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La bouche artificielle

Comprendre le rôle de la bouche

Tous les jours, plusieurs fois par jour, la bouche effectue la manducation. La manducation est l'action qui regroupe les opérations antérieures à la digestion que sont la préhension, la mastication, l'insalivation, la ventilation et la déglutition.
Les mécanismes en jeu dans la bouche étant complexes, une équipe de chercheurs de l'INRA (Centre des Sciences du Goût et de l’Alimentation et Flaveur Food Oral Processing & Perception) collabore afin de les étudier en profondeur, et ce en particulier, grâce au développement d'une "bouche artificielle". Leurs travaux se focalisent sur les perceptions humaines des flaveurs (sensations olfactives, gustatives et tactiles ressenties lors de la consommation d'un produit alimentaire), notamment en étudiant la mastication et la salivation « c’est-à-dire à la manière dont un aliment est déstructuré en bouche et les stimuli sont libérés pour atteindre les récepteurs », explique Christian Salles, directeur de recherche à l'INRA.
Afin d'étudier les interactions entre la mastication et la libération des arômes en bouche, les chercheurs utilisent le plus souvent une procédure in vivo en recourant à un jury de dégustateurs. Cette procédure est cependant limitée, compte tenu de la dispersion des données collectées. Pour cette raison, les chercheurs se sont tournés vers des expérimentations in vitro en utilisant une bouche artificielle ou « machine à mâcher ».

La bouche artificielle

L'idée étant inédite, il a fallu créer l'instrument de toutes pièces. Cela a nécessité trois ans d'ébauches et de développement (en collaboration avec l'IUT du Creusot). La bouche artificielle voit le jour en 2006. Sans cesse améliorée depuis, elle consiste en des mâchoires supérieure et inférieure, des dents faites à partir de molaires scannées en 3D, et d’une langue alimentée en salive artificielle. De nombreuses études ont pu être réalisées en contrôlant les paramètres de la machine (chose impossible à effectuer sur les humains ! ). Il est par exemple possible de suivre en temps réel la libération des arômes, grâce à un spectromètre de masse. La bouche humaine continue toutefois à faire partie des expériences. Les données collectées servent par exemple à calibrer plus minutieusement le simulateur de mastication.
Les chercheurs travaillent à présent sur une bouche artificielle de seconde génération pour l'horizon 2020. L'instrument, ajusté, optimisé et plus facile à utiliser permettra aux chercheurs de comprendre en profondeur l'influence de certains paramètres physiologiques sur la libération de la flaveur.

Publié le 22/11/2018

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Du plastique numérique
Une piste à l'étude pour stocker de l'information sur des polymères

Des chercheurs ont réussi à inscrire et lire plusieurs octets d'information stockés sur des polymères synthétiques. C'est-à-dire à une échelle 100 fois plus petite que celle des disques durs actuels.

La piste des plastiques numériques

Cela fait maintenant plusieurs années que l'on travaille à mettre au point des méthodes pour inscrire de l'information numérique sur des molécules, généralement des longues chaînes. Les travaux sont désormais bien avancés sur les molécules comme l'ADN ou l'ARN. Pour ce qui est des polymères synthétiques constituant des matières plastiques, les tentatives se sont heurtées à des difficultés pour la lecture de l'information. Des travaux menés au sein de deux instituts du CNRS (Institut Charles Sadron de Strasbourg et Institut de chimie radicalaire à Aix Marseille Université) pourraient changer la donne. En effet, les chimistes viennent de réussir à lire plusieurs octets d'information grâce à des techniques de spectrométrie de masse usuelles. Et c'est d'ailleurs un record du monde de lecture en terme de séquence moléculaire analysable par cette méthode.

Des bits 100 fois plus petits

Afin de lire et d'inscrire facilement des données sur un polymère, les chercheurs ont créé une molécule dont la structure était adaptée à leur objectif : coder de l'information sous forme binaire (0 ou 1), c'est-à-dire sous forme de bit, lequels sont regroupés par huit pour former un octet. Ils ont donc sélectionné deux monomères, chacun représentant le 1 ou le 0. Un bit moléculaire de ce type est cent fois plus petit qu'un bit inscrit sur un disque dur actuel. Tous les 8 monomères, il ont introduit un séparateur moléculaire (sous la forme d'une liaison NO-C). Et chaque octet est pourvu d'une « étiquette massique », une structure moléculaire dont la masse va servir de marqueur pour bien individualiser chaque octet et connaître sa place dans la séquence finale.

Grâce à cette conception, la lecture peut s'effectuer par spectrométrie de masse. Une première étape consiste à briser les liaisons des séparateurs, qui sont fragiles, pour diviser l'information en octets repérés grâce à leurs étiquettes massiques. Lors de la seconde étape, chaque "octet" subit une fragmentation classique de manière à déchiffrer la séquence de 8 monomères. Dans cette expérience, les chimistes avaient choisi de coder le mot « Sequence » en langage ASCII. Dans ce langage, utilisé pour les traitements de texte par exemple, chaque lettre ou signe est codé par un octet d'information.

Un record du monde prometteur ?

Bien sûr, on est encore très loin de disposer d'un disque dur à base de plastique numérique ! En effet, bien que la lecture de ce polymère par spectrométrie de masse, une technique de routine dans la chimie d'aujourd'hui, constitue un record du monde, ce record est encore très modeste : 8 octets déchiffrés seulement (contre des disques durs aujourd'hui qui stockent des gigaoctets couramment). D'autant que la lecture a dû se faire par une analyse manuelle des données numériques et a duré quelques heures ! Cependant, les chercheurs travaillent à un logiciel de lecture pour réduire ce temps à quelques millisecondes. Ils espèrent sous peu réussir à stocker plusieurs kilooctets grâce à des méthodes d'écriture robotisées et à un temps de lecture court. Ainsi, s'ouvrira réellement une nouvelle voie de stockage de l'information numérique. Et potentiellement plus facile à mettre en œuvre et plus stable que sur des biomolécules comme l'ADN. Pourquoi ? Parce qu'il n'y a pas besoin d'étapes préalables de digestion, purification ou séparation et que ces molécules sont stables dans le temps et peuvent être facilement stockées à des températures ambiantes.

Publié le 11/11/2017

Sophie Hoguin
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