1) Le système olfactif

 

Les progrès de la science et de la médecine au cours des siècles ont revélé chez certains individus des troubles de l'odorat, cependant rares , mais qui présente chez l'homme un handicap qui altère son odorat. Ce trouble est fréquemment causé par une défaillance du nerf olfactif situé sous le lobe olfactif, lui même situé au dessus de la racine du nez. Ces troubles sont divers, passant pas l'anosmie qui se traduit par la perte totale de l'odorat, à l'hyperosmie qui est une augmentation violente de la capacité olfactive. Ils sont du à un défaut de perméabilité des fosses nasales, ou peuvent provenir d'un défaut de perception, provenant d'une destruction des organes sensoriels. Ainsi, ce sont l'existence de ces "défauts" qui permettent la mise en évidence du trajet des molécules odorantes dans le système olfactif.


On peut considérer que le système olfactif consiste en un vaste ensemble de détecteurs; chacun d'entre eux est chargé de signaler la présence d'une forme moléculaire particulière, qui peut être présente sur plusieurs molécules odorantes différentes. Il existe deux voies d'olfaction. Par voie externe, en inspirant par le nez, on apelle ça l'olfaction directe. Mais aussi par voie rétronasale, les arômes se trouvant dans la bouche remontant lors de l’expiration au sommet de la fosse nasale et venant balayer la zone sensible.

Le nez, comme tout les capteurs, présente un seuil de reconnaissance et d'identification, dans ce cas, la concentration de la molécule odorante joue un rôle important. A très faible concentration, "l'image" d'activation des centres intégrateurs n'est pas suffisamment différente du "bruit de fond" et l'information n'est pas détectable. A une concentration supérieure, on atteindra le seuil de détection : une odeur indéfinissable. A plus forte concentration encore, "l'image" devient nette et peut alors être comparée à une information déjà mémorisée : c'est le seuil de reconnaissance ou d'identification.

Les molécules odorantes, transportées par l'air, atteignent la muqueuse olfactive et après avoir traversé une couche de mucus, viennent se lier sur les neurones olfactifs, extrêmement sensibles. Du contact des molécules avec ces recepteurs qui se trouvent sur la membrane des cils, un signal naît. Ces cils ont une structure très originale : leur membrane est constituée de nombreuses protéines réceptrices différentes, capables de reconnaître toute une palette de substances odorantes. Ils peuvent détecter jusqu’à 10 000 effluves différentes, à des concentrations extrêmement faibles : "l'identification" de l'odeur sera faite par les différences de structures du couplage aux molécules odorantes. Il s’ensuit une cascade d’événements chimiques et électriques qui engendrent un train d’efflux : le message nerveux, cheminant le long d’un fin prolongement du neurone, l’axone, en direction du bulbe olfactif. Là, les axones se regroupent pour former des glomérules de telles sortes qu’un glomérule ne soit relié qu’à un seul type de récepteur olfactif. Ces glomérules rencontrent ensuite des neurones-relais : les cellules mitrales afin de leur communiquer leur excitation. Les recepteurs olfactifs sont présents sur les cils qui baignent dans le mucus, liquide hydrophile. Or les molécules odorantes sont des molécules hydrophobes et vont donc avoir du mal a traverser le mucus pour se rendre jusqu’aux récepteurs. C’est là qu’interviennent les Odorant-Binding protein (OBP) qui sont de petites protéines solubles qui possèdent la capacité de se lier de façon réversible à des molécules hydrophobes afin de les amener a proximité des recepteurs olfactifs. Pour être sentie, une substance doit être volatile et soluble dans l’eau. C’est le manque de solubilité d’une molécule dans le mucus nasal où baignent les récepteurs olfactifs qui rend cette molécule inodore. Ainsi certaines molécules n’ont pas d’odeur tout simplement parce qu’elles n’atteignent pas leurs cibles olfactives.

 

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Pour pouvoir analyser cette somme d'informations, le système olfactif est organisé de façon particulière : les millions de neurones olfactifs convergent sur environ un millier de centres "intégrateurs" situés dans le bulbe olfactif du cerveau ; un neurone olfactif donné n'exprime qu'une seule protéine réceptrice et tous les neurones qui expriment la même protéine convergent vers le même centre intégrateur du bulbe olfactif.
Ainsi, l'odeur d'un composé résulte de l'ensemble des centres intégrateurs que ce composé peut activer par l'intermédiaire des différentes conformations de ses molécules odorantes.
Comme il existe environ un millier de centres intégrateurs, les possibilités de codage du système sont astronomiques : ainsi, si des molécules odorantes impliquent entre 4 et 10 centres intégrateurs, ce sont entre 1010 et 1023 combinaisons qui sont possibles !

 

 

On sait désormais qu’environ 1 000 gènes (3% du génome) codent pour un millier de récepteurs aux odeurs localisés sur les neurones olfactifs, eux-mêmes situés dans la cavité nasale.
Chaque neurone ne possède qu’un seul type de récepteur et chaque récepteur ne peut détecter qu’un nombre limité d’odeurs. Les neurones olfactifs qui expriment le même récepteur se regroupent et forment des synapses au sein du même glomérule dans le bulbe olfactif.

 En bref : Comment sent-on ?

  • Les molécules odorantes en suspension dans l'air pénètrent dans le nez lors d'une respiration.

  • Dans la partie supérieure des fosses nasales, elle se solubilisent dans le mucus, et entrent en contact avec la muqueuse olfactive qui contient des myriades de récepteurs disposés à la surface de millions de cellules ciliées.

  • Grâce à leurs cils, les cellules olfactives captent les molécules odorantes. Cette liaison modifie légèrement la forme des récepteurs, ce qui entraîne dans les cellules olfactives une cascade de réactions d'où résulte un signal électrique.

  • Particularité de l'olfaction : les cellules olfactives sont également des neurones (des cellules nerveuses). Chaque neurone va conduire le signal électrique propre à la molécule qu'il a fixée par une longue fibre neurveuse, l'axone.

  • Les prolongements des neurones longs de 3 ou 4 cm convergent tous vers le bulbe olfactif, une extension du cerveau situé juste au dessus des fosses nasales, la « rétine des odeurs » en quelque sorte car il centralise les informations sous la forme d'une image olfactive.

  • Au niveau du cerveau, le bulbe olfactif accueille les messages nerveux et sert à la fois de relais et de “gare de triage” de ces messages avant leur arrivée au cortex olfactif où ils sont identifiés et associés à des valeurs affectives. Ce qui explique qu’un parfum puisse susciter une émotion sensorielle.

 

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