Odorat 09

De biorousso
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Déf : Sens grâce auquel l'homme et les animaux perçoivent les odeurs.
(Petit Robert 2009)

article odorat

Qu'est-ce que l'odorat?

L'odorat est l'un des cinq sens que l'homme possède. L'odorat est une faculté sensorielle qui nous permet de reconnaître et de discriminer certaines odeurs grâce à des chimiorécepteurs. L'organe chez l’humain lié à ce sens est le nez. Celui-ci détient tout un mécanisme associé au cerveau nous permettant de reconnaître les odeurs. C'est l'un des sens les moins développés chez l'homme. Celui-ci est étroitement combiné au sens gustatif, comme nous l'expliquerons en détails ultérieurement.
(Pour plus de détails, consulter l'article Goût 09)

Ce sens peut être retrouvé chez les vertébrés ainsi que chez les arthropodes. Chez les insectes, il est perçu par des milliers de sensilles qui parsèment leurs antennes. Les poissons en revanche, possèdent des narines menant aux fosses nasales dans lesquels sont répartis des neurones olfactifs. Les Vertébrés terrestres, eux, possèdent des fosses nasales faisant partie du système respiratoire. Au sommet de ces fosses nasales se trouvent des neurones olfactifs grâce auxquels le cerveau pourra analyser et reconnaître des odeurs. Chez l'Homo sapiens, cette partie occupe 25 millimètres carrés dans chaque fosse, pour un nombre de neurones de quelques cinquante millions.

Qu'est-ce qu'une odeur?

La plupart des organismes existant sur terre produisent une substance chimique appelée odeur. Les odeurs sont des molécules olfactives, la plupart du temps organique, et se différencient entre elles par leur composition chimique. Les molécules odorantes possèdent deux caractéristiques qui les distinguent des autres molécules: elles possèdent un certain poids déterminé et sont volatiles. Lorsqu’une odeur, qui est un stimulus, est réceptionnée dans le corps d'un organisme, elle y produit une sensation, ou l'excitation d'une cellule réceptrice tout ceci conduira à la perception de l'odeur par le système nerveux central.

Quelle est la nature d'une odeur?

Ces substances chimiques proviennent d'un milieu solide ou liquide et sont généralement volatiles, puisqu'elles sont transportées par l'air. Dans certains cas, lorsqu'elles sont transportées par l'eau, ces molécules sont solubles. Dans un milieu liquide,les animaux marins ne sont généralement pas capable de différencier le gout de l'odorat. Il est toutefois impossible de faire un rapprochement entre les odeurs émises et leur structure moléculaires : deux molécules pouvant avoir une grande ressemblance structurelle, n'ont pas obligatoirement une odeur voisine, l'inverse étant tout aussi possible.

Anatomie de l'appareil olfactif chez l'être humain

La zone sensorielle de l'odorat se situe dans une petite cavité latérale des fosses nasales supérieures. Les fosses nasales débouchent aussi bien vers les narines externes que vers le pharynx. Les parois de la cavité nasale sont toujours humides, elles sont tapissées par deux muqueuses. L’une, dite respiratoire, est rose, à cause des nombreux vaisseaux sanguins qui la sillonnent. Elle est composée de cellules ciliées mobiles qui emportent le mucus. Ce dernier est un liquide aqueux comparable à un gel, qui protège le tissu cellulaire. Il réchauffe, humidifie et filtre en partie l'air inspiré. L’autre muqueuse, nommée muqueuse jaune, a un rôle sensoriel; elle est située dans les parties hautes de la cavité nasale, sur le cornet supérieur. Pauvre en vaisseaux et en glandes, elle contient la partie nerveuse du système olfactif. On y trouve les cellules réceptrices et les cellules nerveuses. La muqueuse jaune est composée d’un épithélium, qui comprend trois types de cellules : olfactives, de soutien et basales. Les cellules olfactives correspondent aux cellules réceptrices: ce sont des neurones sensoriels qui s’emboîtent entre les cellules de soutien. À leur bout se trouvent les vésicules olfactives d’où se répandent les cils olfactifs, qui réagissent aux odeurs véhiculées dans l’air et qui stimulent par la suite les cellules olfactives. Les neurones olfactifs font partis des seuls neurones qui se renouvèlent constamment, leur demi-vie étant de quelques semaines. Ces renouvellements sont contrôlés et seraient, grâce à des nouvelles découvertes, ralenties par les protéines BMP. Ces protéines ont pour rôle d'activer la croissance osseuse. Des découvertes récentes on permit de révéler l’action de ces protéines sur la plupart des tissus nerveux durant leur développement. En ce qui concerne les cellules de soutien, elles assurent l’homogénéité de la muqueuse et enveloppent le corps des neurones. La couleur jaunâtre de la muqueuse est due à la présence de ces cellules. Enfin, les cellules basales sont situées à la base des cellules de soutien, au plus profond de cette muqueuse. Sous celle-ci, un tissu conjonctif, le chorion, contient les glandes de Bowman qui sécrètent le mucus de surface. Chez les animaux, où l'odorat est beaucoup plus développé, la muqueuse est plus étendue. De plus, la muqueuse olfactive est la région de l'organisme où le système nerveux est le plus proche du monde extérieur. Les axones des récepteurs olfactifs passent à travers la lame criblée de l'os éthmoïde et accèdent au bulbe olfactif. Voir annexe 1

Comment les molécules odorantes sont-elles acheminées jusqu'aux récepteurs olfactifs?

Les molécules odorantes sont émises, puis se déplacent entre leur source d'émission et leur destination finale, le récepteur olfactif. Pour effectuer ce voyage, les molécules odorantes se déplacent dans l'air et/ou dans l'eau, et pénètrent dans l'organisme par un orifice nasal appelé narine. Elles traversent ensuite la cavité nasale pour atteindre les récepteurs olfactifs. Les parois de la cavité nasale sont recouvertes de mucus, mais, chez l'homme, les récepteurs olfactifs ne sont concentrés que sur une toute petite partie de cette dernière, limitant ainsi la perception des molécules olfactives. Chaque type de molécule olfactive présente donc certaines propriétés. Par exemple, une molécule odorante plus volatile (dans l'air), ou plus soluble (dans l'eau) aura plus de facilité à atteindre le récepteur olfactif et donc cette odeur sera perçue plus facilement. D'un autre coté, plus une molécule est volatile, plus sa taille est petite et moins la molécule a de chance de se fixer aux récepteurs olfactifs munis de cils, du fait de sa surface réduite. De plus, il a été observé que la plupart de ces molécules sont hydrophobes et ne pourraient donc pas atteindre les muqueuses recouvertes de mucus aqueux. Pour résoudre ce problème, des petites protéines appelées OBP (Odorant Binding Proteins, protéines de liaisons odorantes, en français) viennent se fixer aux molécules olfactives pour les aider à traverser le mucus jusqu'au récepteur, et à traverser la lymphe chez les insectes. Le but est donc, pour la substance odorante, de traverser le mucus afin d'atteindre les molécules réceptrices spécifiques se situant sur la membrane plasmique des cils olfactifs. Les odeurs peuvent aussi entrer par la bouche. En effet la bouche et les fosses nasales sont liées par les voies rétronasales. (cf. Comment une odeur est-elle réceptionnée.) Voir annexe 2

Comment une molécule odorante est-elle interprétée par les récepteurs olfactifs?

Après s'être dissociées dans le mucus puis avoir interagi avec des protéines spécifiques, les molécules odorantes se couplent aux récepteurs olfactifs. En effet, un récepteur olfactif est capable de reconnaître un nombre limité de molécules odorantes, de même qu’une substance odorante peut être reconnue par quelques récepteurs olfactifs. Un nombre exponentiel de possibilités de différentiations est engendré par cette reconnaissance mutuelle reposant sur des combinaisons. Ainsi, si chaque récepteur olfactif peut synthétiser trois particules odorantes différenciées, un répertoire de 350 récepteurs différents crée plusieurs millions de possibilité d'identification. L'interaction biochimique entre la molécule odorante et le récepteur neuronal crée une voie de transduction d'un stimulus, autrement dit une modification d'un signal extérieur d'une cellule en une forme pouvant produire une réponse cellulaire spécifique, faisant intervenir deux messagers. Le premier est une protéine G spécifique des odorants qui a pour fonction l'activation de l'enzyme adényl cyclase, qui va déclencher la transformation d'ATP en AMP cyclique (AMPc), le deuxième messager. L’AMPc a pour rôle de se lier aux canaux ioniques présents sur la membrane plasmique des récepteurs olfactifs afin d’en programmer l’ouverture. Cela permet aux cations Na+ et Ca2+ d’entrer, dépolarisant ainsi la membrane plasmique. L’accumulation de Ca2+ à l’intérieur de la cellule, engendre l’ouverture d’un canal Cl- contrôlé par ce cation. L’évacuation du Cl- accroît la dépolarisation, ce qui permet alors aux récepteurs olfactifs de produire des potentiels d'action. Ces potentiels d'action sont des réactions en chaînes qui se produisent dans les neurones et qui pour finir provoquent l'émission de signaux nerveux. Ces signaux se dirigent vers le bulbe olfactif et sont finalement expédiés dans la région du cortex où ils sont analysés. Pour finir, le potentiel d’action est atténué par la dégradation de L’AMPc par les phosphodiestérases spécifiques. Simultanément, Le Ca2+ se lie avec la calmoduline formant un complexe (Ca2+/CAM) qui s’unit au canal et est éliminé par la voie d’échange Ca2+/Na+. Voir annexe 3

Comment les signaux nerveux sont-ils acheminés jusqu'au cerveau?

Les nerfs olfactifs convergent en une région du cerveau, le bulbe olfactif qui est la première zone du système nerveux central à traiter l’information olfactive. Ce dernier contient des glomérules, zones où les neurones olfactifs se regroupent selon leur type de récepteur. Le bulbe olfactif en renferme entre 1’000 et 2’000 et chacun compte en moyenne 25’000 jonctions. Au coeur de ces amas, les axones des neurones récepteurs se lient avec les dendrites des cellules mitrales, cellules intégratrices du bulbe olfactif. Ensuite, l'influx nerveux quitte les cellules mitrales, principaux neurones de relais du bulbe afin d'aboutir vers l'encéphale. Pour finir, l'information est analysée dans diverses parties de celui-ci, dont celle du système limbique qui comporte l'hypothalamus, le thalamus, l'amygdale, l'hippocampe et le cortex orbito-frontal. Les influx nerveux qui aboutissent dans cette région provoquent des réactions émotives et favorisent la formation de souvenirs. Voir annexe 4

Quelle est la fonction de l'odorat?

L'odorat est un sens ayant de nombreuses fonctions. Bien que de nos jours il soit moins sollicité pour certaines tâches, en remontant dans le temps, on lui découvre plusieurs fonctions. En premier lieu, les animaux se servent de l'odorat pour localiser leur nourriture et détecter la présence éventuelle de certains prédateurs. Il est également utile pour s'orienter, c'est-à-dire reconnaître le lieu où ils se trouvent. En second lieu, l'odorat sert à communiquer entre les congénères, surtout grâce aux phéromones (molécules inodores cf. Qu'est ce qu'une phéromone ?) qui sont perçues par l'organe voméronasal, ce qui déclenche certains comportements, notamment pour les relations mère ↔ nouveau-né.

Comment le cerveau humain distingue les bonnes des mauvaises odeurs ?

Il faut d'abord insister sur le fait que la catégorisation inconsciente positive ou négative d'une odeur est personnelle, par le fait qu'elle dépend de la culture, de raisons biologiques, mais aussi de la mémorisation de chacun. Sans oublier que l'instinct joue un rôle important. En effet, certaines odeurs vont déclencher différents comportements liés à la survie.

Lorsque l'information a été analysée par le cortex olfactif, elle est envoyée entre autres, vers l'amygdale et l'hippocampe. La mémorisation étant mêlée à ces structures corticales, les actions s'étant produites au même moment vont être enregistrées avec l'odeur. Le souvenir de ces actions va influencer la catégorisation de ces odeurs ; peut-être faut-il noter que l'amygdale joue un rôle important dans les émotions.

Un exemple intéressant serait le fromage: pour les pays consommateurs (européens), le fromage étant considéré comme bon, et ayant été souvent ingéré et inhalé depuis l'enfance, il possède une bonne odeur. À l'inverse, au Vietnam, son odeur évoque l'humidité et le moisi.

Quelle est la différence entre une odeur et une phéromone?

Qu'est-ce qu'une phéromone ?

Tous les organismes produisent plusieurs substances chimiques inodores appelées phéromones.

Cette substance est capable d'influencer la physiologie et le comportement d'un autre organisme. Les phéromones sont basées sur quatre critères:

  • une phéromone est une molécule d'architecture chimique simple
  • la perception d'une phéromone produit une réaction invariante pour un organisme spécifique
  • chaque récepteur réagit à un stimulus qui lui est propre
  • la réaction aux phéromones est innée


Les phéromones, chez l'homme, sont reconnues par l'organe voméronasal, aussi connu sous le nom d'"organe de Jacobson" en l'honneur du chercheur qui l'a découvert. Voir annexe 5. Le fœtus humain possède cet organe mais celui-ci régresse durant le développement et est supposé être inactif à l'âge adulte. Cette régression de l'organe de Jacobson est l'une des raisons pour laquelle les hommes perçoivent beaucoup moins bien les phéromones que les animaux. De plus, la réception d’une phéromone chez l'homme dépend aussi de son patrimoine génétique.

Ensuite notre organisme ne réceptionne et n'interprète pas de la même manière les odeurs et les phéromones. Les phéromones chez les mammifères et reptiles ne sont pas prises en charge par le même organe que les molécules odorantes; en effet, les phéromones sont reconnues par l'organe voméronasal, tandis que les molécules odorantes sont détectées par des récepteurs olfactifs faisant partie des cellules réceptrices. De plus, une odeur est une molécule odorante pouvant être sentie et reconnue, alors qu'une phéromone est inodore, et nous ne sommes en général pas conscient de sa présence. Dès lors, lorsque notre corps entre en contact avec une phéromone, nous n'en prenons pas conscience; ces réactions font partie du domaine du subconscient.

Quelles sont les différences et les liens entre l'odorat et le goût?

L'odorat et le goût sont des sens très proches l'un de l'autre. Bien que, à priori, il semble facile de les différencier chez nous, êtres humains, cela devient plus compliqué chez d'autres espèces. Cependant, il existe une limite très claire pour différencier l'un de l'autre: le goût est l'information perçue grâce à un lien physique entre la source et le récepteur. C'est, par exemple, le morceau de viande qui entre en contact avec notre langue. Pour l'odorat, il n'y a aucun lien physique; les molécules odorantes vont devoir voyager de la source au récepteur. (Comment une odeur est-elle transmise ?)

D'un autre côté, bien que le goût et l'odorat soient deux sens distincts, ils ont aussi beaucoup en commun. On estime que l'odorat participe à ~80% à la perception du goût. En effet, la mastication permet la libération d'arômes qui vont se rendre dans le récepteur olfactif en traversant la cavité nasale ou aussi connu sous le nom de voie rétronasale. Ce phénomène s'appelle la rétro-olfaction. (Pour plus d'information, consulter l'article Goût 09.) et voir annexe 6

Quelles sont les causes des troubles de l'odorat chez l'humain?

Les causes des troubles de l'odorat chez l'humain sont multiples, surtout dues à une anomalie du portage aérien, c'est-à-dire des amas de polypes (tumeurs bénignes développées sur les muqueuses) ou d'agglomérations excessives de mucus dans les conduits nasaux. Une anomalie de perception du système olfactif peut être aussi en cause, ainsi qu'une anomalie du système cérébral. Cette dernière peut être engendrée par un traumatisme crânien, la maladie d'Alzheimer, le méningiome du bulbe olfactif (tumeurs bénignes) ou encore par la maladie de Parkinson, diabètes, cirrhoses alcooliques, et toute autre atteinte au niveau cortical ou du bulbe olfactif.

Il existe plusieurs types de troubles chez l'homme, notamment:

  • les pertes quantitatives de l'odorat
    • L'hyposmie, ou absence partielle de l'odorat, présente notamment chez les fumeurs.
    • L'anosmie, absence totale de l'odorat.


  • les dysosmies, pertes qualitatives de l'odorat
    • La cacosmie, ou le fait d'aimer les odeurs fétides et nauséabondes.
    • La parosmie, altération propre au patient d'une odeur censée être agréable en une odeur déplaisante.
    • La phantosmie, perception d'une odeur inexistante et imaginée par le patient.

Existe-t-il des nez artificiels?

Entendons par "nez artificiels" des appareils permettant de percevoir les odeurs, dans l'optique d'aider les hommes. Bien que leur invention date de presque dix ans, leur utilisation reste restreinte, notamment dans l'art de la dégustation du vin. Leur travail étant d'évaluer une odeur, la qualité olfactive de produits ou la nuisance de certaines structures industrielles, ces outils, qui ne sont aucunement des prothèses, pourraient même remplacer l'homme dans ce domaine.

Ces appareils possèdent une batterie de capteurs qui ont la faculté de déterminer la nature des molécules odorantes, en évaluant leur masse par spectrométrie ou en induisant des réactions chimiques. Sont engendrées des réactions physicochimiques ayant pour effet une variation de température, de conductivité électrique, ou bien de couleur. L'information extraite des molécules odorantes est ensuite numérisée par une interface électronique, puis analysée par ordinateur pour y être comparée à une base de données.

Ces systèmes sont très limités, ce qui amène petit à petit les chercheurs à les remplacer par des biocapteurs dans le but de se servir de véritables cellules olfactives.

Est-il possible d'affiner son odorat au cours de sa vie?

En effet cela est possible.
Lors du septième mois de gestation, l'être humain peut déjà sentir les odeurs provenant du liquide amniotique. Ce liquide entre dans son nez et se retrouve près des la muqueuse olfactive. Les odeurs ainsi captées sont mémorisées, ce qui lui permettra, une fois né, de reconnaitre déjà certains parfums, comme par exemple celui de sa mère et même guider ses préférences futurs vis-à-vis des odeurs.
C'est par l'utilisation de notre mémoire qu'il serait possible d'affiner notre odorat. Plus nous y prenons attention, plus nous mémorisons d'odeurs que nous seront capables de reconnaître. Cependant, du fait que l'humain ne se sert de son odorat pour subvenir à aucun besoin vital, il n'y fait que peu attention, sa mémoire olfactive étant dans la majeure partie des cas très peu développée, comparativement aux autres animaux.

L'adaptation olfactive

L'adaptation olfactive exprime la diminution de l'excitabilité des neurones récepteurs olfactifs face à une odeur continue. Lorsque les neurones récepteurs olfactifs sont exposés continuellement à un stimulus, ils ont la capacité de s’adapter. Cette adaptation se traduit à la fois par la perception des odeurs et par des réactions physiologiques. Autrement dit, elle se manifeste par une diminution de la faculté de distinguer des odeurs ainsi que de la fréquence du potentiel d’action. Les origines du deuxième phénomène sont l’augmentation de la liaison Ca2+/calmoduline diminuant ainsi l’excitabilité du canal à l’AMPc et la sortie de Ca2+ causé par l’activation des protéines d’échange Na+/Ca2+, atténuant le potentiel d’action.

Sources

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