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RSR - Impatience - La 1ère

Introduction

L'olfaction (ou odorat) est le sens qui permet de percevoir les substances chimiques volatiles présentent dans l'air: les odeurs. Ces molécules sont perçues par des récepteurs olfactifs situés sur le plafond des cavités nasales. Ce sens est moins utilisé chez l'homme que chez d'autres espèces animales comme le chien ou encore le chat, chez qui il joue un rôle important.

Qu'est-ce qu'une odeur?

Les odeurs sont des substances chimiques volatiles, des émanations produites par un fluide, constituées de molécules odorantes.

Il existe sept odeurs primaires : camphrée, musquée, florale, mentholée, éthérée, piquante, putride. Ces odeurs correspondent aux sept types de récepteurs sensoriels des cils des cellules olfactives.

cf. Annexe 1

Ces molécules odorantes composent deux familles distinctes:

Les molécules oxygénées :

Les aldéhydes, par exemple : la vanilline
Les cétones, par exemple : civétone à l'odeur de musc
Les esters, par exemple : coumarine, à l'odeur d'herbe coupée

Les hydrocarbures :

Les alcènes, par exemple : la limonène, à l'odeur d'agrume
Les terpènes, par exemple : la pinène, présente dans la menthe et la sauge

Quels sont les différentes parties du nez?

Afin de percevoir une odeur, l'animal en question doit être muni d'un organe olfactif (situé généralement dans des fosses nasales). Sa physionomie varie beaucoup selon l'espèce animale étudiée. Par exemple le "nez" d'un chien (museau) a une forme allongée, alors que celui des félins est plus aplati. L'organe olfactif peut également se situer sur des antennes chez certains insectes, comme la fourmi ou l'abeille.

L'olfaction joue également un rôle très important pour la chasse, ou pour la reconnaissance entre les individus de même espèce.

Chez l'être humain le nez est composé d'un squelette lui-même couvert de tissus mous et de peau. Cet os contient deux cavités nasales remplies d'air séparées par une cloison osseuse. On trouve sur le plafond de ces cavités nasales des récepteurs olfactifs ayant pour rôle de détecter les substances chimiques présentent dans l'air. Ces chimiorécepteurs (aussi appelés chémorécepteurs) traversant l'os de part et d'autre et reliant la cavité nasale au bulbe olfactif, constituent l'épithélium nasal. En effet le bulbe olfactif et l'épithélium nasal constituent l'organe olfactif chez l'être humain.

cf. voir annexes 2 et 3

L'odorat chez l'homme joue cependant un rôle moins important que chez les autres animaux (surtout ceux cités ci-dessus). En effet "l'homme est un animal très inférieur pour sa capacité à sentir" (Le corps humain pour les nuls, p. 264, Catalogue des odeurs), surtout en sachant que l'être humain n'a pas réellement la capacité de produire ni de percevoir des phéromone, alors que ces substances odorantes ont un rôle clef dans le comportement social chez de nombreux autres animaux. Il reste chez l'être humain néanmoins un résidu olfactif permettant la détection de ces phéromones.

Par ailleurs (pour reprendre les animaux cités plus haut) le chien ayant en apparence deux cavités nasales n'en a en réalité qu'une seule, tout comme le cheval ou le chat. Néanmoins chez l'homme cette cloison se termine à l'arrière des deux cavités, où elles forment une jonction permettant l'afflux d'air (respiration), et permettant aussi aux molécules odorantes présentent dans la bouche (comme lorsque l'on mange) d'être perçues.

(voir 6. le lien entre le sens de l'odorat et celui du goût)

Qu'est-ce que le bulbe olfactif?

Le bulbe olfactif (également appelé lobe olfactif ou abrégé BO), est une région du cerveau qui a pour fonction principale de traiter les informations olfactives provenant des chimiorécepteurs olfactifs. La structure du bulbe olfactif est paire, ce qui implique qu'il y a deux bulbes olfactifs. Cette structure est légèrement détachée du cerveau, la rapprochant ainsi de la cavité nasale. Cette région du cerveau est la première à traiter l'information olfactive: après avoir reçu l'information olfactive de l'épithélium olfactif (structure, de la réception des odeurs, et non de leur perception!), le BO procède au traitement et au codage de l'information, et l'envoie ensuite vers d'autres structures supérieures du cerveau.

voir annexe 2 et 4

Chez beaucoup de vertébrés, le BO est la structure du cerveau située le plus en avant. Cependant chez l'homme cette structure en paire est située dans la partie inférieure du cerveau, juste au-dessus de la lame criblée (partie osseuse de l'os ethmoïde), elle-même perforée pour laisser passer les ramifications nerveuses des nerfs olfactifs (cf. annexes 2 et 5). Fait intéressant, le bulbe olfactif est une des deux seules structures du cerveau à bénéficier de la neurogenèse adulte (l'autre partie est l'hippocampe, jouant un rôle central dans la situation spatial et la mémoire).

Qu'est-ce que l'épithélium olfactif?

L'épithélium (ou tache jaune) est l'organe permettant de sentir les odeurs. Il mesure environ 2,5 cm² et est composé de:

cellules olfactives réceptrices
cellules servant à fabriquer le mucus qui recouvre les cellules olfactives réceptrices
cellules renouvelant les cellules réceptrices

Il s'y trouve environ 10 millions de cellules réceptrices olfactives.

cf Annexe 5

Qu'est-ce que l'organe voméronasal ?

Il s'agit, chez les mammifères, de l'organe qui permet de détecter les phéromones, dont nous sommes en théorie dépourvu.

Que sont les cornets ?

Les cornets sont des renflements de la paroi qui sépare les deux fosses nasales. Il y en a trois de chaque côté, de bas en haut : le cornet inférieur, le cornet majeur et le cornet supérieur. Les deux premiers cornets mentionnés agissent au niveau du réchauffement de l'air entrant, et le cornet supérieur a un rôle dans l'olfaction. L'épithélium recouvre de manière homogène la surface interne des fosses nasales, mais la partie que l'on nomme épithélium olfactif se situe au niveau du cornet supérieur.

Qu'est-ce que les muqueuses olfactives?

Le mucus est une sécrétion visqueuse, sécrétée en permanence par des cellules glandulaires. C'est dans les muqueuses olfactives, qui recouvrent environ 10cm² des muqueuses nasales, que se trouve les récepteurs olfactifs. Grâce aux muqueuses nasales, les molécules volatiles sont filtrées: les odorantes sont diffusées dans le mucus pour atteindre les récepteurs ; les autres sont piégées et évacuées dans la gorge puis dans l'estomac ou dans un mouchoir.

Comment le nez “sent-il“?

En résumé, une odeur est perçue par l'appareil olfactif (nez) et traduite dans l'encéphale (dans le bulbe olfactif, puis dans le cortex olfactif) :

Tout d'abord, les substances odorantes entrent dans la cavité nasale et se dissolvent dans la couche de mucus de la partie supérieure. Les molécules olfactives, alors séparées les unes des autres, se fixent aux récepteurs olfactifs(protéines spécifiques), présents dans la membrane plasmique des cils des chimiorécepteurs. Le potentiel d'action est produit par une suite de réactions chimiques. Les chimiorécepteurs sont des neurones qui constituent une muqueuse nommée l'épithélium olfactif, et qui transmettent le potentiel d'action produit dans le bulbe olfactif, qui traduit en partie l'odeur à l'aide d'hormones spécifiques. (cf.Campbell, figure 49.15, p.1149) Dans le cerveau*, c'est ensuite le cortex olfactif qui complète la traduction. Les odeurs correspondent à différentes "cartes" olfactives.

cf. Annexe 6
cf. chapitre "structure et anatomie du cerveau" :[1]

A partir des molécules olfactives, comment est produit le signal électrique (P.A.) ?

De la forme d'une molécule dépendent les récepteurs auxquels elle peut se fixer. La liaison produit une suite de réactions chimiques qui mène à une dépolarisation de la membrane et qui produit ainsi le Potentiel d'Action.

Les substances odorantes se dissolvent dans le mucus, puis les molécules olfactives obtenues se fixent aux récepteurs protéiques qui stimulent la protéine G (présente à l'intérieur du cil neuronal). Cette dernière protéine active l'enzyme adényl cyclase, qui permet de produire l'AMPc(adénosine monophopshpate cyclique). L'AMPc ouvre des canaux ioniques perméables aux ions Na+ et Ca++ dans la membrane des cils des chimiorécepteurs (passage sélectif). Les Ca++ produisent l'ouverture de canaux à Cl-, qui se diffusent vers l'extérieur. C'est l'entrée des ions positifs et la sortie des ions négatifs qui dépolarise la membrane. Si la dépolarisation est suffisante et le seuil d'excitation atteint, alors le Potentiel d'Action est produit.

cf. Annexe 7

En quoi la diversité des récepteurs a-t-elle un effet sur l'odorat?

Les récepteurs olfactifs, qui transforment un signal chimique en signal électrique, ont une capacité sélective des molécules odorantes (spécificité des récepteurs). De par la multitude de molécules odorantes différentes, il faut une grande quantité de récepteurs spécifiques pour identifier ces molécules. Plus on a de récepteurs, plus notre capacité olfactive est importante. On peut donc comparer aisément l'odorat de l'homme (environ 6 millions de neurones olfactifs) avec celui du chien (environ 220 millions) qui lui est près de 40x supérieur.

Il faut cependant considérer également une certaine variation de perception olfactive chez les individus. Cette variation est due à la capacité de mutation des gènes codant les neurones olfactifs (polymorphisme génétique). Ainsi certaines personnes sentent certaines odeurs différemment que d'autres, même si elles proches géographiquement.

cf. Annexe 7 et 8

Qu'est-ce qui peut causer une altération du sens olfactif?

Une altération olfactive peut être générée par des problèmes touchant soit directement la perception des odeurs (troubles quantitatifs), soit l'intégration de l'information dans le cerveau (troubles qualitatifs).

Quels sont les différents troubles olfactifs?

Les troubles olfactifs, nommés dysosmies, peuvent être séparés en deux classes selon leurs caractéristiques:

- Les troubles quantitatifs:

Anosmie: perte totale de l'odorat. Ce mot vient du grec a- (sans) et -osmie (odeur).
Hyposmie: perte partielle de l'odorat.

- Les troubles qualitatifs:

Parosmie: sensation olfactive désagréable qui n'a pas de lien avec la stimulation réelle.
Fantosmie: sensation d'une odeur alors qu'il n'y en a pas.

Attention: Les troubles qualitatifs ne sont pas directement liés à l'olfaction.

Qu'est-ce qui cause des troubles quantitatifs?

Une obstruction nasale peut provoquer un trouble olfactif en empêchant les molécules odorantes d'être perçues par les chimio-récepteurs. Cette obstruction peut être provoquée par exemple par

une polypose naso-sinusienne: présence de polypes (protubérance tumoral bénigne) bloquant les voies nasales.
une rhinite: provoquant une congestion (dilatation des vaisseaux sanguins) et une irritation des muqueuses empêchant les molécules odorantes d'atteindre les récépteurs.

Quel est le lien entre le sens de l'odorat et celui du goût?

La cavité buccale est reliée à la cavité nasale par l'arrière de la gorge (voie rétro-nasale). Ainsi, des molécules odorantes volatiles provenant de l'air ou des aliments se trouvant dans la bouche peuvent remonter vers le nez et être ainsi perçues par les cellules olfactives réceptrices. L'olfaction permet de percevoir entre 80% et 90% du goût, c'est pourquoi, en cas de rhume par exemple, il est possible que l'on sente très peu le goût des aliments.