Intégration de l’évaluation comportementale animale et du réseau de neurones convolutifs pour étudier l’interaction entre le wasabi et l’alcool

Wasabia japonica, communément appelé wasabi, a été reconnu dans la préparation des aliments ^1,2. L’expérience sensorielle intense qu’il provoque lors de la consommation, caractérisée par des larmes, des éternuements ou de la toux, est bien connue. Ce piquant distinctif du wasabi peut être attribué à un composé homologue d’isothiocyanates chimiosensoriels (ITC). Ce sont des composés phytochimiques organosulfurés volatils qui peuvent être classés en ω-alcényle et ω-méthylthioalkyl isothiocyanates³. Parmi ces composés, l’isothiocyanate d’allyle (AITC) est le produit naturel ITC le plus prédominant que l’on trouve dans les plantes appartenant à la famille des crucifères, telles que le raifort et la moutarde⁴. Les pâtes de wasabi commerciales sont généralement préparées à partir de raifort, ce qui fait de l’AITC un marqueur chimique utilisé pour le contrôle de la qualité de ces produits commerciaux⁵.

L’association de boissons alcoolisées diététiques avec des plats infusés au wasabi peut être considérée comme un exemple de disposition culturelle⁶. Subjectivement, cette combinaison peut compléter le piquant et la chaleur entre le wasabi et le spiritueux, améliorant ainsi l’expérience culinaire globale. L’évaluation qualitative comportementale animale (QBA) est une approche méthodologique globale de l’animal qui examine les changements de comportement chez les sujets en réponse à des stimuli externes à court ou à long terme à l’aide de termes numériques⁷. Cette méthode comprend des tests de douleur, des tests moteurs, des tests d’apprentissage et de mémoire, ainsi que des tests d’émotion spécialement conçus pour les modèles de rongeurs⁸. Cependant, les études portant sur l’évaluation sensorielle synergique de la gustation et de l’olfaction restent rares dans la littérature jusqu’à présent ^9,10. La plupart des études sur la sensation chimiquement se limitent à examiner séparément la consommation individuelle d’aliments et de boissons¹¹. Par conséquent, il y a un manque de recherches sur l’interaction goût-odeur impliquant l’acte de renifler de l’alcool tout en consommant du wasabi.

Comme la sensation de picotement induite par le wasabi est considérée comme une forme de nociception¹², les évaluations comportementales animales sont bien adaptées pour évaluer les réponses sensorielles nociceptives chez les rongeurs ^8,13,14. Une méthode d’évaluation de la nociception chez la souris, connue sous le nom de score MGS, a été mise au point par Langford et ^coll.15,16. Cette méthode d’étude comportementale est une approche d’évaluation liée à la douleur, s’appuyant sur l’analyse des expressions faciales présentées par les souris expérimentales. Le dispositif expérimental est simple, impliquant une cage transparente et 2 caméras pour l’enregistrement vidéo. En intégrant des technologies de pointe 17,18,19 pour la capture automatique des données, des mesures comportementales quantitatives et qualitatives peuvent être obtenues, améliorant ainsi le bien-être animal pendant la surveillance comportementale ²⁰. Par conséquent, le MGS a le potentiel d’être appliqué à l’étude des effets de divers stimuli externes sur les animaux de manière ininterrompue et ad libitum. Cependant, le processus de notation ne consiste qu’à sélectionner quelques images vidéo (moins de 10) pour l’évaluation par les panélistes, et une formation préalable est nécessaire. La notation d’un grand nombre d’images d’échantillons peut demander beaucoup de main-d’œuvre. Pour surmonter ce défi chronophage, plusieurs études ont utilisé des techniques d’apprentissage automatique pour prédire le score MGS^21,22. Cependant, il est important de noter que le MGS est une mesure continue. Par conséquent, un modèle de classification multiclasse serait plus approprié pour évaluer un problème logique et catégorique, comme déterminer si les images de souris ingérant simultanément du wasabi et reniflant de la liqueur ressemblent à celles de souris normales.

Dans cette étude, une méthodologie pour étudier l’interaction goût-odeur chez la souris a été proposée. Cette méthodologie combine des études comportementales animales avec un réseau de neurones convolutif (CNN) pour analyser les expressions faciales des sujets souris. Deux souris ont été observées trois fois dans des conditions comportementales normales, lors de l’expérience de nociception induite par le wasabi et en reniflant de l’alcool dans une cage spécialement conçue. Les expressions faciales des souris ont été enregistrées sur vidéo, et les images de cadre générées ont été utilisées pour optimiser l’architecture d’un modèle d’apprentissage profond (DL). Le modèle a ensuite été validé à l’aide d’un ensemble de données d’images indépendant et déployé pour classer les images acquises auprès du groupe expérimental. Pour déterminer l’étendue de la suppression du piquant du wasabi lorsque les souris reniflaient simultanément de l’alcool pendant la consommation de wasabi, les informations fournies par l’intelligence artificielle ont été corroborées par une validation croisée avec une autre méthode d’analyse des données, le MGS marquant¹⁶.