5.5 : Les autres sens

Objectifs d'apprentissage

• Décrire les fonctions de base des sens chimiques
• Expliquer les fonctions de base des systèmes sensoriels somatosensoriels, nociceptifs et thermoceptifs
• Décrire les fonctions de base des systèmes sensoriels vestibulaire, proprioceptif et kinesthésique

La vision et l'ouïe ont fait l'objet d'une attention incroyable de la part des chercheurs au fil des ans. Bien qu'il reste encore beaucoup à apprendre sur le fonctionnement de ces systèmes sensoriels, nous les comprenons bien mieux que nos autres modalités sensorielles. Dans cette section, nous explorerons nos sens chimiques (goût et odorat) et nos sens corporels (toucher, température, douleur, équilibre et position corporelle).

Les sens chimiques

Le goût (gustation) et l'odorat (olfaction) sont appelés sens chimiques parce que les deux possèdent des récepteurs sensoriels qui répondent aux molécules présentes dans les aliments que nous mangeons ou dans l'air que nous respirons. Il existe une interaction prononcée entre nos sens chimiques. Par exemple, lorsque nous décrivons la saveur d'un aliment donné, nous faisons en réalité référence à la fois aux propriétés gustatives et olfactives de l'aliment agissant en combinaison.

Goût (dégustation)

Vous avez appris depuis l'école primaire qu'il existe quatre groupes de base de goût : sucré, salé, acide et amer. Les recherches démontrent toutefois que nous avons au moins six groupes de goûts. L'umami est notre cinquième goût. Umami est en fait un mot japonais qui se traduit grossièrement par délicieux, et il est associé à un goût pour le glutamate monosodique (Kinnamon & Vandenbeuch, 2009). Il existe également de plus en plus de preuves expérimentales suggérant que nous avons un goût pour la teneur en matières grasses d'un aliment donné (Mizushige, Inoue et Fushiki, 2007).

Les molécules des aliments et des boissons que nous consommons se dissolvent dans notre salive et interagissent avec les récepteurs gustatifs de notre langue, de notre bouche et de notre gorge. Les papilles gustatives sont formées par des groupes de cellules réceptrices du goût dont les extensions ressemblent à des cheveux et qui font saillie dans le pore central des papilles gustatives (Figure 5.21). Les papilles gustatives ont un cycle de vie de dix jours à deux semaines, donc même en détruire une partie en vous brûlant la langue n'aura aucun effet à long terme ; elles ne feront que repousser. Les molécules gustatives se lient aux récepteurs situés sur cette extension et provoquent des modifications chimiques au sein de la cellule sensorielle qui se traduisent par la transmission d'impulsions neurales au cerveau via différents nerfs, selon l'emplacement du récepteur. Les informations gustatives sont transmises à la moelle, au thalamus et au système limbique, ainsi qu'au cortex gustatif, qui se trouve sous le chevauchement entre les lobes frontal et temporal (Maffei, Haley et Fontanini, 2012 ; Roper, 2013).

Figure 5.21 (a) Les papilles gustatives sont composées d'un certain nombre de cellules réceptrices gustatives individuelles qui transmettent des informations aux nerfs. (b) Cette micrographie montre une vue rapprochée de la surface de la langue. (crédit a : modification du travail de Jonas Töle ; crédit b : données à barre d'échelle de Matt Russell)

Odeur (Olfaction)

Les cellules réceptrices olfactives sont situées dans une membrane muqueuse au sommet du nez. De petites extensions semblables à des cheveux provenant de ces récepteurs servent de sites d'interaction entre les molécules odorantes dissoutes dans le mucus et les récepteurs chimiques situés sur ces extensions (Figure 5.22). Une fois qu'une molécule odorante s'est liée à un récepteur donné, les changements chimiques au sein de la cellule entraînent l'envoi de signaux au bulbe olfactif : une structure semblable à une ampoule située à l'extrémité du lobe frontal où prennent naissance les nerfs olfactifs. À partir du bulbe olfactif, les informations sont envoyées aux régions du système limbique et au cortex olfactif primaire, situé tout près du cortex gustatif (Lodovichi & Belluscio, 2012 ; Spores et al., 2013).

Figure 5.22 Les récepteurs olfactifs sont les parties ressemblant à des cheveux qui s'étendent du bulbe olfactif à la membrane muqueuse de la cavité nasale.

La sensibilité des systèmes olfactifs varie énormément d'une espèce à l'autre. Nous pensons souvent que les chiens ont un système olfactif bien supérieur au nôtre, et en effet, les chiens peuvent faire des choses remarquables avec leur nez. Certaines preuves suggèrent que les chiens peuvent « sentir » de dangereuses baisses de glycémie ainsi que des tumeurs cancéreuses (Wells, 2010). Les capacités olfactives extraordinaires des chiens peuvent être dues à l'augmentation du nombre de gènes fonctionnels pour les récepteurs olfactifs (entre 800 et 1 200), par rapport aux moins de 400 observés chez les humains et les autres primates (Niimura et Nei, 2007).

De nombreuses espèces réagissent aux messages chimiques, appelés phéromones, envoyés par un autre individu (Wysocki et Preti, 2004). La communication phéromonale consiste souvent à fournir des informations sur l'état reproducteur d'un partenaire potentiel. Ainsi, par exemple, lorsqu'une femelle est prête à s'accoupler, elle sécrète des signaux phéromonaux qui attirent l'attention des rats mâles voisins. L'activation phéromonale est en fait un élément important du déclenchement du comportement sexuel chez le rat mâle (Furlow, 1996, 2012 ; Purvis et Haynes, 1972 ; Sachs, 1997). De nombreuses recherches (et controverses) ont également été menées sur les phéromones chez les humains (Comfort, 1971 ; Russell, 1976 ; Wolfgang-Kimball, 1992 ; Weller, 1998).

Toucher, thermoception et nociception

Un certain nombre de récepteurs sont répartis dans toute la peau pour répondre à divers stimuli liés au toucher (Figure 5.23). Ces récepteurs incluent les corpuscules de Meissner, les corpuscules de Pacini, les disques de Merkel et les corpuscules de Ruffini. Les corpuscules de Meissner réagissent à la pression et aux vibrations de basse fréquence, tandis que les corpuscules de Pacini détectent les pressions transitoires et les vibrations de haute fréquence. Les disques de Merkel réagissent à la légère pression, tandis que les corpuscules de Ruffini détectent les étirements (Abraira & Ginty, 2013).

Figure 5.23 Il existe de nombreux types de récepteurs sensoriels situés dans la peau, chacun étant adapté à des stimuli spécifiques liés au toucher.

En plus des récepteurs situés dans la peau, il existe également un certain nombre de terminaisons nerveuses libres qui remplissent des fonctions sensorielles. Ces terminaisons nerveuses répondent à différents types de stimuli liés au toucher et servent de récepteurs sensoriels à la fois pour la thermoception (perception de la température) et la nociception (un signal indiquant un danger potentiel et peut-être une douleur) (Garland, 2012 ; Petho et Reeh, 2012 ; Spray, 1986). Les informations sensorielles recueillies à partir des récepteurs et des terminaisons nerveuses libres remontent la moelle épinière et sont transmises aux régions de la moelle épinière, du thalamus et finalement au cortex somatosensoriel, situé dans le gyrus postcentral du lobe pariétal.

Perception de douleur

La douleur est une expérience désagréable qui implique à la fois des composantes physiques et psychologiques. La sensation de douleur est très adaptative, car elle nous fait prendre conscience d'une blessure et nous motive à nous éloigner de la cause de cette blessure. De plus, la douleur nous rend moins susceptibles de subir des blessures supplémentaires, car nous serons plus doux avec les parties du corps blessées.

D'une manière générale, la douleur peut être considérée comme étant de nature neuropathique ou inflammatoire. La douleur qui indique un type de lésion tissulaire est connue sous le nom de douleur inflammatoire. Dans certaines situations, la douleur résulte de dommages aux neurones du système nerveux périphérique ou central. En conséquence, les signaux de douleur envoyés au cerveau sont exagérés. Ce type de douleur est connu sous le nom de douleur neuropathique. Les multiples options de traitement pour soulager la douleur vont de la thérapie de relaxation à l'utilisation de médicaments analgésiques en passant par la stimulation cérébrale profonde. L'option de traitement la plus efficace pour une personne donnée dépendra d'un certain nombre de facteurs, notamment de la gravité et de la persistance de la douleur et de toute affection médicale/psychologique.

Certaines personnes naissent sans la capacité de ressentir de la douleur. Cette maladie génétique très rare est connue sous le nom d'insensibilité congénitale à la douleur (ou analgésie congénitale). Bien que les personnes atteintes d'analgésie congénitale puissent détecter des différences de température et de pression, elles ne ressentent pas de douleur. En conséquence, ils souffrent souvent de blessures importantes. Les jeunes enfants souffrent de graves blessures à la bouche et à la langue parce qu'ils se mordent à plusieurs reprises. Il n'est pas surprenant que les personnes atteintes de ce trouble aient une espérance de vie beaucoup plus courte en raison de leurs blessures et d'infections secondaires des sites lésés (National Library of Medicine des États-Unis, 2013).

Lien vers l'apprentissage

Regardez cette vidéo sur l'insensibilité congénitale à la douleur pour en savoir plus.

Le sens vestibulaire, la proprioception et la kinesthésie

Le sens vestibulaire contribue à notre capacité à maintenir l'équilibre et la posture corporelle. Comme le montre la Figure 5.24, les principaux organes sensoriels (utricule, saccule et les trois canaux semi-circulaires) de ce système sont situés à côté de la cochlée dans l'oreille interne. Les organes vestibulaires sont remplis de liquide et contiennent des cellules ciliées, similaires à celles que l'on trouve dans le système auditif, qui réagissent aux mouvements de la tête et aux forces gravitationnelles. Lorsque ces cellules ciliées sont stimulées, elles envoient des signaux au cerveau via le nerf vestibulaire. Bien que nous ne soyons pas conscients des informations sensorielles de notre système vestibulaire dans des circonstances normales, leur importance est évidente lorsque nous souffrons du mal des transports et/ou de vertiges liés à des infections de l'oreille interne (Khan et Chang, 2013).

Figure 5.24 Les principaux organes sensoriels du système vestibulaire sont situés à côté de la cochlée, dans l'oreille interne. Il s'agit notamment de l'utricule, du saccule et des trois canaux semi-circulaires (postérieur, supérieur et horizontal).

En plus de maintenir l'équilibre, le système vestibulaire recueille des informations essentielles au contrôle des mouvements et des réflexes qui déplacent diverses parties de notre corps afin de compenser les changements de position corporelle. Ainsi, la proprioception (perception de la position du corps) et la kinesthésie (perception du mouvement du corps dans l'espace) interagissent avec les informations fournies par le système vestibulaire.

Ces systèmes sensoriels recueillent également des informations à partir de récepteurs qui réagissent à l'étirement et à la tension des muscles, des articulations, de la peau et des tendons (Lackner et DiZio, 2005 ; Proske, 2006 ; Proske et Gandevia, 2012). Les informations proprioceptives et kinesthésiques sont transmises au cerveau par la colonne vertébrale. Outre le cervelet, plusieurs régions corticales reçoivent des informations et envoient des informations aux organes sensoriels des systèmes proprioceptif et kinesthésique.