Vous vous penchez. Vous inspirez. Le cerveau décide si le cantaloup est mûr ou si le lait est aigre.
Une souris fait cela aussi, mais plus rapidement. Frénétiquement même.
Une nouvelle recherche de l’Université Northwestern suggère que malgré la différence de vitesse, la machinerie neuronale située en dessous est presque identique. Il ne s’agit pas seulement de renifler. C’est une question de timing.
Deux études publiées dans Science Advances révèlent que la façon dont les humains et les souris traitent les odeurs repose sur un système conservé au cours de l’évolution. Les souris peuvent exécuter des reniflements uniques et intentionnels. Les humains, même s’ils respirent lentement, génèrent les mêmes rythmes cérébraux que ceux utilisés par les rongeurs lorsqu’ils reniflent rapidement.
Ce n’est pas seulement une curiosité académique. Cela change notre façon de voir le déclin neurologique.
La logique évolutive derrière l’olfaction partagée
Le cerveau traite l’odorat comme une décision active et non comme une réception passive.
Les animaux contrôlent le flux de molécules odorantes. Ils dictent le timing. C’est important car si vous ne contrôlez pas les apports, vous ne contrôlez pas les données.
Les rongeurs sont réputés pour leur capacité à renifler rapidement. Les humains ? Nous reniflons peut-être une fois toutes les quelques secondes. C’est lent en comparaison. Pendant des années, les scientifiques se sont demandés : comment un humain peut-il identifier une odeur aussi rapidement et précisément qu’une souris s’il échantillonne l’air dix fois plus lentement ?
Les équipes du Nord-Ouest ont abordé ce puzzle depuis les extrémités opposées de l’arbre des mammifères.
Un groupe a étudié les souris. Ils les regardèrent manipuler la nourriture, la porter à leur nez et faire une pause. Ce n’étaient pas des recherches effrénées. C’étaient des respirations uniques et délibérées.
L’autre groupe a enregistré directement à partir de bulbes olfactifs humains. Ce sont ces structures qui reçoivent les premiers signaux neuronaux du nez.
Les résultats ont convergé. Le timing est le même. Le mécanisme est partagé.
« La vraie similitude, c’est ce simple reniflement… c’est volontaire ; ils le font exprès. » — John M. Barrett, Université Northwestern
Reniflements simples adroits chez la souris
L’étude sur la souris a commencé avec quelque chose que vous pourriez facilement manquer.
Les chercheurs dirigés par Gordon M. G. Shepherd ont utilisé un système robotique multi-caméras pour suivre les souris en mouvement libre. Ils cherchaient les moments où les animaux s’arrêtaient et portaient de la nourriture à leur nez.
Au lieu de l’échantillonnage rapide habituel, les souris ont pris une respiration soigneusement chronométrée.
Cela ressemblait à une inspection. Une vérification rapide avant de s’engager dans la morsure.
Lorsque la nourriture n’était pas attrayante, le reniflement était plus fort. Mais l’odeur à elle seule ne l’a pas déclenché. Si les chercheurs ont aveuglé les souris, ils ont quand même procédé au reniflage. Cela ne s’est arrêté que lorsque le cortex moteur a été réduit au silence.
Cela prouve que le comportement est proactif et non réflexif. Les souris choisissent de renifler.
“Il s’avère que les souris choisissent d’effectuer ces “vérifications olfactives” rapides… plutôt que d’être passivement incitées à renifler. Mang Gao
C’est la première fois qu’un tel reniflement intentionnel et non réflexif est documenté chez des rongeurs lors d’une recherche de nourriture naturelle. Cela reflète l’acte humain consistant à porter la nourriture au nez pour l’évaluer.
Oscillations thêta : le signal de l’odorat humain
Si les souris utilisent des reniflements rapides pour piloter leur traitement olfactif, les humains utilisent autre chose.
L’étude humaine, dirigée par Christina Zelano et Andrew Sheriff, a enregistré l’activité des bulbes olfactifs de volontaires. Ils ont demandé aux participants de prendre une seule respiration intentionnelle.
Cette seule inhalation a déclenché des ondes cérébrales basse fréquence. Oscillations thêta. Plus précisément, les rythmes compris entre 2 et 8 Hz.
Il s’agit de la gamme de fréquences exacte que les rongeurs utilisent pour renifler rapidement.
Chez la souris, le reniflement et l’onde thêta sont fusionnés. Ils sont presque impossibles à distinguer. La respiration est le rythme.
Chez l’homme, la respiration est plus lente. Mais l’onde thêta persiste. Il organise les sursauts d’activité neuronale les plus rapides au sein d’une seule respiration. Une inspiration lente active plusieurs cycles de traitement internes. Le cerveau divise les données, analyse l’odeur et prend une décision, le tout en l’espace d’une seule respiration.
Le cerveau humain compresse la même structure temporelle en une action physique plus lente.
“Chez les humains, le taux de reniflement plus lent les sépare [reniflage et thêta], révélant l’oscillation thêta comme distincte.” — Qiaohan Yang
Cela confirme que la façon dont les humains et les souris traitent les odeurs est régie par les mêmes fenêtres temporelles sous-jacentes, même si l’exécution physique diffère considérablement.
Pourquoi c’est important pour la détection des maladies
Comprendre les circuits olfactifs sains est le seul moyen de détecter leurs défaillances.
Les changements dans le comportement de reniflement sont depuis longtemps associés aux maladies neurodégénératives. L’autisme, la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson présentent toutes des altérations de la fonction olfactive.
Si la machinerie neuronale sous-jacente est conservée d’une espèce à l’autre, les perturbations de ces rythmes partagés pourraient alors constituer des biomarqueurs précoces de pathologie.
“Savoir que nous avons cet ensemble de mécanismes évolutifs nous aide à comprendre… comment ils échouent en pathologie. Andrew Sheriff
Nous ne parlons pas de deux systèmes distincts. Nous examinons un système ancien, adapté à différents rythmes respiratoires. Les souris le font fonctionner à des régimes élevés. Les humains le ralentissent mais gardent le moteur central intact.
Cette conception commune suggère que la manière dont nous recueillons des informations par l’odorat est fondamentale pour notre survie en tant que mammifères. Il détermine ce que nous mangeons, ce que nous évitons et quand nous bougeons.
La souris vérifie la miette. L’humain vérifie le melon. Le cerveau fait le reste.
