Comprendre le fonctionnement de l’olfaction a constitué pendant des décennies un défi majeur pour la neurosciences. Alors que pour les autres sens tels que la vue ou l’ouïe, des schémas clairs existent, l’olfaction se distingue par sa complexité. Avec plus de mille types de récepteurs et environ vingt millions de neurones présents dans le nez d’une souris, l’organisation de cet entrelacement biologique a longtemps semblé chaotique. Cependant, une équipe de recherche de Harvard a récemment réussi à dresser cette carte manquante.
Cette découverte est remarquable. Les neurones olfactifs ne sont pas disposés aléatoirement dans la cavité nasale, comme le pensaient beaucoup de chercheurs jusqu’ici. Ils s’organisent en un motif spatial constitué de bandes superposées, classées par type de récepteur, qui s’étendent de la partie supérieure à la partie inférieure du nez. Fait surprenant, ce schéma est quasiment identique chez tous les animaux examinés : il s’agit d’une architecture biologique à la fois conservée et reproductible. Un aspect particulièrement fascinant est que cette disposition en bandes reflète fidèlement la carte du bulbe olfactif dans le cerveau. En d’autres termes, la position d’un neurone dans le nez détermine avec précision quelle zone du cerveau recevra le signal. Ainsi, le cerveau “interprète” les odeurs aussi en fonction de l’emplacement de la cellule qui a détecté la molécule.
Importance de cette carte olfactive
Ce développement dépasse l’aspect scientifique. Il a des répercussions tangibles, notamment pour ceux ayant perdu leur olfaction. À l’heure actuelle, il n’existe pas de traitements efficaces pour pallier ce sens, un constat particulièrement mis en lumière par la pandémie de COVID-19. Avoir une connaissance exhaustive du système permet aux chercheurs de comprendre pourquoi les connexions sont rompues après un incident ou une infection virale. Sans une compréhension de l’architecture, tout effort de régénération est voué à l’échec. Comme le souligne Sandeep Robert Datta, neurobiologiste au Blavatnik Institute de Harvard et principal auteur de l’étude, sans cette carte, les initiatives visant à développer de nouveaux traitements risquent d’être infructueuses.
Pour illustrer la complexité du sujet, le système olfactif d’un rongeur compte 20 millions de neurones, chacun exprimant un des plus de mille types de récepteurs différents. En comparaison, le système visuel humain repose seulement sur trois types de photorécepteurs. Bien que Linda Buck et Richard Axel aient découvert les récepteurs olfactifs en 1991, travaillant sur la détection des odeurs, leur découverte n’avait pas établi comment ces récepteurs étaient disposés.
Construction de la carte et ses limites
L’équipe de Harvard a analysé environ 5,5 millions de neurones provenant de plus de 300 souris, en combinant deux techniques : la séquençage unicellulaire pour identifier le récepteur exprimé par chaque neurone et la transcriptomique spatiale pour localiser leur position exacte dans le tissu. L’étude a également mis en évidence le mécanisme de construction de cette carte : l’acide rétinoïque. En manipulant les gradients chimiques de cette substance durant le développement embryonnaire, les chercheurs ont observé un déplacement des bandes de récepteurs, confirmant que l’acide rétinoïque agit comme un GPS moléculaire, orientant chaque neurone quant à son emplacement et au récepteur à exprimer.
Cependant, il existe d’importantes limites. L’étude a été réalisée sur des souris, et le même modèle d’organisation chez l’humain n’est pas encore prouvé. Les humains possèdent environ 350 récepteurs fonctionnels contre plus de 1 000 chez la souris, et leur anatomie nasale est distincte. La vérification expérimentale de l’existence de ces bandes chez l’humain reste à faire. De plus, cette carte explique le “où”, mais pas encore totalement le “pourquoi” de cet agencement. Il reste à éclaircir si ces bandes sont regroupées selon la structure chimique des odeurs ou leur pertinence biologique, comme distinguer les odeurs alimentaires de celles signalant un danger. Comprendre la logique qui gouverne cet ordre sera le prochain grand défi à relever.
Points à retenir
- La découverte de la carte olfactive pourrait transformer la compréhension des traitements pour la perte de l’olfaction.
- Le modèle de bande en écriture olfactive est presque universel parmi les différentes espèces étudiées.
- L’acide rétinoïque joue un rôle clé dans l’organisation des neurones olfactifs pendant le développement.
- Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour vérifier si ce schéma est applicable aux êtres humains.
- La prochaine étape consistera à élucider les raisons derrière la disposition spécifique des récepteurs.
Ce sujet sur l’olfaction révèle non seulement l’étendue des défis scientifiques auxquels nous faisons face, mais également les possibilités futures dans le domaine de la médecine. En tant que passionné de science, j’apprécie le potentiel d’une telle découverte. Elle ouvre un dialogue sur la manière dont nous pouvons appliquer ces connaissances pour améliorer la qualité de vie des personnes affectées et approfondir notre compréhension de l’un des sens les plus fascinants de l’expérience humaine. Quelles autres dimensions de nos sens méritent d’être explorées ?