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L’olfaction chez l’homme et chez l’abeille : ressemblances et différences
LE CERCLE. Synthèse de la conférence organisée par « Chercheurs Toujours » avec Paul Laffort, Directeur de Recherches honoraire au CNRS. Le rôle de l’olfaction dans la grande majorité du monde animal est prépondérant, tant pour la survie individuelle (nourriture, danger) que celle de l’espèce (accouplement, vie sociale).
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Biologie des araignées et des scorpions Tous ses articles	Pour la plupart des Vertébrés le message olfactif est extrêmement riche puisqu’il permet la reconnaissance individuelle, indispensable à la vie sociale. Font exception les oiseaux diurnes et les mammifères marins pour qui la reconnaissance individuelle est principalement assurée par le chant, et bien entendu quelques Primates dont l’espèce humaine, qui utilisent presqu’exclusivement la vision. Un certain rôle utilitaire des odeurs demeure chez l’Homme (incendie, casserole sur le feu, fuite de gaz, nourriture avariée, pollution,…), mais pour l’essentiel elles ne sont plus guère qu’objet de plaisir et de déplaisir.
Acquis de longue date chez l’Homme (approche psychophysique)
Bien que des observations olfactives pertinentes aient été rapportées dans L’Antiquité grecque chez des Oiseaux charognards, des Insectes et dans l’espèce humaine (Platon, Aristote), il faut attendre la fin du 19ème siècle de notre ère pour voir les premières publications scientifiques proprement dites en olfaction humaine. Au cours des quelque 120 ans qui ont suivi, les méthodes de stimulation odorante, d’interrogation humaine et de traitement statistique des réponses se sont affinées, et ont fait l’objet de normes (AFNOR et CEN en Europe, ASTM aux USA). Ont également été publiées des banques de données standardisées. Une des principales caractéristiques de l’intensité odorante, telle qu’on peut l’appréhender à l’aide de questions chez l’Homme, est sa croissance en fonction de la concentration, plus ou moins rapide selon les substances à partir de la valeur seuil.
La figure 2A résume une observation de 1973, toujours vérifiée depuis : plus les seuils sont bas, plus les pentes d’intensité ont tendance à être faibles (pour plus de clarté, seulement trois odeurs sont représentées A, B et C). Des exemples de la vie courante rendent bien compte de ce phénomène : l’odeur vanillée de barbe-à-papa n’est jamais bien forte mais souvent encore perceptible à l’autre bout de la fête foraine, alors que la forte odeur d’un dissolvant de vernis à ongles n’est plus perceptible à quelques mètres. Cette tendance à la convergence des pentes d’intensité odorante comprend des exceptions, à savoir des substances à pentes fortes et à seuils bas. Pour la petite histoire ces exceptions sont très intéressantes car elles constituent de très bonnes substances désodorisantes (brevet CNRS 1993-1996).
Fig. 2. Représentation simplifiée du modèle d’intensité odorante de confort. L’intensité odorante est appelée OLPI, acronyme anglais de olfactory perceived intensity (d’après Laffort, 2013).
Acquis chez l’Abeille en 1989 et 1990
Les antennes d’Abeille sont des organes poly-sensoriels comprenant notamment des neurorécepteurs olfactifs. En stimulant l’antenne par un flux gazeux constant devenant odorant pendant une brève période, on obtient des potentiels globaux d’antenne ou électroantennogrammes (EAG) dont l’amplitude, exprimée en mV, ne reflète que l’intensité odorante (OLPI) perçue par l’animal. La convergence des droites d’intensité en un seul point d’ordonnée 1mV a été vérifiée pour 59 substances odorantes différentes, avec une précision inhabituelle en sciences de la vie (Fig 2B). Pour ce faire, la concentration a été exprimée, non pas en concentration dans l’air comme dans la figure 2A, mais en fraction de la vapeur saturante car l’acheminement des substances odorantes à travers la cuticule d’antenne et la lymphe sensillaire d’Insectes se fait par voie sèche.
La raison pour laquelle l’intensité perçue correspondant à un EAG de 1mV est appelée de confort, est due à un résultat obtenu dans une expérimentation totalement distincte sur les performances d’apprentissage de l’Abeille. On sait que les Insectes pollinisateurs sont génétiquement programmés pour apprendre rapidement à associer une odeur donnée à la présence de nectar. Dans le cas de l’Abeille, une odeur donnée associée à une goutte de sirop sur l’antenne déclenche l’extension de son proboscis (langue). Si l’on confirme l’information par une goutte de sirop sur le proboscis, l’association est acquise : tout se passe comme si l’abeille avait trouvé une fleur nourricière.
L’étude systématique des performances d’apprentissage en fonction des intensités perçues, telles que reflétées par les amplitudes d’EAG, a clairement mis en évidence des courbes en cloche avec un optimum autour des valeurs 1 à 1.2 mV, correspondant à l’ordonnée du point de convergence dans l’expérimentation précédente.
Retour récent sur les données chez l’Homme
L’objectif poursuivi, à la lumière des résultats obtenus chez l’Abeille, était de trouver une propriété moléculaire rendant compte du transport des molécules odorantes jusqu’aux neurorécepteurs olfactifs des Vertébrés (et donc chez l’Homme), via le mucus aqueux qui recouvre ces derniers. La propriété proposée en 2013, appelée vertolf (comme vertebrates olfactory filter), comprend la réfraction moléculaire, une propriété classique, et une autre qui l’est moins, la surface polaire spécifique. C’est cette définition dite vertolf qui a donné les meilleurs résultats pour le passage du premier au deuxième schéma de la figure 2. Appliquée aux valeurs de seuils olfactifs et aux pentes d’intensité odorante chez l’Homme pour 186 substances, le point de convergence observé a également été situé dans une zone d’intensité odorante dite aisément reconnaissable, ni trop faible ni trop forte. Comme pour l’Abeille, ce point de convergence peut donc également être appelé de confort.
Ces différentes expériences et leurs validations croisées chez l’Homme et l’Abeille suggèrent que, quelle que soit l’espèce animale considérée, les pentes d’intensité odorante ne dépendent que de la nature des récepteurs olfactifs et de leur distribution. Les seuils olfactifs, quant à eux, dépendent de ces éléments et d’une propriété physicochimique relativement simple qui varie selon que le transport s’effectue par voie sèche ou humide. Indépendamment d’une contribution à une meilleure connaissance de l’odorat, cette étude pourrait également présenter un intérêt appliqué dans des perspectives de désodorisation et d’exaltation des odeurs.
De plus en plus de laboratoires de recherche s’intéressent actuellement à la neurobiologie de l’olfaction. Ces données sur l’Homme et l’Abeille et la convergence des résultats obtenus laissent présager un bel avenir pour ce domaine encore peu exploité. Domaine cependant nobélisé en 2004 avec la description de la grande famille des récepteurs olfactifs (L.Buck et R.Axel).
Pour en savoir plus :
Laffort P., 2013. A slightly modified expression of the polar surface area applied to an olfactory study, OJPC, 3, 150-156, http://dx.doi.org/10.4236/ojpc.2013.34018
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- TEXTE rédigé par PAUL LAFFORT
- 2ème partie de la CONFÉRENCE-DÉBAT* « L’olfaction chez l’abeille et chez l’homme » tenue le 8 octobre 2013 à l’Institut Curie
- MODÉRATRICE: MARIE-FRANÇOISE MERCK, Chargée de Recherches honoraire à l’INSERM
- CONFÉRENCIER: PAUL LAFFORT, Directeur de Recherche honoraire au CNRS, Centre des Sciences du Goùt de Dijon.
*1ère partie de la conférence: “Les fonctions de la mémoire olfactive dans la vie quotidienne humaine“ avec EP Köster, Professeur émérite de psychologie à l’Université d’Utrecht
FIG. 1. Abeille butineuse. Cliché de Maciej Czyżewski, 2009 (wikimedias)
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