Vidéo: Odorat

Pour apprécier la beauté de la vie, on dit qu’il faut s’arrêter et sentir les roses. Mais imaginez que vous ne puissiez rien sentir. Cela paraît anodin au début, mais cela pourrait vous affecter plus que vous ne le pensez. L’olfaction est en effet étroitement liée à nos souvenirs et à nos émotions. Le comportement et les relations sociales sont plus influencés par les odeurs que nous ne le pensons. Découvrons cela ensemble dans un tutoriel sent-sationnel dédié à notre sens de l’olfaction.

L’olfaction, également appelée l’odorat, est l’un de nos cinq sens spéciaux. Ensemble avec la gustation, elle forme les sens chimiques qui nous permettent de transformer des stimuli chimiques en signaux électriques. Dans le cas de l’olfaction, ces stimuli chimiques sont appelés substances ou molécules odorantes. Il existe des milliers de substances odorantes, qui en cas de détections combinées peuvent créer plus d’un billion de perceptions olfactives distinctes ou d’odeurs.

Bien que les humains se soient adaptés pour beaucoup compter sur la vision et l’audition, notre capacité à détecter ces substances odorantes peut toujours déclencher certaines réactions et influencer nos émotions, nos souvenirs et même notre prise de décision. Contrairement à l’idée reçue selon laquelle l’homme a un sens de l’odorat très faible par rapport à d’autres animaux comme les chiens ou les rongeurs, des recherches récentes en neurosciences olfactives montrent que nous sommes en réalité très doués pour reconnaître et distinguer les odeurs, bien plus que nous ne l’imaginons.

Le processus de l’olfaction dépend fortement du premier nerf crânien, c’est-à-dire du nerf olfactif. Il prend son origine au niveau d’une petite région située au fond du toit de la cavité nasale appelée partie olfactive de la muqueuse nasale ou tache jaune. Cette surface d’environ trois centimètres carrés permet de détecter les substances odorantes. Ces substances odorantes peuvent se présenter sous forme de molécules en suspension dans l’air, soit inhalées par les narines, soit remontant par le pharynx en mangeant. 

Cette partie de la cavité nasale, correspondant au cornet supérieur, est tapissée d’un tissu spécialisé connu sous le nom d’épithélium olfactif. Cet épithélium est composé de trois types principaux de cellules, notamment les cellules réceptrices olfactives, qui sont des neurones olfactifs, les cellules de soutien et les cellules basales.

Les cellules réceptrices olfactives sont en effet des neurones sensoriels spécialisés dans la détection des odeurs, voilà pourquoi elles sont souvent également appelées neurones sensoriels olfactifs. Il s’agit de neurones bipolaires qui présentent une seule dendrite qui se ramifie en de nombreuses terminaisons nerveuses, appelées cils olfactifs qui se projettent dans la cavité nasale. Ce sont ces terminaisons qui sont responsables de la détection des substances odorantes et de leur transduction en signaux électriques. Nous en parlerons plus en détail dans un instant.

Les axones des cellules réceptrices olfactives se regroupent pour former environ 20 faisceaux olfactifs qui traversent l’os pour entrer dans la cavité crânienne via de petits orifices dans la lame criblée de l’os ethmoïde. Les cellules réceptrices olfactives sont inhabituelles car, contrairement à d’autres populations de neurones, elles sont continuellement remplacées pendant la majeure partie de l’âge adulte, jusqu’à la vieillesse.

Les cellules réceptrices olfactives sont entourées de cellules épithéliales de soutien aux fonctions diverses. Certaines jouent un rôle similaire à celui des cellules gliales en fournissant aux cellules réceptrices olfactives un soutien métabolique et physique. D’autres phagocytent les débris des cellules réceptrices olfactives et des cellules mortes, tandis que d’autres encore sont capables de décomposer certains produits chimiques organiques et d’autres molécules potentiellement nocives qui pénètrent dans la cavité nasale.

Le dernier type de cellule de l’épithélium olfactif est celui des cellules basales, des petites cellules situées au niveau de la lame basale. Le rôle principal de cette population de cellules est de servir comme cellules précurseurs qui se différencient pour remplacer les cellules réceptrices olfactives ainsi que les cellules épithéliales de soutien.

Vous avez certainement remarqué ces structures tubulaires qui traversent l’épithélium olfactif. Il s’agit de glandes olfactives, également appelées glandes de Bowman. Ces glandes produisent en continu des sécrétions riches en protéines qui recouvre l’épithélium olfactif, permettant de piéger et de solubiliser les substances odorantes, afin qu’elles puissent être captées par les récepteurs spécialisés situés sur les cils olfactifs.

Examinons maintenant de plus près les mécanismes de la transduction olfactive.

Les substances odorantes, dissoutes dans le mucus, se lient alors aux récepteurs olfactifs situés dans la membrane de chaque cil. Ce récepteur est couplé à une protéine G, elle-même composée de trois sous-unités. Lorsque le récepteur se lie à une molécule odorante, une cascade d’événements est déclenchée, commençant par la sous-unité alpha qui se détache de la protéine G et active une enzyme appelée adénylate cyclase. Cette enzyme convertit l’adénosine triphosphate, ou ATP, en adénosine monophosphate cyclique, appelée AMPc.

L’adénosine monophosphate cyclique se lie ensuite aux canaux ioniques ligand-dépendants de la membrane du cil, ce qui provoque leur ouverture et permet aux ions sodium et calcium de pénétrer dans la cellule.

Lorsque des ions chargés positivement, comme le sodium ou le calcium, entrent dans un neurone, ils entraînent une modification du potentiel de la membrane. Quand le stimulus provoque une dépolarisation suffisamment importante pour atteindre un potentiel seuil au niveau de la butte axonale du neurone sensoriel olfactif un potentiel d’action est déclenché. Cela signifie que le stimulus chimique a été converti ou transduit en un signal électrique.

En tant qu’êtres humains, nous ne disposons que d’environ 400 types de récepteurs olfactifs, cependant cela ne nous empêche pas de détecter des milliers de substances odorantes différentes. En effet, chaque type de récepteur peut répondre à une série de molécules odorantes différentes, mais chimiquement similaires, et inversement, une même molécule odorante peut se lier à une série de récepteurs olfactifs différents. Le système olfactif peut ainsi coder les odeurs grâce à des combinaisons uniques d’activations de récepteurs, ce qui nous permet de percevoir et de distinguer une incroyable diversité d’odeurs.

Ainsi, des substances odorantes jamais rencontrées auparavant peuvent déclencher des schémas d’activation des récepteurs similaires à ceux provoqués par des substances odorantes précédemment rencontrées, ce qui permet de caractériser de nouvelles odeurs.

Une fois qu’une substance odorante a été détectée et transduite, les signaux neuronaux transportent l’information le long des axones des cellules réceptrices olfactives. Ces axones se regroupent pour former des faisceaux de fibres qui passent par de minuscules orifices dans la lame criblée de l’os ethmoïde. Parfois ces faisceaux sont également appelés filets olfactifs.

Les axones se terminent au niveau du bulbe olfactif, qui est une extension rostrale du cerveau située sous le lobe frontal. À cet endroit, ils font synapse dans des structures spécialisées appelées glomérules olfactifs. Chaque glomérule contient des milliers de terminaisons neuronales de cellules réceptrices olfactives qui font synapse avec un nombre beaucoup plus restreint de neurones de projection de second ordre, appelés cellules mitrales et cellules en panache.

Mais les cellules mitrales ne sont pas les seules cellules présentes dans le bulbe olfactif. Autour des glomérules olfactifs se trouvent des populations d’interneurones inhibiteurs appelés cellules périglomérulaires. Celles-ci assurent principalement la modulation au sein du glomérule olfactif, mais calment aussi les glomérules voisins en inhibant les cellules mitrales et les cellules en panache situées à proximité. Ces cellules agissent comme un premier filtre pour les signaux olfactifs, permettant d’affiner les odeurs les plus fortes et de bloquer les odeurs non pertinentes.

Les cellules granulaires fournissent un deuxième niveau d’inhibition, permettant d'affiner davantage les informations olfactives. Les cellules mitrales et les cellules en panache excitent les cellules granulaires, qui inhibent ensuite les neurones voisins, un mécanisme appelé inhibition latérale. Elle permet d’affiner la perception des odeurs en augmentant le contraste entre les signaux.

À partir du glomérule olfactif, les axones des neurones de projection transportant les signaux olfactifs quittent le bulbe olfactif et forment un faisceau nerveux appelée tractus olfactif. Un grand nombre de fibres du tractus olfactif sont dirigées vers le cortex piriforme, qui est la plus grande des aires corticales olfactives. Il correspond en grande partie au gyrus ambiens, qui fait partie de l’uncus du lobe temporal, avec une petite extension sur le côté caudo-latéral du lobe frontal.

Il s’agit de l’aire olfactive primaire pour le traitement olfactif conscient et elle est donc responsable de la discrimination et de la reconnaissance des odeurs.

D’autres fibres provenant du tractus olfactif et du cortex piriforme sont également dirigées vers plusieurs autres structures, telles que la partie olfactive ou corticale du corps amygdaloïde, des parties du lobe limbique, comme le cortex entorhinal situé dans le gyrus parahippocampique, ainsi que l’hippocampe et l’hypothalamus.

Ces connexions nous permettent d'intégrer les signaux olfactifs au-delà de la simple reconnaissance et de les relayer aux centres liés aux réactions émotionnelles ou physiologiques à une odeur, comme la salivation ou la nausée, ainsi qu’à la formation de souvenirs ou d’associations olfactives. Par exemple, lorsque vous sentez l’odeur d’un gâteau fraîchement cuit, cela vous ramène directement à votre tante préférée qui vous gâtait de délicieux gâteaux lorsque vous étiez enfant. D’autre part, l’odeur d’un aliment qui vous a rendu malade dans le passé vous donne la nausée lorsque vous le rencontrez à nouveau. Cela nous permet le lien unique entre l’odeur, la mémoire et l’émotion dans l’olfaction.

Une dernière zone corticale que j’aimerais mentionner est celle-ci, le cortex orbitofrontal. Il remplit plusieurs fonctions différentes et reçoit des fibres provenant de nombreuses zones différentes. Cependant, les fibres nous intéressent le plus aujourd'hui sont celles qui proviennent du cortex gustatif, lié au goût, et du cortex olfactif, lié à l’olfaction. Cette convergence permet au cortex orbitofrontal de combiner les signaux gustatifs et olfactifs afin de créer la perception de la saveur.

Il est également important de noter que les fibres efférentes ou centrifuges partent des régions supérieures que nous venons de mentionner et se dirigent vers le bulbe olfactif. Ces fibres régulent l’activité des cellules mitrales, en panache et granulaires du bulbe olfactif et contribuent à moduler la sensibilité aux odeurs, à affiner le traitement des signaux et à soutenir l’apprentissage et la mémoire olfactifs.

Et voilà, nous venons d’explorer le processus fascinant de l’olfaction, depuis la détection des substances odorantes par nos cellules réceptrices olfactives jusqu’aux voies complexes qui transmettent des signaux au cerveau. Nous avons également vu comment les odeurs influencent notre perception, notre mémoire, mais aussi nos émotions.

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