Le picotement du gaz pétillant : où la langue le sent-elle vraiment ?
― La langue perçoit le gaz carbonique non pas par les bulles, mais par l'« acidité »
En buvant une boisson gazeuse, la langue picote. Beaucoup pensent que c'est la sensation des bulles qui éclatent. Pourtant, des études montrent que faire disparaître les bulles change à peine ce picotement. Ce que la langue perçoit, c'est un « acide » très dilué, né de la transformation du gaz carbonique dissous.
Par une journée chaude, vous prenez une gorgée d'eau gazeuse bien fraîche. La langue picote, et une sensation vive descend jusqu'au fond de la gorge.
Vous laissez la même eau gazeuse, bouchon ouvert, pendant une demi-journée, puis vous en buvez à nouveau. Des bulles remontent encore un peu, mais ce picotement a presque disparu. Le gaz, devenu tiède, a aussi un goût étrangement « plat ».
Qu'est-ce que la langue capte, exactement, dans ce picotement ? La réponse, de façon inattendue, se trouve dans le mécanisme de l'acidité.
Le vrai responsable : deux « détecteurs d'acide »
À la surface des cellules « chargées de l'acidité » de la langue se trouve une enzyme qui fait réagir très vite le gaz carbonique avec l'eau. La cellule perçoit l'acide ainsi formé et envoie au cerveau un signal de goût « pétillant ».
Des nerfs transmettant la douleur et la chaleur parcourent aussi l'intérieur de la bouche. Ils réagissent, eux aussi, à l'acide. Cette sensation piquante, un peu « douloureuse-chatouillante », viendrait de là.
Le picotement du gaz carbonique est donc une sensation particulière, à mi-chemin entre le goût et la douleur. Et les bulles n'y jouent pas le rôle principal. Voyons cela dans l'ordre.
Même sans bulles, le picotement restait
L'idée que « c'est l'éclatement des bulles qui pique » semble tout à fait naturelle. En 2013, des chercheurs américains ont voulu le vérifier directement.
Ils ont utilisé une chambre où la pression de l'air peut être augmentée. Sous haute pression, le gaz carbonique reste dissous dans l'eau et ne peut pas former de bulles. Des volontaires ont bu de l'eau gazeuse dans cette chambre, et l'intensité du picotement a été comparée à celle ressentie à pression normale.
Résultat : même quand les bulles disparaissaient presque entièrement, l'intensité du picotement restait à peu près la même. Les bulles ne modifient que légèrement la sensation ; l'essentiel du picotement vient bel et bien du gaz carbonique dissous lui-même.
Mais alors, que fait ce gaz carbonique dissous sur la langue ? Regardez la figure 1.
La cellule de l'acidité, chargée du gaz carbonique
En 2009, une expérience sur des souris a confirmé ce mécanisme. Les chercheurs ont désactivé, type par type, les cellules du goût de la langue, puis observé la réaction à l'eau gazeuse.
Sans les cellules du sucré, de l'umami ou de l'amer, la réaction au gaz carbonique persistait. Mais en désactivant les cellules « chargées de l'acidité », cette réaction disparaissait presque entièrement.
L'enzyme présente à la surface de ces cellules était la clé. Le gaz carbonique réagit avec l'eau pour former de l'acide, mais seul, ce processus est lent. Cette enzyme accélère la réaction de façon spectaculaire. En quelques secondes, le temps que la boisson reste en bouche, l'acide se forme juste au-dessus de la langue.
Pourtant, l'eau gazeuse n'a pas le goût « acide » d'un jus de citron. Dans l'ensemble de la bouche, l'acide reste très dilué, et le signal des nerfs de la douleur s'y superpose. Le cerveau combinerait ces signaux pour en faire une sensation « pétillante », distincte du goût acide proprement dit.
Un médicament utilisé pour prévenir le mal aigu des montagnes (l'acétazolamide) affaiblit l'action de cette enzyme. On rapporte depuis longtemps que les alpinistes prenant ce médicament trouvent aux boissons gazeuses un goût devenu « plat », comme éventé. Ce phénomène est considéré comme une preuve, chez l'être humain, que cette enzyme est bien la clé de la perception du gaz carbonique.
Pourquoi le gaz carbonique froid pique-t-il davantage ?
La source du picotement, c'est la quantité de gaz carbonique dissous. Et un gaz se dissout d'autant mieux dans l'eau que celle-ci est froide. Essayez de faire varier la température avec le curseur de la figure 2.
Un gaz carbonique froid peut garder plus de gaz dissous, même une fois en bouche. L'acide produit sur la langue est donc plus abondant, et le picotement plus fort. Un gaz carbonique tiède perd vite son gaz, et manque de matière première pour fabriquer l'acide.
C'est aussi pour cela que le gaz carbonique s'évente quand on laisse le bouchon ouvert. Le gaz carbonique dans l'air étant extrêmement rare, le gaz dissous s'en échappe peu à peu. Même si des bulles sont encore visibles, dès que la quantité réellement dissoute diminue, les détecteurs d'acide de la langue ne réagissent plus.
La moitié du picotement du gaz carbonique vient des nerfs de la douleur. Le piquant du piment ou la sensation vive du wasabi sollicitent, eux aussi, ces mêmes nerfs. Pourquoi l'être humain recherche-t-il volontairement un stimulus légèrement douloureux ? C'est une question qui reste encore mal comprise.
En résumé
Le picotement pétillant du gaz carbonique n'est pas la sensation des bulles qui éclatent. Le gaz carbonique dissous se transforme en acide sur la langue, grâce à une enzyme. Cet acide est perçu à la fois par les cellules chargées de l'acidité et par les nerfs de la douleur. Plus le gaz carbonique est froid, plus le picotement est fort ; et s'il reste ouvert, il s'évente, parce que la quantité de gaz dissous est, directement, la matière première du picotement.
La langue ne goûte pas le bruit des bulles,
mais l'acide qui vient de naître.
L'article « Pourquoi perd-on le goût des aliments quand on est enrhumé ? » montre que l'essentiel du goût se joue dans le nez, et « Pourquoi la menthe donne-t-elle une sensation de froid sans être froide ? » explique comment des molécules agissent directement sur les capteurs de la peau. Voyez aussi « Pourquoi les volcans entrent-ils en éruption ? », où un gaz dissous se transforme brusquement en bulles.
- Répartissez la même eau gazeuse dans deux verres. Mettez l'un au réfrigérateur, laissez l'autre à température ambiante pendant 30 minutes. Comparez l'intensité du picotement en buvant les deux.
- Remuez bien le verre froid avec une cuillère pour faire sortir toutes les bulles visibles, puis buvez-en à nouveau une gorgée. Vérifiez si le picotement persiste malgré la disparition des bulles.
- Gardez une gorgée d'eau gazeuse en bouche, sans bouger la langue, pendant environ 5 secondes. Observez si la sensation piquante persiste après que la sensation des bulles a disparu.
Même en remuant, le gaz dissous ne s'échappe pas en entier instantanément. Si le picotement persiste alors que les bulles ont disparu, c'est un indice que son origine n'est pas les bulles, mais le gaz dissous. Les personnes qui n'aiment pas le gaz carbonique, ou les jeunes enfants, n'ont pas besoin de forcer cet essai.
Pour aller plus loin ― vocabulaire, formules et liens avec les manuels scolairesDu collège jusqu'aux matières universitaires spécialisées, le niveau de chaque partie est indiqué
- CollègeNiveau abordé en sciences au collège
- LycéeNiveau abordé en « chimie » ou « biologie » au lycée
- Lycée+Approfondissement lycéen, ou contenu traité en encadré dans les manuels
- UniversitéContenu non abordé au lycée, relevant de matières universitaires spécialisées (chimie physique, physiologie sensorielle)
- RechercheContenu qui n'est même pas enseigné à l'université comme « acquis » : un sujet encore à l'étude par les chercheurs
CollègeVocabulaire : ce phénomène a un nom
- Acide carbonique : acide très faible formé par la dissolution du dioxyde de carbone (gaz carbonique) dans l'eau. C'est pourquoi l'eau gazeuse est légèrement acide.
- Anhydrase carbonique : enzyme qui accélère, de plusieurs millions de fois, la réaction (et la réaction inverse) transformant le dioxyde de carbone et l'eau en acide. On la trouve aussi à la surface des cellules de l'acidité de la langue.
- Nerf trijumeau : nerf transmettant au cerveau la douleur, la chaleur et le froid du visage et de l'intérieur de la bouche. Il véhicule le picotement du gaz carbonique et la sensation vive du wasabi.
CollègeLycéeVérification par le calcul : quelle quantité de gaz est dissoute dans 500 mL d'eau gazeuse ?
La source du picotement est la concentration du gaz carbonique dissous. La quantité de gaz dissous dans l'eau peut s'estimer avec la loi de Henry. Les symboles signifient : C, la concentration dissoute (en mol/L) ; k, le coefficient de solubilité (en mol/(L·atm)) ; P, la pression du gaz carbonique en contact avec l'eau (en atm).
| En notation symbolique | C = k × P |
| En mots | Concentration de gaz carbonique dissous = coefficient de solubilité × pression du gaz carbonique en contact avec l'eau |
| Origine de cette formule | Relation obtenue quand le nombre de molécules se dissolvant depuis la surface de l'eau égale le nombre de molécules qui en ressortent (loi de Henry). Le nombre de molécules entrantes est proportionnel à la pression, et celui des molécules sortantes à la concentration ; à l'équilibre, la concentration devient donc proportionnelle à la pression. |
| Symbole | Signification et unité |
| C | Concentration de gaz carbonique dissous dans l'eau (mol/L) |
| k | Coefficient de solubilité, qui varie avec la température (mol/(L·atm)) |
| P | Pression du gaz carbonique en contact avec l'eau (atm) |
| Coefficient de solubilité à 25°C | Environ 0,034 mol/(L·atm) |
| Coefficient de solubilité à 0°C (même approximation que la figure 2) | Environ 0,071 mol/(L·atm) |
| Pression du gaz carbonique dans un récipient fermé (exemple) | On prend 3 atm |
| Pression du gaz carbonique dans l'air | Environ 0,0004 atm |
| Masse d'1 mol de gaz carbonique | 44 g |
| Volume d'1 mol de gaz (à 25°C, 1 atm) | Environ 24,5 L |
| Concentration dans le récipient fermé (mol/L) | 0,034 × 3 = 0,102 |
| Conversion en masse (g/L) | 0,102 × 44 ≒ 4,5 |
| Quantité dissoute dans 500 mL (mol) | 0,102 × 0,5 = 0,051 |
| Volume si on la reconvertit en gaz (L) | 0,051 × 24,5 ≒ 1,25 |
| Concentration d'équilibre une fois ouvert (mol/L) | 0,034 × 0,0004 = 0,0000136 |
| Rapport avec le récipient fermé (fois) | 0,102 ÷ 0,0000136 = 7500 |
| Rapport de solubilité entre 0°C et 25°C (fois) | 0,071 ÷ 0,034 ≒ 2,1 |
Une bouteille de 500 mL contient donc, une fois reconverti en gaz, environ 1,25 litre de gaz carbonique dissous, soit l'équivalent de deux bouteilles et demie. Une fois le bouchon laissé ouvert, la quantité pouvant rester dissoute chute à environ 1/7500, si bien que le gaz continue de s'échapper avec le temps. En refroidissant, cette quantité double environ, et la matière première de l'acide sur la langue augmente d'autant.
LycéeLycée+Équilibre chimique et rôle de l'enzyme
LycéeLe dioxyde de carbone réagit avec l'eau pour former de l'acide carbonique, dont une partie se dissocie en ions hydrogène et ions hydrogénocarbonate (CO₂ + H₂O ⇄ H₂CO₃ ⇄ H⁺ + HCO₃⁻). Cet ion hydrogène est la véritable nature de l'« acide » perçu par les cellules chargées de l'acidité. La diminution de la solubilité des gaz avec la température, et la loi de Henry, sont au programme de chimie du lycée.
Lycée+Sans enzyme, l'étape où le dioxyde de carbone réagit avec l'eau prendrait, selon les estimations, de quelques dizaines de secondes à plusieurs minutes. L'anhydrase carbonique l'accélère de façon considérable. L'enzyme ne modifie pas le point d'équilibre final de la réaction, mais seulement la vitesse pour l'atteindre : un exemple typique de la notion vue en biologie et chimie au lycée.
UniversitéRécepteurs du goût et dépendance en température de la constante de Henry
Une étude de 2009 a montré, chez la souris, que les cellules responsables du goût acide (marquées par PKD2L1) portent à leur surface une anhydrase carbonique liée à la membrane (Car4), nécessaire à la perception du goût du gaz carbonique. Du côté de la douleur, des travaux rapportent que le canal ionique TRPA1, situé dans les terminaisons nerveuses libres du nerf trijumeau, s'active lorsque l'intérieur de la cellule devient acide. La dépendance en température du coefficient de solubilité s'exprime par l'équation de van 't Hoff, forme également utilisée dans le calcul de la figure 2.
📖 Pour la démonstration des formules et pour aller plus loin : Loi de Henry (Wikipédia, en japonais) / Anhydrase carbonique (Wikipédia, en japonais)
RechercheCe qui n'est pas encore clairement établi
- Les bulles sont-elles vraiment un « second rôle » ? Si certains résultats montrent que le picotement change peu sans bulles, d'autres suggèrent que la texture des bulles contribue à l'impression de « fraîcheur » ; l'importance réelle de leur rôle reste incertaine.
- Ce mécanisme est-il identique chez l'être humain et chez la souris ? Les expériences de désactivation cellulaire ont été menées sur la souris. Chez l'humain, des témoignages sur le changement de goût sous médicament inhibant l'enzyme suggèrent un mécanisme similaire.
- Pourquoi ne perçoit-on pas un goût « acide » ? Bien que les cellules de l'acidité soient impliquées, la raison pour laquelle l'eau gazeuse n'a pas le goût acide d'un citron, notamment la façon dont le cerveau combine plusieurs signaux, reste encore à l'étude.
Le contenu de cet article reflète donc « ce que l'on comprend à ce jour ». Même pour un stimulus aussi familier que celui-ci, le mécanisme n'a été élucidé que depuis une dizaine d'années.
Liens avec les manuels scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / unité | Partie correspondante de l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences, propriétés des gaz (le dioxyde de carbone dissous dans l'eau donne un caractère acide) | La transformation du gaz carbonique en acide |
| Lycée | Chimie, solubilité des gaz, loi de Henry | La vérification par le calcul, figure 2 |
| Lycée+ | Biologie, rôle des enzymes / équilibre chimique | L'enzyme qui accélère la réaction |
| Université | Physiologie sensorielle, récepteurs du goût / chimie physique | Les cellules du goût acide, l'anhydrase carbonique, la dépendance en température |
| Recherche | Recherche sur les sens chimiques | Le rôle des bulles, le mécanisme chez l'humain |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Pourquoi boire le gaz carbonique froid, pourquoi reboucher tout de suite |
- Chandrashekar J. et al., « The Taste of Carbonation », Science 326 (2009)
- Wise P. M. et al., « The Influence of Bubbles on the Perception Carbonation Bite », PLoS ONE 8 (2013)
- Wang Y. Y. et al., « TRPA1 is a component of the nociceptive response to CO2 », Journal of Neuroscience 30 (2010)
- Graber M., Kelleher S., « Side effects of acetazolamide: the champagne blues », New England Journal of Medicine 319 (1988)
- Sander R., « Compilation of Henry's law constants for water as solvent », Atmospheric Chemistry and Physics 15 (2015)
※Cet article est une vulgarisation scientifique destinée au grand public. Les valeurs données sont des ordres de grandeur destinés à faciliter la compréhension du mécanisme. La pression à l'intérieur du récipient varie selon le produit et la température. Les personnes sous traitement médical sont invitées à consulter un médecin ou un pharmacien au sujet des effets de leur médicament.