Odorat 4BIOS04 12/13
Beaucoup de fautes de français, la lecture en est pénible. Relecture indispensable!!!!
L'odorat est l'un des 5 sens le plus complexe. Chez l'homme, il est le moins utilisé et au fil de l'évolution s'est adapté aux besoins de l’être humain.
Comparer à certains animaux qui peuvent reconnaître une palette d’odeurs incroyablement variées ,plus précisément les quadrupèdes qui à cause de leur position proche du sol ont plus de nécessité à avoir un sens de l'olfaction bien développé qui leur est nécessaire pour trouver de la nourriture, nécessaire pour la chasse, pour repérer d’éventuelle prédateurs, pour détecter des lieux de ponte ou de reproduction, pour la reconnaissance et le marquage du territoire, pour la communication entre individu par messages olfactifs, pour la recherche de partenaires sexuels, la pollinisation des fleurs, etc.
Chez l'homme ce sens a perdu en capacité dû au fait de ça bipédie et de son éloignement du sol, car au fil de son évolution l'odorat ne lui a plus été aussi utile, il a donc développé d'autre sens et a délaissé l'odorat. Néanmoins ce sens reste complexe et toujours important car ce sens est associé avec celui du goût. En effet l'olfaction sert à détecte les molécules odorantes de l'air alors que le goût détecte les mêmes particules mais à l’intérieur d'une solution.
Quel est l'organe de l'olfaction ?
C'est le nez.
Le nez humain est situé au milieu du visage, sa fonction principale est d'être une entrée et sortie d'air pour la ventilation nécessaire à la respiration cellulaire.
Il possède également une autre fonction, en effet il abrite l'organe de l'olfaction qui est à la base du sens de l'odorat.
Quelle est l’anatomie du nez ?
Il est composé à la fois d'os pur qui fait partie de la façade frontale du visage et est soumis aux risques de fractures. Il est composé d'une deuxième partie cartilagineuse, une partie plus souple qui lui donne sa forme. Le nez recouvre l'ensemble des fosses nasales qui sont importante au fonctionnement de celui-ci. Ce sont des cavités qui relient l’extérieur au rhinopharynx, en autre le fait de permettre la circulation de l'air il a d'autres fonctions. Il est l’organe à la base de l'olfaction.
Le nez est composé de différentes parties: les ailes, la cloison, les poils, la racine et les narines.
[Annexe A]
Quelles sont les autres fonctions du nez ?
Il y en a 3 autres :
- Le réchauffement de l'air inspiré
- L'humidification de l'air
- La perception des odeurs.
Pour assurer ces fonctions, les fosses nasales sont tapissées par une muqueuse respiratoire, humidifiée en permanence par des cellules spécialisées.
Comment perçoit il les odeurs ?
Les molécules odorantes sont perçues par la muqueuse olfactive qui est composée de neurones olfactifs. Ces neurones sont des neurones spécialisés bipolaires : ils présentent des cils à l'extrémité des dendrites qui baignent dans la couche de mucus tapissant la cavité nasale et qui aboutissent dans l'épithélium olfactif, un corps cellulaire situé dans le premier tiers de la muqueuse, et un axone communiquant avec le bulbe olfactif.
[Annexe B]
Quelle est la nature du stimulus olfactif ?
Chez les êtres humains, comme chez la plupart des vertébrés terrestres, le stimulus responsable de l'odorat est une particule atmosphérique. Plus précisément le nez capte une molécule, nommée une molécule odorante. Le système olfactif identifie non seulement les molécules odorantes, mais peut aussi mesurer la concentration de ces molécules et encore étudier la qualité de ces mêmes molécules.
Quelle partie du nez est impliquée dans l'olfaction ?
La partie du nez à l'origine de l'olfaction est le bulbe olfactif qui est relié au cerveau. Depuis ce bulbe, des récepteurs olfactifs se prolongent jusque dans le haut de la cavité nasale.
Ces récepteurs sont terminés par des cils qui sont entourés de mucus. Ce mucus dissous les molécules chimiques qui peuvent ensuite être captées par les récepteurs olfactifs. La partie séparée du bulbe olfactif se nomme l'épithélium olfactif.
Quelle est la structure de l'épithélium olfactif?
L'épithélium olfactif qui est situé dans la cavité nasal est une muqueuse, c'est elle qui détecte les molécules (stimuli) odorantes dans l'air ou dans l'eau. Chez l'homme qui a un sens de l'odorat moins développer, l'épithélium occupe 2cm2 au sommet de la cavité nasal, soit moins de 8% de la surface total de la cavité. Évidement chez d'autre espèce animal avec un sens de l'odorat plus développé, l'épithélium occupe plus de place. Par exemple cher le rat celui-ci occupe la moitié de sa cavité nasal. La partie du cerveau utilisé pour traiter les données de l'olfaction se situe à la base du lobe frontal.
L’épithélium est composé de plusieurs cellules qui s'organisent en une seul couche mais ses noyaux cellulaires se situent à différent niveaux, on dit donc qu'il est pseudo-stratifié.
Les neurones récepteurs olfactifs (NRO) sont les cellules principales de l'épithélium olfactif car ils sont responsables de la transduction de l'information olfactive perçue dans l'environnement vers le cerveau. Les NROs sont des neurones bipolaires. Ils présentent un premier pôle appelé apical, orienté vers la cavité nasale, et un second pôle appelé basal, orienté vers la partie profonde de l'épithélium. C'est à la surface des cils olfactifs qui sont un prolongement du bouton olfactif, situé à l'extrémité des dendrites apicales sont exprimés les récepteurs olfactifs. Au niveau du pôle basal, les NROs émettent un axone permettant de communiquer avec le bulbe olfactif chez les Vertébrés vivant en milieu aérien. Les axones quittent l'épithélium olfactif en traversant la lame basale.
Les cellules de soutien ont un rôle protecteur pour les NROs, elles dégradent un grand nombre des composés nocifs. En effet, l'épithélium olfactif et les NROs sont soumis en permanence aux agressions en provenance du milieu extérieur (polluants, allergènes, etc...).
Il existe, au niveau basal de l'épithélium olfactif, un réservoir de cellules souches qui se divisent en permanence et permettent le renouvellement des NROs lorsque ceux-ci meurent. L'épithélium olfactif est une des rares régions du système nerveux à présenter une neurogenèse à l'âge adulte. Chez le rongeur, l'épithélium olfactif est entièrement renouvelé toutes les 6 à 8 semaines. On appelle ce phénomène l'homéostasie neuronale olfactive.
Les cellules glandulaires sont présentes dans la muqueuse et dans la sous-muqueuse et secrètent le mucus tapissant l'épithélium olfactif. Ces cellules sont organisées en glandes appelées glandes de Bowman ; ces glandes se répartissent dans toute la muqueuse olfactive. Le mucus qu'elles sécrètent permet de contrôler le milieu ionique des cellules. Il est principalement constitué de mucopolysaccharides, de protéines diverses et de sels. Il contient de nombreuses enzymes de dégradation et des protéines de liaison (ex: albumine). Il contient également un certain nombre d'immunoglobulines à fin de piéger les antigènes susceptibles d'agresser les NROs.
Comment sont organisées les cellules de l'épithélium ?
Ces cellules sont donc réparties en quatre groupes :
- les cellules réceptrices olfactives, véritables neurones dont les projections remontent jusqu'au bulbe olfactif ;
- les cellules de soutien, qui ont un rôle de support et de protection et qui secrètent une partie du mucus olfactif ;
- les cellules basales, qui ont la propriété de se différencier en nouvelles cellules réceptrices au cours de la vie ;
- les cellules glandulaires, sécrétant le mucus, qui se rassemblent dans une structure appelée glande de Bowman.
[Annexe C]
Quelle est la structure anatomique du bulbe olfactif ?
Le bulbe olfactif est la première région à traiter l'information olfactive. Il est situé après la lame criblée, c'est un os situé entre le bulbe olfactif et l’épithélium olfactif. Il reçoit l'information olfactive en provenance donc de l'épithélium olfactif qui est la structure de réception des odeurs. Le bulbe olfactif effectue un traitement et un codage de l'information avant de l'envoyer vers les structures supérieures du cerveau. Les neurones principaux du bulbe olfactif sont les cellules mitrales qui reçoivent l'information directement des récepteurs olfactifs ; après intégration, elles l'envoient via leurs axones aux autres régions du cerveau.
De l'extérieur vers l'intérieur les différentes couches du bulbe olfactif sont :
- la couche des nerfs
- la couche glomérulaire
- la couche plexiforme externe
- la couche des cellules mitrales
- la couche plexiforme interne
- la couche des cellules granulaires
[Annexe D]
Comment les cellules réceptrices transforment le stimulus olfactif en signal nerveux ?
La molécule odorante, ayant pénétrées dans la cavité nasale, sont captées par les récepteurs olfactifs, situés dans l'épithélium olfactif. Ces récepteurs sont des protéines situés dans la membrane des cellules réceptrices olfactives. Chez l'être humain, nous avons identifié environ 950 gènes codant les récepteurs olfactifs. Chez la souris, nous avons identifié 1500 gènes. Cependant, après une étude postérieure, les scientifiques ont remarqué que 60% de ces gènes ne sont pas transcris chez l'homme. Chez la souris, seulement 15 à 20% de ces gènes ne sont pas transcris. C'est pourquoi, les scientifiques peuvent estimer le nombre de protéines fonctionnelles de ces récepteurs olfactifs à environ 400 chez l'homme et à 1200 chez la souris. Cette non-transcription explique, en partie, la différence phénoménale entre l'odorat humain et, ici, celui de la souris. Chaque récepteur est spécialisé. C'est à dire qu'il ne peut recevoir que certains types de molécule. Cela fonctionne un peu comme une clé et une serrure. Chaque molécule peut être lue par un seul type de récepteur. Chaque récepteur est, cependant, dispersé en grand nombre sur la surface de l’épithélium olfactif.
La liaison entre la molécule odorante et le récepteur active une protéine G unique pour les odorant. Cette protéine est nommée Golf, cette dernière active une adénylyl cyclase, qui va entraîner la production de l'AMP cyclique. La production de l'AMP cyclique consomme de l'ATP. L'AMP cyclique cible les canaux Na+ et Ca2+. Ces canaux, une fois ouvert, permettent l'entrée des ions Na+ et des ions Ca2+. Cette entrée d'ions positifs va entraîner la dépolarisation partielle de la cellule. Les ions Ca2+ vont, à leur tour, activer des canaux Cl-. L'ouverture de ces canaux va entraîner la sortie des ions Cl-. Cette sortie massive d'ions négatifs va dépolariser totalement la cellule. Cette dépolarisation forme le potentiel d'action de la cellule, grâce à ce potentiel un premier signal nerveux est créé. Ce potentiel va baisser lorsque l'AMP cyclique est dégradée. Au même moment, les ions Ca2+ se lient avec la calmoduline pour formés un complexe Ca2+-CAM. La calmoduline est une protéine formée de 148 acides aminés. Ce complexe récemment formé, va se lier avec les canaux Cl- pour entraîner leur fermeture. Finalement les ions Ca2+ sont expulsés par le canal d'échange Ca2+/Na+. Le signal nerveux nouvellement formé est transmis, via les axones des cellules réceptrices et au travers de la lame criblée, au bulbe olfactif. Cette multitude d'axone se réunissent an traversant la lame criblée. Ces multiples faisceaux constituent le nerf olfactif.
[Annexe E]
Comment le signal nerveux est transmis au cerveau ?
Le signal, transmis par les cellules réceptrices olfactives, poursuit sa route et arrive dans le bulbe olfactif. Les axones des cellules réceptrices sont "liés" aux cellules mitrales et aux cellules à panache dans ce que l'on nomme un glomérule. Le rôle de ces glomérules est de servir d'interface de transfert pour les signaux nerveux. En effet, ces glomérules sont reliés entre eux au moyen des cellules périglomérulaires. Ces dernières modulent la transmission de l'information entre les neurones récepteurs olfactifs et les cellules mitrales. Si les cellules mitrales et les cellules à panache sont assez stimulées, le signal nerveux poursuit sa route vers le cortex olfactif via le pédoncule olfactif.
Sources
http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doschim/decouv/parfums/recepteurs.html
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89pith%C3%A9lium_olfactif
http://fr.wikipedia.org/wiki/Olfaction
http://www.dominiquegarcia.fr/pages/Anatomie_du_nez_et_des_sinus-2636903.html
http://fr.wikipedia.org/wiki/Calmoduline
D.Purves, G.J. Augustine, D.Fitzpatrick, W.C. Hall, A.-S. LaMantia, J.O. McNamara, L.E. White, Neurosciences, 4ème édition, 2011