Les parfums – mystère prometteur, intrigue et frissons interdits – sont mélangés par des maîtres parfumeurs, leurs recettes gardées secrètes. Dans une nouvelle étude sur l’odorat, les chercheurs du Weizmann Institute of Science ont réussi à éliminer une grande partie du mystère des mélanges même complexes d’odorants, non pas en découvrant leurs ingrédients secrets and techniques, mais en enregistrant et en cartographiant la façon dont ils sont perçus. Les scientifiques peuvent désormais prédire l’odeur de tout odorant complexe à partir de sa seule structure moléculaire. Cette étude peut non seulement révolutionner le monde fermé de la parfumerie, mais aboutir à terme à la capacité de numériser et de reproduire les odeurs sur commande. Le cadre proposé pour les odeurs, créé par des neurobiologistes, des informaticiens et un maître-parfumeur, et financé par une initiative européenne pour les futures systems émergentes (FET-Open up), a été publié dans Character.




« Le défi de tracer les odeurs de manière organisée et logique a été proposé pour la première fois par Alexander Graham Bell il y a furthermore de 100 ans », explique le professeur Noam Sobel du département de neurobiologie de l’Institut. Bell a jeté le gant: « Nous avons de très nombreuses sortes d’odeurs différentes, de l’odeur des violettes et des roses jusqu’à l’asafoetida. Mais tant que vous ne pourrez pas mesurer leurs ressemblances et leurs différences, vous ne pouvez avoir aucune science de l’odeur. » Ce défi était resté sans resolution jusqu’à présent.

Relever un défi vieux de 100 ans pourrait ouvrir la voie aux arômes numériques

Ce défi centenaire a en effet mis en évidence la difficulté à intégrer les odeurs dans un système logique: il y a des tens of millions de récepteurs d’odeurs dans notre nez, constitués de centaines de sous-sorts différents, chacun formé pour détecter des caractéristiques moléculaires particulières. Notre cerveau perçoit potentiellement des hundreds of thousands d’odeurs dans lesquelles ces molécules uniques sont mélangées et mélangées à des intensités variables. Ainsi, la cartographie de ces informations a été un défi. Mais Sobel et ses collègues, dirigés par l’étudiant diplômé Aharon Ravia et le Dr Kobi Snitz, ont découvert qu’il y avait un ordre sous-jacent aux odeurs. Ils sont arrivés à cette conclusion en adoptant le principle de Bell – à savoir décrire non pas les odeurs elles-mêmes, mais plutôt les relations entre les odeurs telles qu’elles sont perçues.


Dans une série d’expériences, l’équipe a présenté aux individuals volontaires des paires d’odeurs et leur a demandé d’évaluer ces odeurs en fonction de la similitude des deux, en classant les paires sur une échelle de similitude allant de « identique » à « extrêmement différente ». Dans l’expérience initiale, l’équipe a créé 14 mélanges aromatiques, chacun composé d’environ 10 composants moléculaires, et les a présentés deux à la fois à près de 200 volontaires, de sorte qu’à la fin de l’expérience, chaque volontaire avait évalué 95 paires.

Pour traduire la base de données résultante de milliers d’évaluations de similitude perceptuelle rapportées en une mise en site utile, l’équipe a affiné une mesure physico-chimique qu’elle avait précédemment développée. Dans ce calcul, chaque odorant est représenté par un seul vecteur qui blend 21 mesures physiques (polarité, poids moléculaire, and so forth.). Pour comparer deux odorants, chacun représenté par un vecteur, l’angle entre les vecteurs est pris pour refléter la similitude perceptuelle entre eux. Une paire d’odeurs avec une distance d’angle faible entre eux est prédite similaire, ceux avec une distance d’angle élevé entre eux sont prédits différents.

Pour tester ce modèle, l’équipe l’a d’abord appliqué à des données collectées par d’autres, principalement une vaste étude sur la discrimination des odeurs par Bushdid et ses collègues du laboratoire du professeur Leslie Vosshall du Rockefeller Institute à New York. L’équipe Weizmann a constaté que leur modèle et leurs mesures prédisaient avec précision les résultats de Bushdid: les odorants avec une faible distance angulaire entre eux étaient difficiles à distinguer les odeurs avec une distance angulaire élevée entre elles étaient faciles à distinguer. Encouragée par le modèle prédisant avec précision les données collectées par d’autres, l’équipe a continué à se tester.

L’équipe a concocté de nouveaux parfums et a invité un nouveau groupe de volontaires à les sentir, en utilisant à nouveau leur méthode pour prédire remark cet ensemble de participants évaluerait les paires – dans un premier temps 14 nouveaux mélanges, puis, dans l’expérience suivante, 100 mélanges. Le modèle a fonctionné exceptionnellement bien. En fait, les résultats étaient similaires à ceux de la perception des couleurs – des informations sensorielles fondées sur des paramètres bien définis. Cela était particulièrement surprenant étant donné que chaque individu a probablement un complément distinctive de sous-varieties de récepteurs de l’odorat, qui peuvent varier jusqu’à 30% d’un individu à l’autre.

Étant donné que la « carte des odeurs » ou « métrique » prédit la similitude de deux substances odorantes quelconques, elle peut également être utilisée pour prédire l’odeur ultime d’un odorant. Par exemple, tout nouvel odorant qui se trouve à moins de, 05 radian de la banane sentira exactement la banane. Au fur et à mesure que le nouvel odorant s’éloigne de la banane, il sentira la banane, et au-delà d’une certaine length, il cessera de ressembler à la banane.

L’équipe développe actuellement un outil World wide web. Cet ensemble d’outils prédit non seulement l’odeur d’un nouvel odorant, mais peut également synthétiser les odorants par conception. Par exemple, on peut prendre n’importe quel parfum avec un ensemble d’ingrédients connu, et en utilisant la carte et la métrique, générer un nouveau parfum sans composants en commun avec le parfum authentic, mais avec exactement la même odeur. De telles créations en eyesight des couleurs, à savoir des compositions spectrales non superposées qui génèrent la même couleur perçue, sont appelées métamères de couleur, et ici l’équipe a généré des métamères olfactifs.

Les résultats de l’étude sont une étape importante vers la réalisation d’une vision du professeur David Harel du Département d’informatique et de mathématiques appliquées, qui est également vice-président de l’Académie israélienne des sciences et des sciences humaines et qui était co-auteur de l’étude: Enabling ordinateurs pour numériser et reproduire les odeurs. En additionally, bien sûr donner aux ordinateurs la possibilité d’interpréter les odeurs de la manière dont les humains le font pourrait avoir un affect sur la surveillance de l’environnement et les industries biomédicale et alimentaire., pour n’en nommer que quelques-uns. Pourtant, le maître parfumeur Christophe Laudamiel, qui est également co-auteur de l’étude, remarque qu’il n’est pas encore préoccupé par son métier.

Sobel conclut: « Il y a 100 ans, Alexander Graham Bell a posé un défi. Nous y avons maintenant répondu: la length entre la rose et le violet est de, 202 radians (ils se ressemblent à length), la distance entre le violet et l’asafoetida est de, 5 radians (ils sont très différent), et la différence entre la rose et l’asafoetida est de, 565 radians (ils sont encore plus différents). Nous avons converti les percepts d’odeur en nombres, et cela devrait en effet faire progresser la science de l’odeur. «