Si une lumière a une certaine longueur d’onde, vous décrirez ce que vous voyez comme rouge. Si un son a une certaine fréquence, vous entendrez un fa dièse. Mais il n’existe pas de méthode aussi simple pour cartographier les odeurs, qui parviennent souvent à notre nez sous forme d’un bouquet de molécules différentes. De plus, ce bouquet peut avoir une odeur différente pour chaque personne, selon le contexte dans lequel elle le perçoit et ses expériences passées avec cette odeur.
L’odorat est intimement lié aux centres émotionnels et mémoriels de notre cerveau. Un parfum de lavande peut évoquer le souvenir d’un ami proche. Une bouffée de vodka bon marché, vestige de l’université, peut vous faire grimacer. L’odeur d’une certaine lessive, celle-là même qu’utilisaient vos grands-parents, peut vous faire monter les larmes aux yeux.
L’odorat est également notre sens le plus ancien, dont l’origine remonte à des milliards d’années, jusqu’aux premières cellules sensibles aux substances chimiques. Mais les scientifiques en savent peu sur lui, comparé à d’autres sens, comme la vue et l’ouïe en particulier. Cela s’explique en partie par le fait que l’odorat n’a pas été jugé essentiel à notre survie ; les humains sont considérés à tort comme des « mauvais odorants » depuis plus d’un siècle. Son étude est également complexe.
« C’est un sens hautement dimensionnel », a déclaré Valentina Parma(ouvre un nouvel onglet), chercheur en olfaction au Monell Chemical Senses Center de Philadelphie. « Nous ne savons pas exactement comment les substances chimiques se traduisent par une perception. » Mais les scientifiques progressent vers une caractérisation et une quantification systématiques de ce que signifie sentir, en décomposant le processus jusqu’à ses éléments les plus fondamentaux : des molécules odorantes qui pénètrent dans le nez aux neurones qui les traitent dans le cerveau.
Plusieurs nouvelles bases de données, dont une récemment publiée dans la revue Scientific Data , tentent d’établir un langage scientifique partagé(ouvre un nouvel onglet)pour la perception des odeurs moléculaires, c’est-à-dire l’odeur que nous percevons individuellement. À l’autre extrémité de ce processus, des chercheurs ont récemment publié une étude dans Nature décrivant la manière dont ces molécules odorantes sont traduites en un langage neuronal.(ouvre un nouvel onglet)qui déclenche des émotions et des souvenirs.
Ensemble, ces efforts brossent un tableau plus riche de notre système de téléportation de mémoire le plus puissant. Cette vision en plus haute résolution remet en question l’idée reçue selon laquelle l’odorat est notre sens le moins important.
Les chercheurs font remonter l’origine de l’odorat des mammifères à 3 milliards d’années, jusqu’aux bactéries des océans anciens. Pour trouver de la nourriture et s’en approcher, ces organismes détectaient des gradients chimiques. Les molécules présentes dans l’eau s’accrochaient aux protéines de la membrane cellulaire d’une bactérie, déclenchant des signaux internes qui incitaient l’organisme à se rapprocher ou à s’éloigner de concentrations croissantes de la substance chimique. Cette capacité, appelée chimiosensation, est la forme la plus rudimentaire de l’odorat et présente de nombreux parallèles avec les systèmes olfactifs des animaux multicellulaires complexes comme les mammifères.
En ce sens, l’odeur est notre interface la plus ancienne avec l’environnement, a déclaré Matthias Laska(ouvre un nouvel onglet), zoologiste à l’Université de Linköping en Suède. « Aucune cellule ne peut voir ou entendre. Mais des cellules individuelles peuvent déjà réagir aux substances chimiques. »
Notre sens chimique moderne est bien plus complexe. Dans les années 1990, les futurs biologistes lauréats du prix Nobel, Linda Buck et Richard Axel,(ouvre un nouvel onglet)Des chercheurs ont découvert des gènes codant pour des récepteurs olfactifs chez les mammifères. Des études ultérieures ont montré que le nez humain possède environ 400 types de récepteurs olfactifs, dont des millions tapissent les voies nasales. Chaque récepteur est une protéine capable de reconnaître et de s’accrocher à de nombreux types d’odeurs : des molécules suffisamment légères pour s’évaporer de votre tasse de café, de l’herbe mouillée ou des microbes de vos aisselles, et se diffuser dans l’air, puis dans vos voies nasales.
Si une lumière a une certaine longueur d’onde, vous décrirez ce que vous voyez comme rouge. Si un son a une certaine fréquence, vous entendrez un fa dièse. Mais il n’existe pas de méthode aussi simple pour cartographier les odeurs, qui parviennent souvent à notre nez sous forme d’un bouquet de molécules différentes. De plus, ce bouquet peut avoir une odeur différente pour chaque personne, selon le contexte dans lequel elle le perçoit et ses expériences passées avec cette odeur.
« Les odeurs réelles sont complexes et multidimensionnelles », a déclaré Cormiea. « On ne comprend pas bien quelles caractéristiques d’un stimulus olfactif, comme une molécule, produisent quelles expériences perceptives. »
Pourquoi une fleur sent-elle comme une fleur, et qu’est-ce qui donne au fromage son odeur de fromage ? Les molécules odorantes ont de nombreuses dimensions qui peuvent définir ou influencer leur odeur. Sont-elles grandes ou petites ? Avec quelles autres molécules interagissent-elles ? Ont-elles une charge ? Même des molécules qui sont des images miroir l’une de l’autre, une propriété appelée chiralité , peuvent avoir des odeurs complètement différentes. Par exemple, les parfums de pin et d’agrumes sont des formes chirales opposées du limonène.