Neurosciences-cours9 L’olfaction partie 2 Introduction 10/02/12

10/02/12
Neurosciences-cours9
L’olfaction partie 2
Introduction
Le tube 1 sentait la clémentine et les personnes de la classe, en essayant de deviner l’odeur, ont fait
les propositions suivantes : gâteau colle, agrume, savon(2), fruit(2), pomme(4), pamplemousse,
gingembre, citron, frangipane, amande.
Le tube 2 sentait la clémentine et les personnes de la classe, en essayant de deviner l’odeur, ont fait
les propositions suivantes : cannelle (14), épice (2), gingembre, amandes, pain d’épice.
Les hommes utilisent la vue plutôt que l’olfaction. Ce dernier sens est plus considéré comme
esthétique qu’utile et est souvent lié au gout. Les autres espèces se servent plus de l’olfaction qui
leur permet de trouver de la nourriture, d’échapper aux prédateurs, de trouver des partenaires
sexuels.
Exemple : les rongeurs reconnaissent l’odeur du renard et se cachent lorsqu’ils la sentent.
I-Qu’est ce qu’une odeur ?
Odeur : composé volatil, de faible poids, surtout organique, dont les molécules sont perçues par le
système olfactif.
Exemple : l’odeur du café est composée de 800 composés volatiles. L’Homme perçoit l’ensemble de
ces molécules et les rassemble sous le nom de café.
Remarque : l’odeur ne fait pas toujours partie du corps solide, elle peut s’en détacher. Ainsi quand on
écrase de la cannelle, on sent mieux son odeur car des molécules se sont détachées et flottent dans
l’air.
La chimie organique est importante pour la perception que l’on a de l’odeur d’une molécule. Un
changement subtil de structure peut mener à un changement dramatique d’odeur.
Par exemple, un changement dans le nombre de carbones dans la chaine peut transformer une
odeur de fromage en odeur de sueur, passer d’une molécule à son énantiomère peut changer une
odeur de menthe en une odeur d’aneth/cumin, de même qu’une différence de concentration peut
changer une odeur de curry en une odeur de caramel. Inversement Une structure très différente
peut correspondre à des odeurs très similaires :
II-Organisation du système olfactif
1) Chez l’Homme
Remarque : Le système olfactif humain ne fonctionne pas comme le système immunitaire, c’est-àdire avec des remaniements génomiques.
Physiologie : On a une grande cavité nasale occupée par l’épithélium olfactif. Au dessus il y a le
cerveau ainsi que le bulbe olfactif qui est en jaune.
On fait un grossissement : on voit alors que l’épithélium olfactif comporte des neurones dont le corps
cellulaire rejoint le bulbe olfactif. Ces neurones forment le nerf olfactif qui est mince et allongé chez
l’Homme.
Schéma : Les récepteurs olfactifs vont vers le bulbe olfactif via le nerf olfactif. Ensuite le bulbe olfactif
envoi des projections dans le cerveau, via le tractus olfactif, principalement dans le cortex piriforme
et d’autres structures comme l’amygdale.
On peut visualiser ces régions chez un patient exposé à une odeur grâce à un IRM fonctionnel.
Ce qui est particulier avec le système olfactif est que l’on passe directement du bulbe au cortex sans
relais par le thalamus. L’information olfactive est transformée en signal électrique par le nerf olfactif ;
cela arrive au bulbe qui tout de suite envoie l’information à certaines régions du cortex sans
modulation intermédiaire.
Remarque : Ces cibles directes du bulbe olfactif ne sont pas un néo-cortex mais un archicortex/paléo-cortex, ainsi l’olfaction est un sens très vieux/primaire. Ces régions de paléo-cortex
n’ont que 3 couches.
Il y un transite du paléo-cortex vers le néo-cortex et c’est ce dernier qui analyse vraiment l’odeur, qui
l’associe à des souvenirs et des émotions.
Malgré son âge phylogénétique et la route inhabituelle que le système olfactif empreinte pour
rejoindre le néocortex, le principe reste le même que pour tous les autres systèmes. En effet, un
stimulus périphérique est transformé en information électrique analysée par le cerveau.
Personnes ayant des problèmes d’anosmie.
Exemple : Des chocs peuvent cisailler des nerfs et qui ne se régénère pas à cause de fragments d’os. Il
existe aussi des maladies neuro-dégénératives (comme Alzheimer) qui entrainent l’anosmie.
On a demandé à certaines personnes de reconnaitre des odeurs faciles comme le café, le chocolat, la
cannelle (…) et on a obtenu les résultats suivant :
De plus la sensibilité olfactive diminue avec l’âge.
Fonction reproductive et endocrine.
Sandra McClintock a découvert que des femmes qui vivent ensemble (dans un dortoir par exemple)
synchronisent leurs règles. Ceci est un effet phérormonal.
Sandra McClintock a aussi remarqué que sentir la transpiration peut décaler les menstruations.
Par ailleurs, un bébé reconnait sa mère à l’odeur.
2) Chez la souris
Comme le bulbe olfactif est très grand chez la souris, cela laisse deviner que l’olfaction est un sens
majeur pour la souris.
III-Organisation cellulaire de l’épithélium olfactif
On va s’intéresser aux cellules importantes.
D’abord il y a les neurones sensoriels olfactifs qui ont un corps cellulaire, un dendrite (couvert de cils)
qui va vers la lumière de la cavité nasale. Ce sont les cils olfactifs qui sont sensibles aux odeurs.
Sachant que tout est recouvert de mucus qui sert de protection, les molécules olfactives doivent être
solubles dans le mucus pour arriver jusqu’aux récepteurs. L’axone des neurones sensoriels se
projette à travers l’os vers le bulbe olfactif.
Il y a aussi entre les cellules sensorielles des cellules de soutient.
De plus il y a des cellules basales. Les neurones sensoriels étant très exposés, ils peuvent mourir en
masse à cause d’un agent toxique. Les cellules basales se divisent alors et donnent naissance à de
nouveaux neurones olfactifs. L’épithélium se renouvelle ainsi en permanence, toutes les 6 à 8
semaines.
Image d’un neurone sensoriel olfactif et d’un neurone de soutient.
Image d’un cil
Il y a aussi les glandes de Bowman qui sont en charge de la production de mucus.
Schéma récapitulatif :
Remarque : 1-si on met l’odeur au niveau du corps cellulaire, on n’obtient pas de réponse.
Remarque : 2- c’est la densité de récepteurs olfactifs par cm^2 d’épithélium plutôt que le nombre de
récepteurs qui renforce l’olfaction.
IV- Les récepteurs olfactifs: découverte de la plus grande famille
multigénique mammifère
Article publié dans Cell :
Comment cloner et isoler les récepteurs olfactifs?
3 hypothèses de départ :
-Il doit y avoir une famille de gènes qui codent les récepteurs
-Les récepteurs sont exprimés dans l’épithélium olfactif et pas ailleurs
- Les récepteurs sont couplés à des protéines G, ie « G-Protein Coupled Receptors »
Ils ont fait des primers dégénérés qui permettent de trouver une séquence de gène alors que l’on ne
connait la séquence que dans des organismes apparentés.
Ils ont détecté un millier de gènes, ils avaient donc eu raison de parier sur des GPCR.
Les récepteurs couplés à la protéine G ont tous la même structure avec 7 hélices transmembranaires.
Le rouge permet de repérer les régions hypervariables.
Une région extérieure sert à la liaison du ligand mais la liaison ligand/récepteur reste mystérieuse.
Il y a aussi une partie intracytoplasmique qui permet le couplage avec la protéine G.
La spécificité de la reconnaissance olfactive vient de la grande diversité des récepteurs.
Chez les mammifères, en moyenne, les gènes des facteurs olfactifs représentent 3 à 5% du génome,
ce qui fait beaucoup! Il y a bien sûr des variations d’une espèce à l’autre comme le montre le tableau
suivant :
On observe d’autre part que le pourcentage de pseudogènes varie d’une espèce à l’autre.
Même si les séquences d’ADN varient d’une espèce à l’autre, on observe que les séquences d’acides
aminés sont très semblables. Cependant chez C.elegans et chez la drosophile, il peut y avoir des
introns dans la séquence codante tandis qu’il n’y en a pas chez l’Homme.
Par ailleurs, 3 récepteurs suffisent à détecter toutes les couleurs, tout le spectre visible tandis que
900 récepteurs sont nécessaires pour l’olfaction.
Pourquoi une telle disparité? La lumière est un composé continu alors que les odeurs ont une grande
diversité de structure chimique.
How does the brain know what the nose knows? (Comment le cerveau sait-il ce que le nez sent?)
Hypothèse : Chaque neurone sensorial olfactif n’exprime qu’un récepteur. Il y a une famille de 1000
gènes et chaque neurone n’en exprime qu’un.
Rappel : il n’y a pas d’introns et donc pas de possibilité d’épissage.
Voie de transduction
Le récepteur à protéine G est activé, ce qui active la protéine G (Olf) et une enzyme,
l’adéniladecyclase (AC3). Il y a alors production d’AMPc qui active les canaux dépendant des
nucléotides cycliques. Ces canaux s’ouvrent permettant aux cations d’entrer et activant les canaux
faisant sortir le chlore . Ceci induit un potentiel récepteur qui se propage de proche et proche et
déclenche un potentiel d’action au niveau du début de l’axone. Le signal odorant est bien transformé
en signal électrique.
Chaque neurone sensoriel olfactif répond à un répertoire de ligands olfactifs.
Ceci vient du fait que chacun de ces neurones n’exprime qu’un récepteur. La sensibilité vient du fait
que chaque récepteur répond plus ou moins à un ligand.
On regarde la réponse de neurones dont on connait les odeurs auxquelles ils sont sensibles.
Combinatoire de code olfactif au niveau de la cavité nasale.