Team APNeuro «Protein and Neuroscience Team of Food Behaviour » (english version)

L’équipe cherche à comprendre les bases physiologiques et cognitives du comportement alimentaire, pour appuyer le développement de politiques alimentaires saines et durables. En lien avec la thématique de l’unité, nous évaluons les implications, en terme de comportement alimentaire, d’une réduction de la consommation de protéines animales au profit des protéines végétales.

Les sources animales de protéines offrent un apport en acides aminés très adapté à nos besoins. La transition vers des sources végétales, souhaitable pour des raisons agro-écologiques, présente plusieurs défis en terme de comportement alimentaire : l’acceptabilité dans la population de nouvelles sources de protéines, et le risque de compensations alimentaires associé à une moins bonne adéquation des apports aux besoins protéiques.

Nos objectifs de recherche ciblent :

- la reconnaissance par l’individu d’un aliment en tant que source de protéines,

- les vecteurs et les freins à l’acceptabilité des sources végétales,

- les compensations alimentaires associées à la réduction des apports en protéines.

Pour y répondre, nous évaluons chez l’homme les influences cognitives et chez le rongeur les déterminants neurophysiologiques, qui contrôlent la consommation de protéines.

L’équipe est composée de 5 chercheurs et enseignants chercheurs (Vincent Bombail, Nicolas Darcel, Olga Davidenko, Isabelle Denis, Olivier Rampin), 1 chercheur associé (Suzanne Higgs), 1 ingénieure (Gaëlle Champeil-Potokar), 2 techniciens (Nathalie Jérôme, Christian Ouali), et encadre actuellement 3 doctorantes (Armelle Garcia, Alya Hammami, Tayla Hammond), et plusieurs étudiants en master.

Responsable d’équipe : Isabelle Denis

Isabelle.denis@inrae.fr; 01 34 65 23 13

Influences cognitives (études chez l’Homme)

Au-delà de sa valeur nutritionnelle, l’acceptabilité d’un aliment est influencée par les préférences de l’individu qui découlent de son historique personnel, ses motivations et valeurs, et par l’environnement de consommation: l’offre alimentaire, le lieu, ou le contexte social et culturel de l’individu. Ces influences s’opèrent via des processus cognitifs qui impliquent les circuits de la récompense, qui intègrent, au niveau cérébral, les différents facteurs motivant la prise de décision alimentaire.

Nous étudions ces processus de prise de décision alimentaires chez l’humain selon plusieurs approches. Nous nous intéressons à la mécanique à l'origine des décisions pour en  révéler les logiques et dynamiques internes. Nos étudions actuellement les associations implicites entre aliments, la recherche de variété ou encore les mécanismes inconscients de compensation hédonique. Nous étudions aussi la manière dont les caractéristiques de l’environnement de consommation influencent la prise de décision en modifiant la valeur subjective de l’aliment. Plusieurs projets en cours concernent l’effet du contexte social, c’est-à-dire la manière dont les choix alimentaires des individus autour de nous influencent nos choix. Nous souhaitons comprendre comment cet effet de l’environnement varie selon les individus, en fonction des motivations, attitudes ou traits psychologiques individuels.

Ces projets combinent les méthodes de psychologie expérimentale (études en conditions contrôlées et études observationnelles sur le terrain, par exemple en restauration collective) pour observer les comportements, la neuro-imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour décrire les corrélats neurophysiologiques de ces comportements ou encore la modélisation des décisions par des méthodes d'informatique et plus particulièrement d’apprentissage automatique. Ils sont menés par Olga Davidenko et Nicolas Darcel.

Déterminants neurophysiologiques (études chez le rongeur)

Les données comportementales montrent que l’adaptation de la prise alimentaire à la teneur en protéines du régime est extrêmement rapide, ce qui indique que le système nerveux central évalue précisément l’adéquation des apports aux besoins. Plusieurs systèmes d’évaluation ont été identifiés (implication du nerf vague et des peptides digestifs, sensing cérébral de certains acides aminés), mais le mécanisme par lequel le cerveau traduit le besoin et la satisfaction en protéines/AA reste énigmatique, et ce d’autant plus que les protéines/AA ont peu de spécificité gustative et olfactive. Pour avancer sur ces questions, nous analysons l’impact de protocoles nutritionnels, chez le rat, sur le comportement et les mécanismes neurobiologiques associés, en parallèle au suivi physiologique et métabolique (en collaboration avec l’équipe APReM). Les tests comportementaux explorent les préférences alimentaires et olfactives, de façon couplée à l’enregistrement de vocalises ultrasonores (USVs) révélant les affects positifs (travaux de Vincent Bombail), et le niveau d’anxiété des animaux. Nous explorons les mécanismes neurobiologiques dans les régions impliquées dans la réponse satiétogène aux signaux digestifs (complexe dorso-vagal du tronc cérébral) et dans la valence hédonique des aliments (Tubercule olfactif et Noyau Accumbens). Dans ces structures, par des méthodes immunohistochimiques, nous évaluons l’activation de noyaux neuronaux, la plasticité morphologique astrocytaire et la plasticité phénotypique microgliale (travaux d’Isabelle Denis et Gaëlle Champeil-Potokar). Les mécanismes de plasticité astrocytaire sont aussi analysés en culture primaires. Des explorations électrophysiologiques et pharmacologiques sont réalisées au niveau du tubercule olfactif chez des rats anesthésiés soumis à des odeurs alimentaires (travaux d’Olivier Rampin). L’ensemble de ces études contribue à caractériser les adaptations du comportement alimentaire à une réduction des apports en protéines et à définir la plasticité neuro-gliale qui les sous-tendent.

Un autre aspect de nos recherches chez le rongeur porte sur l’axe intestin-cerveau. Nous évaluons le rôle de la plasticité neuro-gliale dans le complexe dorso-vagal dans les modulations intestinales pro-inflammatoires induites par des régimes obésogènes. Ces travaux sont réalisés en collaboration avec les autres équipes de l’unité, et avec l’équipe AMIPEM de l’unité MICALIS.

Membres de l'équipe

• Vincent Bombail, Chargé de Recherches INRAE  vincent.bombail@inrae.fr

Je m’intéresse aux interactions entre physiologie et émotions. La détection des vocalises ultrasonores (USV) produites par le rat nous permet d’évaluer certains aspects de leur état affectif de manière non invasive. Par exemple, la mesure d’USV de fréquence 50kHz nous permet d’explorer la biologie des émotions positives ou des comportements de jeu. La production des USV étant en partie régulée par les circuits cérébraux de la récompense (e.g. striatum), nous utilisons cet outils pour mesurer la réponse hédonique du rat en réponse à des régimes de différents contenus protéiques. L’analyse de ces signaux USV, en complément avec d’autres approches, nous permet d’évaluer la régulation du plaisir alimentaire, selon les besoins physiologiques et les apports nutritionnels.

• Gaëlle Champeil-Potokar, Ingénieure INRAE   gaelle.champeil-potokar@inrae.fr

Les approches neurophysiologiques portent sur les régulations cellulaires, la caractérisation et l’étude des marqueurs de plasticité neuronale et gliale au niveau des structures cérébrales impliquées dans les régulations sensorielles, hédoniques et digestives de la prise alimentaire ; les approches comportementales portent sur l’étude des vocalises ultrasonores comme marqueurs de satisfaction des besoins.

Dans ce cadre, je suis chargée de la conduite expérimentale des projets et du développement des modèles (animaux et/ou cellulaires) et des protocoles menés in vivo et in vitro pour les études immunohistochimiques, biochimiques et comportementales pour répondre aux besoins des programmes de recherche « rongeurs » de l’équipe, et des projets en collaboration.

• Nicolas Darcel, Maître de conférences Agroparistech   nicolas.darcel@agroparistech.fr

Mes travaux de recherche portent sur la compréhension, chez l’humain, de la prise de décision alimentaire et notamment des choix liés à l’apport protéique. Je tâche de comprendre et modéliser, les processus mentaux de la décision ainsi que les logiques et les dynamiques des choix alimentaires humains liés à l’apport protéique en combinant sciences de la consommation, neurosciences comportementales, sciences informatiques et mathématiques appliquées. Ces travaux font, entre autre, actuellement l’objet d’un projet de recherche soutenu par l’ANR (projet SHIFT), et d’un projet soutenu par l’institut Carnot Qualiment (projet 4CP).

• Olga Davidenko, Maître de conférences Agroparistech  olga.davidenko@agroparistech.fr

Mes activités de recherche portent sur l’étude de l’effet du contexte sur la prise de décisions alimentaires et les conséquences sur le fonctionnement du système de récompense cérébral, ainsi que l’interaction du contexte avec les caractéristiques de l’individu, qui sont elles aussi des déterminants de choix alimentaires. Le changement de comportement vers des choix alimentaires durables est une thématique particulièrement présente dans mes projets actuels, notamment des choix d’aliments protéiques. Les méthodes de recherche que j’utilise incluent les études de consommation, les méthodes de psychologie expérimentale, ainsi la neuro-imagerie par IRM fonctionnelle.

• Isabelle Denis, Chargée de Recherches INRAE       isabelle.denis@inrae.fr

Spécialisée en Nutrition-Santé, j’étudie les mécanismes neurobiologiques qui régulent la prise alimentaire, en ciblant la plasticité des interactions neurones-glie. Les astrocytes jouent un rôle dans les modifications de l’activité neuronale qui permettent l’adaptation du comportement (consommation alimentaire) à l’état physiologique (statut nutritionnel). Nous avons récemment montré que les variations du déploiement astrocytaire dans les glomérules du bulbe olfactif peuvent contribuer à l’adaptation de la perception olfactive au statut métabolique. Nous évaluons actuellement le rôle des astrocytes dans l’adaptation des apports en protéines aux besoins, dans des structures cérébrales qui régulent le comportement alimentaire. Nous explorons aussi le rôle sentinelle des astrocytes et de la microglie du complexe dorso-vagal dans le tronc cérébral, en réponse aux signaux intestinaux générés par des contextes alimentaires obesogènes. 

• Olivier Rampin, Directeur de Recherches INRAE     olivier.rampin@inrae.fr

Les aliments sont analysés par nos sens. La vue, l’odeur, la texture, le goût puis la viscéroception nous orientent vers nos choix alimentaires. A priori la mise en jeu de ces systèmes sensoriels recrute les voies nerveuses correspondantes dans le système nerveux, sans plus. Pour que ces informations sensorielles déclenchent des comportements, par exemple consommer de nouveau tel aliment, il faut qu’elles soient enrichies par un étiquetage provenant d’autres structures qui disent : j’ai faim/je suis rassasié, je me souviens de cette odeur, j’aime/je n’aime pas l’odeur de cet aliment.

Au laboratoire nous étudions un modèle de perception de l’odeur d’aliment chez le rat. Notre hypothèse est que le striatum ventral est un site important de convergence d’informations pour l’évaluation d’un aliment. Dans le striatum, la dopamine, un neuromédiateur impliqué dans les mécanismes de la récompense, est un premier candidat responsable de la valence positive accordée à l’aliment. Cette valeur ajoutée est une composante importante pour que l’animal s’oriente vers l’aliment.     

• Alya Hammami, doctorante

L’objectif de mes travaux est d’étudier comment les choix alimentaires de l’entourage influencent nos propres choix alimentaires.  Il s’agit de mieux comprendre le rôle de la modélisation sociale dans les choix végétariens, et ainsi mieux comprendre les déterminants de la prise de la décision alimentaire. La modélisation sociale pourrait être une stratégie pour aider la population à réduire sa consommation de viande. Pour cela, nous réalisons des études de consommation chez l’Homme en condition de laboratoire ou dans des situations réelles en restauration collective.

Anciens doctorants, récemment diplômés

• Armelle Garcia (2021)

Les stratégies actuelles pour concevoir et privilégier des options alimentaires plus saines ont des effets limités en raison de leur faible acceptabilité. Un déterminant majeur du comportement alimentaire humain est la modélisation sociale, qui correspond au fait d’utiliser, consciemment ou non, le comportement des gens qui nous entourent au moment des repas comme une norme à laquelle se référer pour nos propres choix. La modélisation sociale a été largement étudiée et démontrée comme un phénomène robuste, cependant la majorité des études se sont intéressées à la tailles de portions consommées et non aux choix des aliments. Le but de ce projet de thèse est donc de comprendre la manière dont la présence d'un commensal pourrait influencer le choix de certains aliments, notamment lorsque le choix porte sur des options de bonne ou mauvaise qualité nutritionnelle et moduler son acceptabilité. Mieux tirer profit des influences de l’entourage d'un individu sur ses choix et préférences pourrait se révéler être une stratégie efficace pour promouvoir une alimentation de meilleure qualité nutritionnelle.

• Chloé Brouzes (2020)

Titre: Quelles stratégies pour améliorer le régime alimentaire de jeunes femmes Égyptiennes en milieu urbain ? Analyse des déséquilibres et identification de stratégies nutritionnelles par méthodes mixtes.

Résumé : L’Égypte constitue un exemple emblématique et sous-étudié des pays en développement confrontés à une transition nutritionnelle. Plus particulièrement, les femmes égyptiennes présentent une forte prévalence de surpoids (88% en milieu urbain) et de déficience en fer (50%). La modélisation de l’alimentation est une approche mathématique visant à identifier les changements de régimes alimentaires susceptibles d’améliorer les apports nutritionnels des populations, en prenant en compte différents paramètres de contexte alimentaire tels que la composition des aliments, les habitudes de consommation, l’offre alimentaire et le prix des aliments. Cependant, l’acceptabilité des changements alimentaires modélisés est difficilement prédictible. Ces travaux de thèse ont confronté les solutions « théoriquement optimales » (développées à partir de données de consommation quantifiées et d’analyses par modélisation) aux attentes des femmes égyptiennes résidant en milieu urbain, afin d’identifier des changements de régimes et des produits pertinents pour améliorer les apports nutritionnels.

Projets en cours

• 4CP, financement Carnot Qualiment : Causes et conséquences des choix de consommation protéique. Coordinateur Nicolas Darcel ; partenaire CTCPA (Stéphane Georgé)
• ANR SHIFT Substituting for Healthier Ivestigating Food-choices Transitions. Coordinateur Nicolas Darcel
• ANNSD AlimH - INRAE : «La plasticité gliale est-elle un support de l’adaptation de la prise alimentaire au régime ? preuve de concept dans le tronc cérébral. ». Coordinateur Isabelle Denis, partenaire Véronique Douard (MICALIS, INRA) 
• Projet de Thèse en cotutelle avec L’université de Birmingham "Modélisation sociale des choix végétariens" -  Coordinatrice Olga Davidenko
• Nutriscore CROUS : test de l'effet du nutriscore sur les comportements de consommation en restauration universitaire (Direction générale de la Santé)
• CuisTO: Cuisine Thérapeutique du Patient Obèse (CuisTO), PHRIP, ministère de la santé  -  contact AgroParisTech Nicolas Darcel
• Euréca: Evolution des régimes carnés, Financement Direction de Recherche et Valorisation AgroParisTech - coordinatrices Olga Davidenko, Marine Masson, Bérangère Véron
• ANR-MRSEI SWAPS (Aide au Montage de Réseaux Scientifiques Européens et Internationaux) ateliers de préparation de la candidature SWAPS
• Projet Européen de type Marie Sklodowska Curie Actions / European Joint Doctorate.

Publications

2021

• Brouzes, C. M. C., Darcel, N., Tomé, D., Bourdet-Sicard, R., Youssef Shaaban, S., Gamal El Gendy, Y., Khalil, H., Ferguson, E., & Lluch, A. (2021). Local Foods Can Increase Adequacy of Nutrients Other than Iron in Young Urban Egyptian Women: Results from Diet Modeling Analyses. The Journal of Nutrition, 151(6), 1581–1590. https://doi.org/10.1093/jn/nxab021
• Champeil-Potokar, G., Crossouard, L., Jérôme, N., Ouali, C., Darcel, N., Davidenko, O., Rampin, O., Bombail, V., & Denis, I. (2021). Diet Protein Content and Individual Phenotype Affect Food Intake and Protein Appetence in Rats. The Journal of Nutrition, 151(5), 1311–1319. https://doi.org/10.1093/jn/nxaa455
• Garcia, A., Hammami, A., Mazellier, L., Lagneau, J., Darcel, N., Higgs, S., & Davidenko, O. (2021). Social modeling of food choices in real life conditions concerns specific food categories. Appetite, 162, 105162. https://doi.org/10.1016/j.appet.2021.105162
• Garcia, A., Higgs, S., Lluch, A., Darcel, N., & Davidenko, O. (2021). Associations between Perceived Social Eating Norms and Initiation and Maintenance of Changes in Dietary Habits during the First COVID-19 Lockdown in France. Foods (Basel, Switzerland), 10(11), 2745. https://doi.org/10.3390/foods10112745

2020

• Brouzes, C. M. C., Darcel, N., Tomé, D., Dao, M. C., Bourdet-Sicard, R., Holmes, B. A., & Lluch, A. (2020). Urban Egyptian Women Aged 19-30 Years Display Nutrition Transition-Like Dietary Patterns, with High Energy and Sodium Intakes, and Insufficient Iron, Vitamin D, and Folate Intakes. Current Developments in Nutrition, 4(2), nzz143. https://doi.org/10.1093/cdn/nzz143
• Carlin, G., Chaumontet, C., Blachier, F., Barbillon, P., Darcel, N., Delteil, C., van der Beek, E. M., Kodde, A., van de Heijning, B. J. M., Tomé, D., & Davila, A.-M. (2020). Perinatal exposure of rats to a maternal diet with varying protein quantity and quality affects the risk of overweight in female adult offspring. The Journal of Nutritional Biochemistry, 79, 108333. https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2019.108333
• Tomé, D., Chaumontet, C., Even, P. C., Darcel, N., Thornton, S. N., & Azzout-Marniche, D. (2020). Protein Status Modulates an Appetite for Protein To Maintain a Balanced Nutritional State-A Perspective View. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 68(7), 1830–1836. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b05990

2019

• Bombail V, Jerôme N, Lam H, Muszlak S, Meddle S, Lawrence AB, Nielsen BL (2019). Odour conditioning of positive affective states: Rats can learn to associate an odour with being tickled. PLoS ONE 14(6): e0212829.
• Bombail, V (2019). Perception and emotions: on the relationships between stress and olfaction. Applied Animal Behavioural Science, 212, 98-108.
• de Gavelle, E., Davidenko, O., Fouillet, H., Delarue, J., Darcel, N., Huneau, J.-F., & Mariotti, F. (2019b). Self-declared attitudes and beliefs regarding protein sources are a good prediction of the degree of transition to a low-meat diet in France. Appetite, 142, 104345. https://doi.org/10.1016/j.appet.2019.104345
• Hammond T, Bombail V, Nielsen BL, Meddle SL, Lawrence AB, Brown S (2019). Relationships between play and responses to tickling in male juvenile rats. Applied Animal Behaviour Science 221: 104879
• Carlin, G., Chaumontet, C., Blachier, F., Barbillon, P., Darcel, N., Blais, A., Delteil, C., Guillin, F. M., Blat, S., van der Beek, E. M., Kodde, A., Tomé, D., & Davila, A.-M. (2019). Maternal High-Protein Diet during Pregnancy Modifies Rat Offspring Body Weight and Insulin Signalling but Not Macronutrient Preference in Adulthood. Nutrients, 11(1), E96. https://doi.org/10.3390/nu11010096
• Davidenko, O. (2019). Macronutrient Valuation: A Novel Tool to Study Food Preference and Choice. The Journal of Nutrition, 149(11), 1880–1881. https://doi.org/10.1093/jn/nxz224
• de Gavelle, E., Davidenko, O., Fouillet, H., Delarue, J., Darcel, N., Huneau, J.-F., & Mariotti, F. (2019a). The Willingness to Modify Portion Sizes or Eat New Protein Foods Largely Depends on the Dietary Pattern of Protein Intake. Nutrients, 11(7), E1556. https://doi.org/10.3390/nu11071556
• Tomé, D., Chaumontet, C., Even, P. C., Darcel, N., & Azzout-Marniche, D. (2019). Protein status modulates the rewarding value of foods and meals to maintain an adequate protein intake. Physiology & Behavior, 206, 7–12. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2019.03.012

2018

• Akkoyunlu, S., Manfredotti, C., Cornuéjols, A., Darcel, N., & Delaere, F. (2018). Exploring eating behaviours modelling for user clustering. 12th ACM Conference on Recommender Systems
• Davidenko, O., Bonny, J.-M., Morrot, G., Jean, B., Claise, B., Benmoussa, A., Fromentin, G., Tomé, D., Nadkarni, N., & Darcel, N. (2018). Differences in BOLD responses in brain reward network reflect the tendency to assimilate a surprising flavor stimulus to an expected stimulus. NeuroImage, 183, 37‑46. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2018.07.058
• Daumas-Meyer V, Champeil-Potokar G, Chaumontet C, Dahirel P, Papillon C, Congar P, Denis I. Fasting induces astroglial plasticity in the olfactory bulb glomeruli of rats. Glia. 2018. 66(4):762-776.
• Guillocheau, E., Davidenko, O., Marsset-Baglieri, A., Darcel, N., Gaudichon, C., Tomé, D., & Fromentin, G. (2018). Expected satiation alone does not predict actual intake of desserts. Appetite, 123, 183‑190.
• Rampin O, Jerôme N, Saint-Albin A, Ouali C, Boué F, Meunier N, Nielsen BL. Where is the TMT? GC-MS analyses of fox feces and behavioral responses of rats to fear-inducing odors.  Chem Senses. 2018 Feb 2;43(2):105-115. doi: 10.1093/chemse/bjx075.