36.3 : Goût et odeur

Compétences à développer

• Expliquez en quoi les stimuli olfactifs et gustatifs diffèrent des autres stimuli sensoriels
• Identifiez les cinq principaux goûts qui peuvent être distingués par les humains
• Expliquez en termes anatomiques pourquoi l'odorat d'un chien est plus aigu que celui d'un humain

Le goût, également appelé gustation, et l'odorat, également appelé olfaction, sont les sens les plus interconnectés dans la mesure où les molécules du stimulus pénètrent dans l'organisme et se lient aux récepteurs. L'odorat permet à l'animal de détecter la présence de nourriture ou d'autres animaux, qu'il s'agisse de partenaires potentiels, de prédateurs ou de proies, ou d'autres substances chimiques dans l'environnement qui peuvent avoir une incidence sur sa survie. De même, le sens du goût permet aux animaux de faire la distinction entre les types d'aliments. Bien que la valeur de l'odorat soit évidente, quelle est la valeur du sens du goût ? Les aliments au goût différent ont des attributs différents, à la fois utiles et nocifs. Par exemple, les substances au goût sucré ont tendance à être très caloriques, ce qui peut être nécessaire à la survie en période de pénurie. L'amertume est associée à la toxicité et l'acidité est associée aux aliments avariés. Les aliments salés sont précieux pour maintenir l'homéostasie en aidant le corps à retenir l'eau et en fournissant les ions nécessaires au fonctionnement des cellules.

Goûts et odeurs

Les stimuli gustatifs et olfactifs sont des molécules absorbées par l'environnement. Les principaux goûts détectés par les humains sont le sucré, l'acide, l'amer, le salé et l'umami. Les quatre premiers goûts n'ont pas besoin d'être expliqués. L'umami a été identifié assez récemment en tant que goût fondamental : il a été identifié en 1908 par le scientifique japonais Kikunae Ikeda alors qu'il travaillait avec du bouillon d'algues, mais il n'a été largement accepté comme goût pouvant être distingué physiologiquement que de nombreuses années plus tard. Le goût de l'umami, également connu sous le nom de saveur, est attribuable au goût de l'acide aminé L-glutamate. En fait, le glutamate monosodique, ou MSG, est souvent utilisé en cuisine pour améliorer le goût savoureux de certains aliments. Quelle est la valeur adaptative de pouvoir distinguer l'umami ? Les substances salées ont tendance à être riches en protéines.

Toutes les odeurs que nous percevons sont des molécules présentes dans l'air que nous respirons. Si une substance ne libère pas de molécules dans l'air depuis sa surface, elle n'a aucune odeur. Et si un humain ou un autre animal ne possède pas de récepteur qui reconnaisse une molécule spécifique, alors cette molécule n'a aucune odeur. Les humains possèdent environ 350 sous-types de récepteurs olfactifs qui agissent dans diverses combinaisons pour nous permettre de détecter environ 10 000 odeurs différentes. Comparez cela aux souris, par exemple, qui possèdent environ 1 300 types de récepteurs olfactifs et qui détectent donc probablement plus d'odeurs. Les odeurs et les goûts impliquent des molécules qui stimulent des chimiorécepteurs spécifiques. Bien que les humains distinguent généralement le goût comme un sens et l'odorat comme un autre, ils travaillent ensemble pour créer la perception de la saveur. La perception de la saveur d'une personne est réduite si ses voies nasales sont congestionnées.

Réception et transduction

Les substances odorantes (molécules odorantes) pénètrent dans le nez et se dissolvent dans l'épithélium olfactif, la muqueuse située à l'arrière de la cavité nasale (comme illustré sur la figure\(\PageIndex{1}\)). L'épithélium olfactif est un ensemble de récepteurs olfactifs spécialisés situés à l'arrière de la cavité nasale et s'étendant sur une superficie d'environ 5 cm ² chez l'homme. Rappelons que les cellules sensorielles sont des neurones. Un récepteur olfactif, qui est la dendrite d'un neurone spécialisé, réagit lorsqu'il lie certaines molécules inhalées par l'environnement en envoyant des impulsions directement au bulbe olfactif du cerveau. Les humains possèdent environ 12 millions de récepteurs olfactifs, répartis entre des centaines de types de récepteurs différents qui répondent à différentes odeurs. Douze millions semblent être un grand nombre de récepteurs, mais comparez-le à d'autres animaux : les lapins en ont environ 100 millions, la plupart des chiens en ont environ 1 milliard et les chiens de chasse, des chiens élevés de manière sélective pour leur odorat, en ont environ 4 milliards. La taille globale de l'épithélium olfactif varie également d'une espèce à l'autre, celle des chiens de chasse, par exemple, étant beaucoup plus grande que celle des humains.

Les neurones olfactifs sont des neurones bipolaires (neurones dotés de deux processus provenant du corps cellulaire). Chaque neurone possède une seule dendrite enfouie dans l'épithélium olfactif, et à partir de cette dendrite s'étendent de 5 à 20 cils semblables à des cheveux chargés de récepteurs qui piègent les molécules odorantes. Les récepteurs sensoriels des cils sont des protéines, et ce sont les variations de leurs chaînes d'acides aminés qui rendent les récepteurs sensibles aux différents odorants. Chaque neurone sensoriel olfactif ne possède qu'un seul type de récepteur sur ses cils, et les récepteurs sont spécialisés pour détecter des odorants spécifiques, de sorte que les neurones bipolaires eux-mêmes sont spécialisés. Lorsqu'un odorant se lie à un récepteur qui le reconnaît, le neurone sensoriel associé au récepteur est stimulé. La stimulation olfactive est la seule information sensorielle qui atteint directement le cortex cérébral, tandis que les autres sensations sont transmises par le thalamus.

Figure\(\PageIndex{1}\) : Dans le système olfactif humain, (a) les neurones olfactifs bipolaires s'étendent depuis (b) l'épithélium olfactif, où se trouvent les récepteurs olfactifs, jusqu'au bulbe olfactif. (crédit : modification de l'œuvre par Patrick J. Lynch, illustrateur médical ; C. Carl Jaffe, MD, cardiologue)

Evolution Connection : phéromones

Une phéromone est un produit chimique libéré par un animal qui affecte le comportement ou la physiologie des animaux de la même espèce. Les signaux phéromonaux peuvent avoir des effets profonds sur les animaux qui les inhalent, mais les phéromones ne sont apparemment pas perçues consciemment de la même manière que les autres odeurs. Il existe plusieurs types de phéromones, qui sont libérées dans l'urine ou sous forme de sécrétions glandulaires. Certaines phéromones attirent les partenaires potentiels, d'autres repoussent les concurrents potentiels du même sexe, et d'autres encore jouent un rôle dans l'attachement de la mère à l'enfant. Certaines phéromones peuvent également influencer le moment de la puberté, modifier les cycles de reproduction et même empêcher l'implantation embryonnaire. Bien que les rôles des phéromones soient importants chez de nombreuses espèces non humaines, les phéromones sont devenues moins importantes dans le comportement humain au fil de l'évolution que leur importance pour les organismes dont les répertoires comportementaux sont plus limités.

L'organe voméronasal (VNO, ou organe de Jacobson) est un organe olfactif tubulaire rempli de liquide présent chez de nombreux animaux vertébrés qui est adjacent à la cavité nasale. Il est très sensible aux phéromones et est relié à la cavité nasale par un conduit. Lorsque les molécules se dissolvent dans la muqueuse de la cavité nasale, elles pénètrent ensuite dans le VNO où les molécules de phéromones qu'elles contiennent se lient à des récepteurs de phéromones spécialisés. Lorsqu'ils sont exposés à des phéromones de leur propre espèce ou d'autres espèces, de nombreux animaux, y compris les chats, peuvent présenter la réaction des hommes de chair (Figure\(\PageIndex{2}\)), une courbure de la lèvre supérieure qui aide les molécules de phéromones à pénétrer dans le VNO.

Figure\(\PageIndex{2}\) : La réaction des hommes de poche chez ce tigre provoque le recourbement de la lèvre supérieure et aide les molécules de phéromones en suspension dans l'air à pénétrer dans l'organe voméronasal. (crédit : modification de l'œuvre par « chadh » /Flickr)

Les signaux phéromonaux sont envoyés, non pas au bulbe olfactif principal, mais à une structure neurale différente qui se projette directement vers l'amygdale (rappelons que l'amygdale est un centre cérébral important dans les réactions émotionnelles, comme la peur). Le signal phéromonal continue ensuite vers les zones de l'hypothalamus qui sont essentielles à la physiologie et au comportement de la reproduction. Alors que certains scientifiques affirment que le VNO est apparemment fonctionnellement vestigial chez l'homme, même s'il existe une structure similaire située à proximité des cavités nasales humaines, d'autres l'étudient en tant que système fonctionnel possible qui pourrait, par exemple, contribuer à la synchronisation des cycles menstruels chez les femmes vivant à proximité.

Goût

La détection d'un goût (gustation) est assez similaire à la détection d'une odeur (olfaction), étant donné que le goût et l'odeur dépendent tous deux de la stimulation de récepteurs chimiques par certaines molécules. Le principal organe du goût est la papille gustative. Une papille gustative est un ensemble de récepteurs gustatifs (cellules gustatives) situés dans les bosses de la langue appelées papilles (singulier : papille) (illustré sur la figure\(\PageIndex{3}\)). Il existe plusieurs papilles structurellement distinctes. Les papilles filiformes, situées en travers de la langue, sont tactiles et fournissent une friction qui aide la langue à déplacer les substances et ne contiennent pas de cellules gustatives. En revanche, les papilles fongiformes, situées principalement sur les deux tiers antérieurs de la langue, contiennent chacune de un à huit papilles gustatives et possèdent également des récepteurs de pression et de température. Les grandes papilles circonvallées contiennent jusqu'à 100 papilles gustatives et forment un V près du bord postérieur de la langue.

Figure\(\PageIndex{3}\) : (a) Les papilles foliaires, circonvallées et fongiformes sont situées sur différentes régions de la langue. (b) Les papilles foliaires sont des protubérances importantes sur cette micrographie photonique. (crédit a : modification des travaux par le NCI ; données de la barre d'échelle fournies par Matt Russell)

À ces deux types de papilles sensibles chimiquement et mécaniquement s'ajoutent les papilles foliaires, des papilles semblables à des feuilles situées dans des plis parallèles le long des bords et vers l'arrière de la langue, comme le montre la micrographie. Les papilles foliaires contiennent environ 1 300 papilles gustatives dans leurs plis. Enfin, il existe des papilles circonvallées, qui ressemblent à des parois et qui ont la forme d'un « V » inversé à l'arrière de la langue. Chacune de ces papilles est entourée d'une rainure et contient environ 250 papilles gustatives.

Les cellules gustatives de chaque papille sont remplacées tous les 10 à 14 jours. Il s'agit de cellules allongées dont les extrémités présentent des processus semblables à ceux des cheveux appelés microvillosités qui s'étendent jusque dans les pores des papilles gustatives (illustré à la figure\(\PageIndex{4}\)). Les molécules alimentaires (agents gustatifs) sont dissoutes dans la salive et se lient aux récepteurs des microvillosités et les stimulent. Les récepteurs des substances gustatives sont situés sur la partie externe et le devant de la langue, à l'extérieur de la zone médiane où les papilles filiformes sont les plus importantes.

Figure\(\PageIndex{4}\) : Les pores de la langue permettent aux agents gustatifs de pénétrer dans les pores gustatifs de la langue. (crédit : modification de l'œuvre de Vincenzo Rizzo)

Chez l'homme, il existe cinq goûts principaux, et chaque goût ne possède qu'un seul type de récepteur correspondant. Ainsi, comme l'olfaction, chaque récepteur est spécifique à son stimulus (goûtant). La transduction des cinq goûts se fait par différents mécanismes qui reflètent la composition moléculaire du goûtant. Un agent gustatif salé (contenant du NaCl) fournit les ions sodium (Na ⁺) qui pénètrent dans les neurones gustatifs et les excitent directement. Les substances acidulées sont des acides et appartiennent à la famille des protéines des thermorécepteurs. La liaison d'un acide ou d'une autre molécule au goût acidulé déclenche une modification du canal ionique qui augmente les concentrations d'ions hydrogène (H ⁺) dans les neurones gustatifs, les dépolarisant ainsi. Les saveurs sucrées, amères et umami nécessitent un récepteur couplé à la protéine G. Ces agents gustatifs se lient à leurs récepteurs respectifs, excitant ainsi les neurones spécialisés qui leur sont associés.

Les capacités gustatives et le sens de l'odorat changent avec l'âge. Chez les humains, les sens diminuent de façon spectaculaire à 50 ans et continuent de décliner. Un enfant peut trouver un aliment trop épicé, alors qu'une personne âgée peut trouver le même aliment fade et peu appétissant.

Lien vers l'apprentissage

Regardez cette animation qui montre comment fonctionne le sens du goût.

L'odorat et le goût dans le cerveau

Les neurones olfactifs se projettent de l'épithélium olfactif vers le bulbe olfactif sous la forme de fins axones non myélinisés. Le bulbe olfactif est composé d'amas neuraux appelés glomérules, et chaque glomérule reçoit des signaux provenant d'un type de récepteur olfactif, de sorte que chaque glomérule est spécifique à un odorant. À partir des glomérules, les signaux olfactifs se déplacent directement vers le cortex olfactif, puis vers le cortex frontal et le thalamus. Rappelez-vous qu'il s'agit d'un chemin différent de la plupart des autres informations sensorielles, qui sont envoyées directement au thalamus avant de se retrouver dans le cortex. Les signaux olfactifs se déplacent également directement vers l'amygdale, puis atteignent l'hypothalamus, le thalamus et le cortex frontal. La dernière structure vers laquelle les signaux olfactifs se déplacent directement est un centre cortical de la structure du lobe temporal, important dans les mémoires spatiales, autobiographiques, déclaratives et épisodiques. L'olfaction est finalement traitée par les zones du cerveau qui traitent de la mémoire, des émotions, de la reproduction et de la pensée.

Les neurones du goût se projettent des cellules gustatives de la langue, de l'œsophage et du palais vers la moelle épinière, dans le tronc cérébral. À partir de la moelle épinière, les signaux gustatifs se dirigent vers le thalamus, puis vers le cortex gustatif primaire. Les informations provenant de différentes régions de la langue sont séparées dans la moelle épinière, le thalamus et le cortex.

Résumé

Il existe cinq goûts principaux chez les humains : sucré, aigre, amer, salé et umami. Chaque goût possède son propre type de récepteur qui ne répond qu'à ce goût. Les substances gustatives pénètrent dans l'organisme et sont dissoutes dans la salive. Les cellules gustatives sont situées dans les papilles gustatives, qui se trouvent sur trois des quatre types de papilles présentes dans la bouche.

En ce qui concerne l'olfaction, il existe plusieurs milliers d'odorants, mais les humains n'en détectent qu'environ 10 000. Comme les récepteurs gustatifs, les récepteurs olfactifs ne réagissent qu'à un seul odorant. Les odorants se dissolvent dans la muqueuse nasale, où ils excitent leurs cellules sensorielles olfactives correspondantes. Lorsque ces cellules détectent une substance odorante, elles envoient leurs signaux au bulbe olfactif principal, puis à d'autres endroits du cerveau, y compris le cortex olfactif.

Lexique

neurone bipolaire

neurone présentant deux processus provenant du corps cellulaire, généralement dans des directions opposées

glomérule

dans le bulbe olfactif, l'un des deux groupes de neurones qui reçoit les signaux d'un type de récepteur olfactif

gustation

sens du goût

odorant

molécule aéroportée qui stimule un récepteur olfactif

olfaction

sens de l'odorat

bulbe olfactif

structure neurale du cerveau des vertébrés qui reçoit les signaux des récepteurs olfactifs

épithélium olfactif

tissu spécialisé dans la cavité nasale où se trouvent les récepteurs olfactifs

récepteur olfactif

dendrite d'un neurone spécialisé

papille

l'une des petites protubérances en forme de bosse partant de la langue

phéromone

substance libérée par un animal qui peut affecter la physiologie ou le comportement d'autres animaux

savoureux

molécule alimentaire qui stimule les récepteurs gustatifs

papille gustative

groupes de cellules gustatives

umami

l'un des cinq goûts de base, décrit comme « salé » et qui peut être en grande partie le goût du L-glutamate