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 externe ou interne 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). On parle alors de stimuli externes.

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* ?).

Quelles sont les parties sensorielles constituant l'olfaction ?

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"

L'épithélium olfactif

L'épithélium olfactif se situe dans la cavité nasale et se trouve juste en bas de le bulbe olfactif. Il mesure plus ou moins 2 cm2 chez l'homme, mais chez d'autre animaux ayant un odorat plus développé ( par exemple le rat) , la taille de l'épithélium est plus grand, occupant environ la moitié de la cavité nasale. Il est composé d'une muqueuse qui a pour rôle de détecter les molécules odorantes se trouvant dans notre milieu environnant. C'est à dire dans l'air ou dans l'eau.

On dit de cet épithélium qu'il est pseudo-stratifié*. Il n'a qu'une couche cellulaire, mais les noyaux la composant se situent à des différents niveaux, ce qui nous faire croire qu'il présente plusieurs couches cellulaires. L'épithélium olfactif est composé de quatre types de cellule:

« les cellules réceptrices olfactives, véritables neurones dont les projections remontent jusqu'au bulbe olfatif;
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.  »

Cet épithélium compose le message sensoriel olfactif pour le communiquer au système nerveux central. En effet, il capte les messages de nature chimique ( dans ce cas là, ce sont les odeurs), les codent, puis les transduit en un message électrique ( les potentiels d'action*), que le système nerveux central perçoit.

Quels sont les neurones sensoriels sollicités?

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 dont 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 elles ont chacune 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 est un trouble de l'olfaction qui se caractérise par une hypersensibilité aux odeurs. Elle est parfois déclenchée par un traumatisme crânien ou dans certains états névrotiques. Elle peut aussi apparaitre de manière momentanée durant la grossesse. Cette exacerbation peut devenir dérangeante quand elle s'accompagne d'un état nauséeux déclenchée par n'importe quelle odeur.

L'anosmie est une perte ou diminution de la capacité à reconnaître les odeurs. Elle peu être totale (incapacité à reconnaitre toutes les odeurs) ou partielle (incapacité à reconnaître certaines odeurs). Ce trouble peut être très handicapant et perturber également le sens gustatif. S'il s'avère permanent, les conséquences peuvent devenir graves : cette incapacité peut être responsable de troubles neurologiques, par exemple la dépression ou la perte de la libido.

La cacosmie

Quel est le fonctionnement de l'odorat chez les autres animaux ?

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)
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89pith%C3%A9lium_olfactif (consulté le 13 septembre 2012)