Olfaction Flashcards
Différents rôles naturels de l’odorat
- Alimentation (la trouver, l’évaluer)
- Relation sociale (proie/prédateur, communication dans ou entre les groupes, …)
- Reproduction (identification de partenaires, séduction, … )
- Dangers (feux, gaz, …)
- Plaisir
Définition Olfaction
L’olfaction ou l’odorat est le sens qui permet d’analyser les substances chimiques volatiles (odeurs) présentes dans l’air.
Types de phéromones chez l’humain
- stéroïdes contenus dans les squames de la peau/ dans la sueur
- sécrétions des glandes sudoripares apocrines des aisselles
(rôle sexuel) - sécrétions de l’aréole du sein chez la femme
Lien entre nature chimique de la molécule & perception odorante?
Tous les cas existent:
1- molécules similaires –> perception proche
2- molécules similaires –> perception différente
3- molécules différentes –> peception proche
4- molécules différentes –> perception différente
Les 2 types de seuils de détection des odeurs
- seuil absolu
- seuil différentiel
Seuil absolu : Définition théorique & opérationnelle
Définition théorique:
c’est la plus petite valeur perçue d’un stimulus unidimensionnel.
Définition opérationnelle: c’est la plus petite valeur perçue dans 50% des cas.
Seuil différentiel : Définition théorique & opérationnelle
- Définition théorique: c’est le plus petit écart, entre deux stimuli, qui est perçu.
- Définition opérationnelle: c’est la valeur de l’écart qui est perçu dans 50% des cas et donnant 75% de réponses correctes.
Le système olfactif discrimine-t-il la 3D?
Oui- même molécule mais avec un groupe partant dans 1 sens différent en 3D –> perception différente
Types de distinctions faites par le système olfactif
Qualitatives
Quantitatives
(signal fort ou faible)
Variabilité du seuil absolu
Différent selon:
- substance
- personnes (variabilité inter-individuelle)
- l’âge (variabilité intra-individuelle)
- les espèces
Exemple de différence inter-espèces: chien vs humain concernant les seuils de détection
Chien peut percevoir acide proprionique dans une concentration 100 000 fois plus faible que l’humain (pr autres molécules: seuil 50 à 100 fois plus faible chez le chien)
Mercaptan méthylique
Additif dans le gaz:
- seuil très faible
- non toxique
Tests olfactifs
TOC: Test Olfactif Clinique (s’inscrit dans la culture française – capacité d’identification & seuil de sensibilité)
EOT: European Olfactory Test (inter-culturel – capacité d’identification)
Organe voméronasal
Organe de Jacobson
Situé dans les fosses nasales
Présent chez mammifères et reptiles (rudimentaire chez l’homme)
Détection des phéromones et d’autres odeurs
Animaux macrosmatiques vs microsmatiques
Animaux macrosmatiques : odorat très développé (rongeurs, chiens, …)
Animaux microsmatiques : sens de l’odorat faiblement développé (humains, …)
Raisons des différences inter-espèces
- Différences dans l’anatomie de l’appareil olfactif (surface de l’épithélium olfactif et du bulbe olfactif, la région du cerveau où se projettent les neurones olfactifs)
- Différences au niveau du génome
Taille de la muqueuse olfactive chez l’homme
Environ 2-3 cm2
Nombre de récepteurs olfactifs chez l’homme
Environ 5 millions
Discrimination des odeurs: combien?
Capable de distinguer 10 000 à 400 000 odeurs
Différence dans les capactités olfactives entre hommes et femmes
Capacités olfactives :
Femmes > Hommes
Génome humain:
Combien de gènes codent pour des récepteurs olfactifs? Combien sont fonctionnels? Combien sont non-fonctionnels?
1000 gènes de récepteurs olfactifs
400 fonctionnels
600 non-fonctionnels (pseudo-gènes)
Nombre de gènes:
humain vs souris
Humain: 400 fonctionnels
Souris: 1000 fonctionnels
Odorat chez le serpent
- Narines reliées aux centres olfactifs du cerveau
- Molécules odorantes recueillies aussi par la langue et transportées jusqu’à l’organe de Jacobson au dessus de la bouche
Perte de capacités olfactives aussi chez d’autres espèces
Chimpanzés: env. 50% de pseudogènes
Baleine: jusqu’à 60-75% de pseudogènes
Lions de mer, tortues: env. 30-40% de pseudogènes
Caractéristiques olfactives du chien
Berger allemand:
- Muqueuse olfactive: 200 cm2
- Nombre de récepteurs olfactifs: 200 millions
- Zone de traitement cérébral des odeurs très étendue
- 1300 gènes de récepteurs olfactifs dont 27% de pseudogènes
Caractéristiques olfactives de la souris
- 1300 gènes de récepteurs olfactifs dont 20% de pseudogènes
- Nombre de récepteurs olfactifs: 5 millions
- replis dans cavité nasale pour augmenter surface de l’épithélium olfactif
2 voies empruntées par les molécules odorantes jusqu’à la muqueuse olfactive
- ortho-olfaction: par le nez
- rétro-olfaction: par la bouche (respiration/ mastication)
Localisation de la muqueuse olfactive
Environ 10% de la surface de la cavité nasale, face supérieure, partie postérieure
Où est situé le bulbe olfactif?
Dans la cavité cérébrale, en dessous du lobe frontal
Os qui sépare cavité nasale et cérébrale?
(entre muqueuse olfactive et bulbe olfactif)
Os ethmoïde
Trous dans l’os ethmoïde par lesquels passent les neurones olfactifs
Lame criblée
Comparaison de la sensibilité des neurones olfactifs et gustatifs
Neurones olfactifs bien plus sensibles que les gustatifs
Caractéristiques des neurones olfactifs
Neurones spécialisés bipolaires:
- cils à l’extrémité des dendrites qui baignent dans la couche de mucus tapissant la cavité nasale (100 à 150 cils olfactifs par cellule- portant OR)
- corps cellulaire situé dans le premier tiers de la muqueuse olfactive
- axone traversant la lame criblée et communiquant avec le bulbe olfactif
Est-ce que les neurones olfactifs se renouvellent?
Les neurones olfactifs, comme les neurones gustatifs, et contrairement aux autres neurones, se renouvellent constamment tous les mois ou deux mois.
Composition de la muqueuse olfactive
La muqueuse olfactive est constituée d’un épithélium reposant par l’intermédiaire de sa membrane basale sur un chorion de tissu conjonctif.
Composition de l’épithélium olfactif
3 types de cellules : des cellules réceptrices neuro-sensorielles, des cellules basales et des cellules de soutien
Est ce que les neurones olfactifs sont myélinisés?
Non
Composition du chorion
Le chorion, fait de tissu conjonctif, contient :
- des filets nerveux amyéliniques constitués par les axones des cellules réceptrices neurosensorielles groupés par paquets (de 1000 environ)
- des cellules de Schwann
- de nombreux vaisseaux sanguins
- des glandes de Bowman
Fonction des glandes de Bowman
Sécrétion du film de mucus recouvrant l’épithélium sensoriel
(glandes exocrines avec canal excréteur)
Fonction et composition du mucus recouvrant l’épithélium olfactif
Piège les substances odorantes, hydratation des cellules, protection.
Contient de l’eau, des sucres à longue chaîne, des anticorps (protégeant l’épithélium et sa voie directe vers le cerveau) et surtout des protéines qui se lient aux substances odorantes (protéines de transport- de la surface du mucus aux OR).
Combien de bulbes olfactifs?
2: un en dessus de chaque narine
Glomérule olfactif
Structure sphérique située dans le bulbe olfactif où les neurones récepteurs font synapse avec les dendrites des cellules mitrales et des cellules à panache
Bulbe olfactif: type de cortex
Paléocortex: cortex où les corps cellulaires des neurones sont organisés en 3 couches superposées (vs 6 couches dans néocortex)
Composition du bulbe olfactif
- Axones des neurones récepteurs olfactifs
- Glomérules
- Cellules mitrales (partent vers cortex)
- Cellules à panache (cellules longitudinales)
- Cellules granulaires
- Cellules périglomérulaires (cellules transversales: transmettent info au même niveau)
Olfaction au cours du développement et du vieillissement
L’olfaction fonctionne déjà dans l’utérus.
Les capacités olfactives diminuent avec l’âge
Pathologies de l’olfaction
- Dysosmies : troubles de l’odorat
- Anosmie : perte d’odorat
- Hyperosmie : sensibilité exacerbée de l’odorat (le plus souvent d’ordre psychologique)
2 grands types de dysosmies
dysosmie quantitative
dysosmies qualitatives
Dysosmie quantitative
En général: perte de l’odorat –> hyposmie ou anosmie
Plus rarement: augmentation de sensibilité de l’odorat –>hyperosmie
Dysosmies qualitatives:
3 variétés
cacosmie
parosmie
phantosmie
Cacosmie
Perception d’une mauvaise odeur existant réellement à l’intérieur du sujet, permanente et pouvant être perçue par l’entourage. Système olfactif est intact.
Causes: mauvais état dentaire, sinusite amygdalite chronique, reflux gastro-œsophagien
Parosmie
Perception d’une mauvaise odeur déclenchée par une molécule odorante provoquant d’habitude une sensation agréable
Causes: dysosmie post-rhinitique, traumatisme crânien
Phantosmie
Hallucination olfactive
Perception erronée d’une odeur sans molécule odorante dans l’environnement
Causes: maladie neurologique (tumeur cérébrale, épilepsie), maladie psychiatrique (schizophrénie)
Comment un traumatisme crânien peut-il provoquer des problèmes olfactifs?
Traumatisme crânien où le choc est antérieur: les filets du nerf olfactif qui traversent la lame criblée de l’ethmoïde, sont déchirés à ce niveau.
Conséquences de l’anosmie
Perturbation du sens du goût voire d’une perte totale la sensibilité aux flaveurs des aliments. L’anosmie acquise peut mener à la dépression, et à une perte de la libido.
Anomalies bulbaires (diminution de taille du bulbe olfactif, voire son absence)
- maladie de Kalman (agenèse du bulbe)
- holoproencéphalie: problème de séparation des hémisphères cérébraux –> absence de bulbe
- dégénérescence bulbaire dans diverses maladies neurodégénératives telle Alzheimer, Parkinson –> régression bulbaire
De quel type sont les récepteurs olfactifs?
Metabotropiques ou ionotropiques?
Métabotropiques: Récepteurs couplés à une protéine G (protéine transmembranaire associée à protéine intracellulaire)
Transduction
- Fixation molécule odorante sur OR
–> activation protéine G
–> activation de l’enzyme adényl cyclase
–> transformation de l’ATP en AMP
–> Ouverture des canaux ioniques Na+ & Ca2+ –> entrée ions positifs
–> ouverture canux ioniques Cl- –> sortie ions négatifs
–> DEPOLARISATION membranaire
Types de potentiels émis
- Potentiel de récepteur au niveau des cils
- Potentiel d’action au niveau du corps cellulaire puis de l’axone
Voie de l’IP3
2nd messager est IP3 plutôt que ATP/AMP
Voie olfactive chez insecte
IP3 impliqué dans gustation humaine
Perçoit-on l’odeur présente en permanence ou seulement les changements?
Les changements:
activation transitoire
puis désensibilisation
Désensibilisation
(Adaptation olfactive)
Exposition à odeur à concentration supérieure au seuil absolu de détection –> accroissement du seuil
Au bout de 5 minutes, le nouveau seuil absolu correspond à la concentration
Re-sensibilisation
Restauration de la sensibilité: le seuil redescend (mais moins vite qu’il n’est monté dans désensibilisation)
Mécanismes en jeu dans la désensibilisation
- Découplage des protéines G (arrestine empêche signalisation)
- Internalisation des récepteurs (plus présents sur membrane donc molécules odorantes ne peuvent plus se fixer) –> destruction ou ramenés dans membrane lors de re-sensibilisation
Codage de l’information: un récepteur est-il sensible à un ou plusieurs stimuli?
Plusieurs
Codage de l’information: un stimulus active-t-il un ou plusieurs types de récepteurs?
Plusieurs
Que se passe-t-il si le stimulus est plus concentré?
Stimule un plus grand nombre de récepteurs Stimule plus fortement les récepteurs
Comment se fait la discrimination d’une odeur?
Discrimination = population neuronale activée
Un neurone olfactif exprime-t-il un ou plusieurs types de récepteurs?
Un seul
Convergence des neurones olfactifs vers les glomérules
Les axones des neurones olfactifs portant le même récepteur convergent vers un même glomérule
Codage de l’info olfactive
Combinatoire à 400 types (puisque 400 types d’OR codés par 400 gènes) avec pour chacun le taux d’activité
–> carte d’identité de chaque molécule odorante mémorisée par le cerveau
Cortex olfactif primaire:
4 structures
- cortex piriforme
- cortex entorhinal
- tubercule olfactif
- amygdale
Cortex olfactif secondaire:
4 structures
- cortex orbitofrontal
- thalamus
- hypothalamus
- hippocampe
Spécificité de la voie olfactive
Pas de relais dans le thalamus (vs autres modalités sensorielles)
Voie olfactive
Récepteurs olfactifs
–> nerf olfactif (I) –> bulbe olfactif (relai dans les glomérules) –> pédoncule olfactif –> cortex olfactif primaire –> cortex olfactif secondaire
Rôle du cortex olfactif secondaire
Traitements émotionnels & mnésiques (système limbique):
intégration multimodale, codage de la valeur hédonique, récupération en mémoire
Voie olfactive: ipsi ou controlatérale
Ipsi-latérale
Caractéristiques des molécules odorantes
- volatilité (capacité à être portées par l’air)
- caractère hydrophile (soluble dans l’eau)
- concentration molaire
Codage des odeurs au niveau de l’épithélium olfactif, du bulbe olfactif et du cortex
- Epithélium: codage en carte d’activation sensorielle
- Bulbe: cartes spatiales d’activation glomérulaire
- Cortex: cartes corticales des odeurs & codage par pattern d’activations
Modulation du traitement et de la perception de l’odeur par d’autres facteurs?
Oui: labels par exemple
Similarités olfaction- gustation
- Sens chimiques
- Codage de populations de neurones (cartes sensorielles)
- Recrutement d’aires communes (COF, amygdale etc) et fortes interactions
- Forte composantes mnésique et affective
- Capacité de discrimination extrêmement forte: nombre infini de sensations gustatives et olfactives
- Encore de nombreuses inconnues (modèle de codage de population est une hypothèse)
Dinstinctions
olfaction- gustation
- Mécanisme de transduction
- Pas de relai dans le thalamus pr l’olfaction
- Récepteurs gustatifs sensibles à 5 goûts de base vs 340-400 types de récepteurs olfactifs
AC
ATP
AMP-C
Adénylate cyclase: enzyme activée par protéine G
ATP: Adénosine Triphosphate
AMP-C: Adénosine Monophosphate cyclique
