisson, citron, menthe poivrée et banane – et à les nommer et à rendre compte de l’intensité et de la douceur de l’odeur qu’ils ont perçue. En analysant les associations de près de 35 millions de variantes génétiques avec diverses perceptions des odeurs, les auteurs ont découvert trois loci significatifs à l’échelle du génome, dont l’un, situé sur le chromosome 6, était associé à la perception des odeurs de poisson. À ce locus, une variante faux-sens de TAAR5, qui code pour un récepteur olfactif, a réduit l’intensité de la perception des odeurs de poisson de 0,37 ET, un effet suffisamment fort pour dire que les porteurs sont parfaitement inconscients de la caractéristique nauséabonde de l’odeur causée par un produit chimique volatil appelé triméthylamine (TMA) qui est le prototype de l’odeur de poisson. Les porteurs de cette variante faux-sens décrivaient l’odeur du poisson en utilisant des termes tels que « ketchup », « caramel » ou « rose » (sérieusement, rose ?). Peu de porteurs de cette variante faux-sens étaient homozygotes (probablement un knock-out) et leur perception de l’odeur du poisson s’est avérée encore pire, suggérant un effet dose-dépendant.

Le gène TAAR5 code pour un membre de la famille TAAR de récepteurs associés aux amines traces exprimés dans l’épithélium olfactif des vertébrés et sont essentiels pour détecter les amines aversives telles que la TMA (celle de l’odeur que les participants ont reniflée), qui "est un métabolite bactérien présent dans les poissons pourris, les odeurs animales et les sécrétions corporelles humaines telles que la sueur, la mauvaise haleine, l’urine, les matières fécales et le sang. La variante faux-sens identifiée est fréquente chez les Européens, mais rare chez les non-Européens. La fréquence de l’allèle de risque suit un gradient Nord-Sud, allant de ~2,2 % chez les Islandais (le plus élevé) à 0,2 % chez les Africains. Le récepteur TAAR5 semble être activé spécifiquement par le saumon pourri, mais pas par le saumon frais, et l’importance évolutive de ce récepteur pourrait être qu’il protégeait les humains et les autres vertébrés de l’ingestion d’aliments avariés chargés d’agents pathogènes nocifs. Mais ce qui est fascinant, c’est que la perte de cette fonction réceptrice semble avoir profité aux Européens, en particulier aux Européens du Nord comme les Islandais dont le régime alimentaire est caractérisé par une « consommation extraordinairement élevée de poisson ». C’est une pratique courante en Islande et dans d’autres pays scandinaves, en particulier au Moyen Âge, de manger du poisson fermenté en raison de la rareté du poisson frais pendant les hivers rigoureux. Les auteurs écrivent : « La raie fermentée est considérée comme un mets délicat par beaucoup et consommée lors d’occasions traditionnelles par environ 35 % de la population, malgré son odeur aversive. » Par conséquent, il est probable que cette variante ait subi une sélection positive en Islande et dans d’autres pays européens.

Les Chinois ne perçoivent pas l’odeur de la rose

Notre répertoire de perception olfactive s'étend à des centaines de récepteurs, et il est probable que lorsqu'un gène disparaît, un autre prend le relais. Mais parfois, notre capacité à percevoir une odeur spécifique se résume à un seul gène, ce qui semble être le cas pour l'odeur de la β-ionone, une substance chimique de la famille des cétones de rose, un important contributeur au parfum de la rose.

Une étude GWAS des variations de sensibilité à diverses odeurs alimentaires a identifié un locus extrêmement puissant, significatif à l'échelle du génome, sur le chromosome 11, associé à la sensibilité à l'odeur de β-ionone. La variante causale à ce locus s'est avérée être une variante faux-sens du gène OR5A1 , un récepteur olfactif. La variante rs6591536 modifie l'acide aminé acide aspartique (allèle G) en asparagine (allèle A) en position 183, correspondant à un domaine extracellulaire de la protéine. Il s'avère qu'il existe une différence considérable de 100 fois dans la sensibilité à la β-ionone entre les hétérozygotes et homozygotes allèles G (AG et GG) par rapport aux homozygotes allèles A (AA). La substitution de l'asparagine dans les deux copies de la protéine OR5A1 (AA) réduit la sensibilité à la β-ionone d'un facteur 100. La différence est si forte que cette variante faux-sens explique à elle seule >96 % de la variation phénotypique de notre capacité à sentir le parfum de rose, faisant de la perception de l'odeur de la β-ionone un trait humain mendélien.

Le variant faux-sens OR5A1 est commun à toutes les populations et peut donc être facilement reproduit dans n'importe quelle population humaine. Une analyse d'association génétique de la sensibilité à la bêta-ionone chez seulement 109 Sud-Est asiatiques a donné une valeur de p impressionnante de 1,5e-22. Un article de 2022 rapporte une analyse par groupes de gènes de la sensibilité aux odeurs chez 1 000 Chinois Han et reproduit de manière impressionnante l'association du variant faux-sens OR5A1 avec la bêta-ionone.

Il est absolument fascinant d'imaginer qu'une mutation aléatoire survenue il y a peut-être des centaines de milliers d'années ait divisé l'humanité entière en deux groupes : l'un pouvant facilement sentir le parfum de la rose, l'autre non. Si l'on mesure la sensibilité à la β-ionone comme un trait quantitatif dans un échantillon aléatoire d'humains du monde entier et que l'on trace les résultats, les valeurs suivront presque toujours une distribution bimodale. Une variation d'effet aussi importante aura évidemment un impact sur le comportement humain en termes de choix alimentaires et olfactifs. La sensibilité extrêmement élevée à l'odeur ne se traduit pas toujours par une expérience agréable, et le comportement peut fortement dépendre du contexte. Dans une série d'expériences comportementales intéressantes, des chercheurs ont montré que les porteurs de l'allèle G (AG et GG) présentant une sensibilité élevée évitaient les chocolats et les jus de pomme aromatisés à la β-ionone, contrairement aux homozygotes de l'allèle A. Parallèlement, les porteurs de l'allèle G préféraient davantage les produits non alimentaires, tels que les parfums d'intérieur, lorsqu'ils contenaient de la β-ionone ; Les porteurs du génotype AA, en revanche, ne présentaient aucune préférence. Quel bel exemple de variation génétique humaine influençant le comportement humain !

Le gène de la gourmandise

Parlons maintenant du FGF21, une hormone produite par le sucre qui influence la propension à aimer les aliments sucrés, une hormone qui est analogue à l'insuline et dont le taux sanguin augmente lorsque nous consommons des sucreries ? Une augmentation de son taux est associée à une diminution de sa consommation, et inversement. La découverte initiale de la FGF21 comme hormone analogue à l'insuline a été faite début 2000 grâce à un criblage phénotypique in vitro. Plusieurs nouvelles protéines de fonction inconnue ont été testées pour leur effet sur l'absorption du glucose dans des cultures d'adipocytes, et l'une d'entre elles, la FGF21, s'est révélée être un facteur déterminant de l'augmentation de l'absorption du glucose par les adipocytes. De nombreuses études animales ont naturellement suivi cette découverte, et aujourd'hui, nous en savons beaucoup sur la biologie de la FGF21. C'est une hormone sous régulation rétroactive. Elle provient du foie, agit sur le cerveau et supprime nos envies de sucre et d’alcool, en plus de nombreuses autres actions.

L'aspect le plus fascinant de l'histoire du FGF21 est la découverte du signal GWAS au locus FGF21 associé à la consommation de glucides et d'alcool. La première découverte de l'association génétique du FGF21 avec la consommation de sucre a été faite par des scientifiques danois. Ils ont génotypé des variants du FGF21 chez environ 6 500 Danois et étudié les associations génétiques avec divers comportements alimentaires. Cela a révélé une association significative entre un variant synonyme du FGF21 (rs838133) et la consommation de bonbons. Les auteurs ont également trouvé une association nominale avec la consommation d'alcool. Bien qu'il s'agisse d'une étude de gènes candidats, les associations avec la consommation de sucreries et d'alcool ont été confirmées dans des GWAS ultérieures sur de grands échantillons. Ce variant est hautement pléiotrope, les associations les plus fortes étant observées avec deux phénotypes principaux : la consommation de glucides et d'alcool. La variante synonyme diminue les taux de FGF21 dans le sang et, par conséquent, augmente la consommation de sucreries et d'alcool chez l'homme (et aussi chez la souris). Plus fascinant encore, cette variante, malgré une consommation accrue de sucreries, n'est pas associée à un risque accru de diabète de type 2. On ne sait pas exactement pourquoi, mais cela pourrait être dû à l'effet de la variante sur l'apport en autres macronutriments ; par exemple, elle est également associée à une diminution de l'apport en graisses.