OLFACTION ou ODORAT

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Les mécanismes de discrimination olfactive

Comment fonctionne le système olfactif ? Comment l'information moléculaire quantitative et qualitative y est-elle captée, codée et transmise dans un message nerveux ?

Nature des récepteurs moléculaires

On connaît depuis 1991 la nature des récepteurs moléculaires des odeurs. Des travaux de biologie moléculaire ont en effet permis d'identifier dans le neuroépithélium olfactif un vaste ensemble de gènes qui appartiennent à la superfamille des gènes codant de nombreux types de récepteurs de neurotransmetteurs et d'hormones. Ces récepteurs moléculaires sont des protéines à sept segments transmembranaires, associés à une catégorie de protéines dites « protéines G ». Les photorécepteurs de la vision appartiennent à la même superfamille. Si l'on se fonde sur la grande diversité des gènes identifiés, on peut chiffrer à plusieurs centaines, voire à un millier, le nombre de types différents de récepteurs que renferme l'épithélium olfactif d'un mammifère. Cette grande diversité des séquences géniques permet à chaque protéine réceptrice de configurer un site récepteur adapté à une molécule odorante particulière ou, le plus souvent, à un petit ensemble de molécules partageant certaines propriétés structurales.

La liaison de la molécule odorante avec le récepteur déclenche la série d'événements moléculaires qui constituent la transduction du signal sensitif par la cellule sensorielle. Il s'agit d'abord de l'activation, au sein de cette cellule, de protéines G, qui stimuleront, à leur tour, l'activité de l'enzyme adénylyl cyclase. Celle-ci contrôle la production d'adénosine monophosphate cyclique (AMPc) à partir de l'adénosine triphosphate (ATP). L'AMPc, second messager intracellulaire, produit alors l'ouverture de canaux ioniques membranaires, perméables aux ions sodium et calcium. Les courants ioniques ainsi engendrés dépolarisent la membrane du neurorécepteur et induisent ainsi dans son axone un train de potentiels d'action qui cheminent vers le bulbe olfactif. La fréquence des influx est fonction de l'intensité du courant générateur qui dépend elle-même du nombre de récepteurs activés par le stimulus. Au cours de la cascade d'événements enzymatiques, le signal originel a été considérablement amplifié.

Il est possible que les neurorécepteurs possèdent d'autres voies de transduction du stimulus que celle qui conduit à la formation d'AMPc. On a montré en effet que la stimulation de l'épithélium olfactif par certaines odeurs provoque une augmentation de la concentration intracellulaire d'un autre second messager intracellulaire potentiel, l'inositol triphosphate (IP3). Par ailleurs, on ignore encore si tous les récepteurs moléculaires exprimés par un même neurorécepteur sont ou non d'un même type. Quoi qu'il en soit, les récepteurs n'étant pas en général étroitement sélectifs, une substance odorante donnée active plusieurs types de récepteurs portés par de nombreuses cellules, de sorte que la représentation de l'odeur de cette substance est distribuée sur un ensemble ou configuration de neurorécepteurs activés. Différentes substances sollicitent en partie les mêmes neurorécepteurs et en partie des neurorécepteurs différents. On parle ainsi d'un codage plurineuronal de l'odeur.

Au sein du neuroépithélium, les récepteurs sont répartis, selon leurs sensibilités respectives, dans des zones distinctes aux frontières précises. Cette disposition est à l'origine des observations électrophysiologiques qui ont conduit à proposer la notion de « chimiotopie » pour caractériser le fait que le neuroépithélium olfactif n'est pas en tous points également sensible aux mêmes substances odorantes. La chimiotopie introduit une dimension spatiale dans le codage neuronal. Pour cette raison, la configuration spatiale d'activité codant une odeur est parfois désignée comme « forme » ou « image » olfactive.

Quant aux neurorécepteurs de l'organe voméro-nasal, ils possèdent des récepteurs de même nature que ceux qui équipent l'organe olfactif principal mais appartiennent à une famille différente.

Une stimulation maintenue ou sa répétition donne lieu au processus d'« adaptation ». Cette diminution d'efficacité de la stimulation sensorielle avec le temps est particulièrement importante dans l'olfaction. On l'appelle parfois et improprement « fatigue ». Son mécanisme neurophysiologique est à la fois périphérique et central. Dans le neuroépithélium, la stimulation induit un équilibre entre deux processus : la désensibilisation [...]

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Sens : odorat

Sens : odorat
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Électro-olfactogramme recueilli à partir de la muqueuse olfactive de grenouille stimulée par le butanol

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Écrit par :

  • : professeur de neurosciences, directeur du laboratoire neurosciences et olfaction, unité C.N.R.S., université Claude-Bernard
  • : directeur de recherche au C.N.R.S., directeur de laboratoire à l'École pratique des hautes études

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Pour citer l’article

André HOLLEY, Jacques LE MAGNEN, « OLFACTION ou ODORAT », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 28 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/olfaction-odorat/