Béatrice Garnier Le parfum délicat du jasmin est un délice pour les sens. Le parfum sucré est populaire dans les thés, les parfums et les pots-pourris. Mais prenez une bouffée d’huile essentielle concentrée, et l’arôme agréable devient presque écoeurant. En effet, une partie de l’odeur de la fleur provient du composé scatole, un composant significant de l’odeur fécale.
Notre sens de l’odorat est clairement un processus complexe il implique des centaines de récepteurs olfactifs différents travaillant de live performance. Additionally une odeur stimule un neurone particulier, additionally il envoie de signaux électriques au cerveau. Mais des chercheurs de l’UC Santa Barbara ont découvert que ces neurones se taisent lorsqu’une odeur dépasse un selected seuil. Remarquablement, cela faisait partie intégrante de la façon dont le cerveau reconnaissait chaque odeur. “C’est une fonctionnalité, ce n’est pas un bogue”, a déclaré Matthieu Louis, professeur agrégé au Département de biologie moléculaire, cellulaire et du développement.
La découverte paradoxale, publiée dans Science Innovations, bouscule notre compréhension de l’olfaction. “La même odeur peut être représentée par des modèles très différents de neurones sensoriels olfactifs actifs à différentes concentrations”, a déclaré Louis. “Cela pourrait expliquer pourquoi certaines odeurs peuvent être perçues comme très différentes de nous à des concentrations faibles, moyennes et très élevées.”
Les humains ont plusieurs hundreds of thousands de neurones sensoriels dans notre nez, et chacun d’eux possède un variety de récepteur olfactif. Au full, nous avons environ 400 forms de récepteurs différents avec une sensibilité qui se chevauche. Chaque composé chimique est comme une chaussure différente que le récepteur essaie. Certaines chaussures sont bien ajustées, d’autres bien, d’autres pas du tout. Un meilleur ajustement produit une réponse in addition forte du récepteur. L’augmentation de la focus d’une odeur recrute des neurones dotés de récepteurs moins sensibles à cette material. Notre cerveau utilise la combinaison de neurones activés pour distinguer les odeurs.
Les scientifiques pensaient que les neurones atteindraient effectivement un maximum au-dessus de certaines concentrations d’odeurs, auquel cas leur activité plafonnerait. Mais l’équipe dirigée par l’étudiant diplômé de Louis, David Tadres, a découvert exactement le contraire : les neurones se taisent en fait au-dessus d’un sure niveau, les in addition sensibles tombant en premier.
Un modèle simple
Les larves de mouches des fruits constituent un modèle idéal pour l’étude de l’olfaction. Ils ont autant de varieties de récepteurs olfactifs que de neurones sensoriels, à savoir 21. Cette correspondance biunivoque permet de tester simplement ce que fait chaque neurone.
Pour l’étude, Tadres a examiné des larves avec une mutation qui a entièrement éliminé leur sens de l’odorat. Il a ensuite réactivé sélectivement ce sens dans un seul neurone sensoriel, permettant aux larves de ne détecter que les odeurs qui activaient ce récepteur spécifique. Il les plaça à côté d’une supply d’odeur et les regarda.
Même avec un seul canal olfactif fonctionnel, les larves pouvaient toujours se déplacer vers l’odeur la as well as forte. Mais remarquablement, ils se sont arrêtés à une certaine distance de la source, et l’ont simplement encerclée sur une orbite fixe.
Intrigué par ce comportement, Tadres a utilisé des électrodes pour mesurer l’activité du neurone sensoriel. Comme prévu, la signalisation a augmenté à mesure que l’odeur devenait in addition concentrée. Mais plutôt que de plafonner au-dessus d’un sure niveau, l’activité s’est effondrée à zéro. C’est pourquoi les larves mutantes ont encerclé la resource de l’odeur au-dessus d’une certaine concentration, l’odeur a tout simplement disparu.
“Le silence du neurone sensoriel olfactif pourrait facilement expliquer le comportement circulaire, qui était mystérieux auparavant”, a déclaré Tadres. “A partir de là.”
Les chercheurs savaient qu’une stimulation abnormal peut provoquer le silence des nerfs. Cependant, le consensus était que ce kind de surcharge ne se produit pas dans des problems naturelles et saines. En effet, cette réponse est associée à des problèmes comme l’épilepsie lorsqu’elle se produit dans le cerveau central. Mais lorsque Tadres l’a observé affectant le comportement des larves, il a suspecté qu’il ne s’agissait pas simplement d’un artefact de l’expérience.
Un modèle mathématique
Tadres et Louis ont commencé à enquêter sur la bring about du bloc de dépolarisation. Pour obtenir de l’aide, ils ont contacté le professeur Jeff Moehlis, directeur du département de génie mécanique, et le doctorant de Louis, Philip Wong (co-dirigé par Moehlis), qui ont commencé à construire un modèle mathématique du système.
La rigidity à travers la membrane d’un neurone peut être décrite par un système d’équations. Ce modèle a été une découverte révolutionnaire en 1952 et a valu un prix Nobel à ses découvreurs, Alan Hodgkin et Andrew Huxley. Pour cette étude de cas, Wong a ajouté une représentation mathématique du récepteur odorant, le “déclencheur” qui initie le reste du modèle. Il a également inclus une modification du domaine de la recherche sur l’épilepsie dans laquelle une stimulation élevée désactive certains canaux ioniques dans la membrane cellulaire, empêchant un neurone de se déclencher.
Le modèle de Wong a pu ajuster et prédire les mesures de Tadres de l’activité électrique du neurone. “Cela a été très utile auto les données d’électrophysiologie étaient difficiles à collecter et très longues à analyser”, a déclaré Wong.
En additionally de corroborer les résultats expérimentaux, le modèle manual l’équipe alors qu’elle go on d’étudier cet effet. “Ce modèle peut nous dire exactement comment chaque neurone réagit à différentes odeurs”, a déclaré Wong.
Le succès du modèle indique une source attainable du bloc de dépolarisation : un canal ionique spécifique présent dans les neurones du règne animal. Si cela est vrai. L’équipe espère valider cette hypothèse dans une prochaine étude.
De furthermore. La mesure de la tension des neurones des larves l’a confirmé. En descendant, le neurone ne s’est pas réactivé en dessous du seuil où il s’était tu. En fait, il est resté en grande partie silencieux jusqu’à ce que la concentration d’odeurs revienne à zéro avant de reprendre une activité normale.
Un meilleur système pour l’odorat
Cette étude a démontré que des concentrations élevées d’odeurs peuvent faire taire les récepteurs les moreover sensibles. Ce résultat contre-intuitif marque un changement fondamental dans notre compréhension de l’odorat. “Au fur et à mesure que vous augmentez la concentration d’une odeur, vous commencerez à recruter de in addition en plus de récepteurs odorants qui ne sont pas aussi sensibles à ce composé”, a expliqué Louis. “Et donc, l’opinion commune jusqu’à notre travail était que vous continuiez à ajouter des récepteurs odorants actifs à l’image.”
Cela a du sens, jusqu’à ce que vous considériez le système dans son ensemble. Si tel était le cas, alors un composé devrait activer à peu près tous les récepteurs au-dessus d’un sure niveau. “Il vous serait donc unachievable de faire la difference entre deux odeurs différentes à des concentrations très élevées”, a déclaré Tadres. “Et ce n’est clairement pas le cas.”
Le fait que certains neurones sensoriels abandonnent alors que d’autres se joignent à eux pourrait aider à préserver la distinction entre les odeurs à des concentrations élevées. Et cela pourrait s’avérer important pour la survie. Cela pourrait empêcher les poisons et les nutriments qui partagent certains composés de sentir la même chose lorsque vous en prenez une grande bouffée.
Cela pourrait également avoir des conséquences sur la façon dont nous percevons les odeurs. “Nous supposons que la suppression successive de neurones sensoriels olfactifs à haute sensibilité revient à supprimer la racine d’un accord musical”, a déclaré Louis. “Cette omission de la fondamentale va modifier la façon dont votre cerveau perçoit l’accord associé à un ensemble de notes. Cela va lui donner un sens différent.”
Une subtile take note florale suggère qu’un verger est peut-être en fleurs à proximité, une information utile pour un animal affamé. Pendant ce temps, les mêmes composés à des concentrations additionally élevées pourraient produire la maturité piquante des fruits en décomposition ou même des eaux usées : quelque selected qu’il vaut mieux éviter. Des études comme celle-ci révèlent de moreover en as well as de complexités à notre odorat, qui a évolué pour nous aider à naviguer dans un paysage chimique tout aussi complexe.
