Odorat 4BIOS03 12/13

Les mots suivis d'une astérisque (*) sont expliqués dans le lexique pour éviter que le texte soit continuellement coupé de définitions.

L'odorat, également appelée olfaction, est le sens qui permet la reconnaissance des odeurs. Historiquement, il a souvent été scientifiquement et socialement négligé, jugé parfois dégradant pour l'Homme, car rapprochant des animaux. On sait actuellement que son rôle est fondamental, voire prépondérant pour certaines espèces, et qu'il a de nombreuses fonctions d'une grande importance, notamment dans les mécanismes de recherche de partenaire pour la reproduction. Bien que les découvertes scientifiques dans ce domaine sont relativement récentes, les parfums et arômes représentent déjà un secteur de l'industrie mondiale qui fait plusieurs milliards de bénéfices chaque année. Malgré cela, l'odorat est encore un sens peu connu, spécialement du grand public. En effet, peu de gens connaissent la signification des mots anosmie* et cacostomie*.

Qu'est-ce qu'un stimulus ?

Un stimulus est un facteur qui active une réaction comportementale. Cela entraîne une activité musculaire ou bien nerveuse. Par exemple, nos oreilles réagiront à des sons aigus, graves, etc ; et notre nez réagira à des odeurs fortes (de bonnes odeurs ou des mauvaises).

D'où provient ce stimulus?

De quelle nature est le stimulus de l'odorat ?

Il existe deux sortes de stimulus qui peuvent faire réagir les sens : les stimulus physiques et les stimulus chimiques. Le système olfactif quand à lui, réagit à des stimulus chimiques : les odeurs*. En effet, la composition et la disposition tridimensionnelle de certaines molécules leur confèrent des propriétés odorantes. Le système olfactif a ses récepteurs sensoriels à l'intérieur du nez ; pour être détectées, les molécules doivent se trouver dans l'atmosphère. Pour cela, elles doivent être volatiles et donc leur poids moléculaire doit être modéré, pour faciliter leur déplacement dans l'air. D'autres propriétés entrent également en jeu : une faible polarité, une faible solubilité dans l'eau pour qu'elles restent dans l'air plutôt que dans l'eau et un caractère lipophile nécessaire pour s'attacher au mucus nasal.

Quel est l'organe de l'olfaction ?

La réception des odeurs a lieu dans le nez. Le nez n'est pas un organe en lui-même, mais il abrite la muqueuse nasale. Dans le haut de la cavité nasale, qui est donc recouverte d'une couche de mucus, se trouvent des chimiorécepteurs* olfactifs avec 20 à 30 cils à leur extrémité. Les molécules des substances odorantes se collent aux cils des récepteurs et cela produit une réaction qui entame le mécanisme de transduction (cf. Partie 5. Comment se passe la transduction* ?).

De quoi est composée la structure sensorielle de l'olfaction ?

A reformuler

Le bulbe olfactif

Le bulbe olfactif se situe dans le cerveau et son rôle est de s'occuper des informations olfactives, provenant des neurones chémorécepteurs* olfactifs. Il est directement connecté à l'épithélium olfactif* et reçoit ses informations olfactives de lui. Le bulbe traite et code les informations avant de les envoyer aux structures supérieures du cerveau. Chez l'homme, le bulbe olfactif se trouve au-dessus de la lame criblée de l'os ethmoïde* (dans la partie inférieure du cerveau, contrairement à la plupart des vertébrés où le bulbe se trouve à l'avant du cerveau). Il est aussi l'une des deux structures cérébrales (avec l'hippocampe) à bénéficier du mécanisme nommé neurogène adulte. Cela permet d'être approvisionné en nouveaux neurones durant toute la vie (tandis que les autres parties du cerveau ne peuvent en général que modifier les connections ou supprimer les neurones déjà existants dès la naissance).

A illustrer avec un schéma Image "Bulbe olfactif"

Quels sont les neurones sensoriels sollicités et quel est leur fonctionnement ?

Distinguez les deux questions

Quelle est la structure nerveuse reliant les récepteurs sensoriels au cerveau ?

A reformuler, peu clair Les chémorécepteurs olfactifs sont pourvus de cils leur permettant de percevoir des stimuli externes. À l'autre extrémité de la cellule, un long axone* permet de transmettre l'information plus loin. Les axones des récepteurs se groupent par 10 à 100 axones pour traverser l'os ethmoïde*, qui a des trous permettant le passage. Les informations passent à des neurones relais nommés cellules mitrales qui vont ensuite transmettre l'information aux glomérules* qui se trouvent dans les bulbes olfactifs. Là, l'intégration de l'information pourra être effectuée.

Comment se déroule le codage neuronal de l'odeur ?

Aussi appelé transduction*, le codage neuronal décrit la façon donc un stimulus reçu peut être transformé en un signal électrique transmissible au système nerveux central.

Le paragraphe suivant est à lire en regardant l'image "Transduction", les informations entre parenthèses s'y rapportent directement.

Les molécules odorantes (O, en rouge) se trouvent dans l'air et sont captées par les protéines de transport (OT, en bleu clair) qui se trouvent dans le mucus. Elles sont acheminées vers un récepteur olfactif transmembranaire (OR, en bleu foncé), qui va activer une protéine G* intracellulaire (G, en vert clair). Sa forme activée (Ga) est libérée et va permettre de commencer la production de messagers chimiques : grâce à l’activation de l’adénylate cyclase* (AC, en jaune, et sa forme activée Aca) et utilisant de l'ATP*, divers messagers vont être synthétisés, notamment de l'AMPc (adénosine monophosphate cyclique). Ce mécanisme entraîne divers évènements qui permettent de modifier la polarité de la membrane, de sorte à déclencher un potentiel d'action. L’état de polarisation de la membrane est modifié par un échange avec l'extérieur de la membrane de ions, dans ce cas précis ce sont les ions Cl^- (en vert fluo), Na^{Texte en exposant}+ (en rouge) et Ca²⁺ (en jaune) qui passent par divers canaux ioniques. De nombreuses molécules interviennent ici, et elle ont chaque un rôle extrêmement spécifique. Par exemple, l'AMPc permet l'ouverture des canaux ioniques permettant le passage du Ca²⁺.

Quelles sont les pathologies liées au système olfactif humain ?

L'hyperosmie

L'anosmie

La cacosmie

Qu'en est-il de l'odorat hormis chez les humains ?

A reformuler L'organe voméronasal

Cette structure est-elle présente chez les humains? Dans l'eau

Lexique

anosmie = perte ou diminution de l'olfaction.

ATP (ou adénosine triphosphate) = énergie stockée sous forme chimique, utilisable par hydrolyse*.

axone = prolongement fibreux du neurone qui permet de conduire l'influx nerveux.

bulbes olfactifs (BO), aussi appelés lobes olfactifs = parties du cerveau qui traitent les informations olfactives (chez les vertébrés).

cacosmie = trouble de l'odorat, à ne pas confondre avec cacostomie*.

cacostomie = émanation d'une odeur désagréable, qui peut, dans certains cas, signaler une maladie.

chémorécepteur = chimiorécepteur = cellule nerveuse qui reçoit un stimulus chimique et qui transmet cette information au cerveau.

épithélium olfactif = muqueuse qui couvre et protège la surface de la partie supérieure de la cavité nasale.

glomérule = zone du bulbe olfactif qui a une très forte densité de synapse.

hydrolyse = destruction utilisant l'eau et plus précisément les ions H₃O⁺ et OH^- qui sont naturellement contenus dans l'eau.

odeurs = molécules odorantes = substances chimiques volatiles.

os ethmoïde = lame osseuse, perforée de trous, qui sépare les fosses nasales des lobes olfactifs.

sens olfactifs = sens relatifs à l'odorat.

stéréochimie = partie de la chimie qui s'occupe de la disposition tridimensionnelle des atomes, qui peut avoir une influence sur certaines propriétés des molécules.

transduction = transformation du stimulus en une information électriquement transmissible.

Sources

Bibliographie :

CAMPELL Neil et REECE Jane, Biologie, Éditions du Renouveau Pédagogique Inc., 7ème édition, Paris, 2007, pp 1147-1149 et 1175-1177.

Webographie :

http://app-asap.over-blog.com/article-le-nez-organe-de-l-olfaction-40512980.html (consulté le 30 août 2012)
http://valolfacto.centerblog.net/2-LES-POUVOIRS-DE-L-ODORAT (consulté le 30 août 2012)
http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doschim/decouv/parfums/mol_odeur.pdf (consulté le 30 août 2012)
http://lesaromes.free.fr/Pages/perception.htm (consulté le 30 août 2012)