Nature = futur ! Publié le

Un nez bien inspiré

Qu’est-ce qu’une odeur ? Les chercheurs de l’Institut de Chimie de Nice étudient ce processus biologique et neurologique complexe pour mettre au point des nez artificiels et biomimétiques.

Un épisode de « Nature=futur ». 

Réalisation : Thomas Marie

Production : La Belle Société production / EPPDCSI-Universcience / MNHN / Ceebios / Ministère de la Transition écologique et solidaire / IRD / Région Nouvelle-Aquitaine / Région Sud / Région Bretagne / Communauté d’Agglomération Pays Basque / Institut des Futurs souhaitables / Université Côte d'Azur. Avec le soutien de l’ADEME, du Ministère de l’Enseignement supérieur, de la recherche et de l’innovation, CGDD, Via Occitanie, CNRS-INEE.

Année de production : 2019

Durée : 5min00

Un nez bien inspiré

Voix off début :

 La connaissance et la perception des odeurs sont fondamentales pour tous les êtres vivants.

Ce processus complexe commence à être de mieux en mieux décrypté par les chercheurs. Mais peut-on réussir à le copier et dans quel but ?

ITW Jérôme Golebiowski :

 On a le sentiment que la vision est prépondérante dans notre vie au quotidien, mais en fait on a une vraie acuité olfactive. On est équipé de manière spectaculairement importante pour percevoir les odeurs.

Donc les molécules sont captées, parce que déjà ce sont des molécules volatiles, donc ces molécules volatiles vont atteindre la cavité nasale, traverser cette cavité nasale pour atteindre ce qu’on appelle l’épithélium olfactif qui est la muqueuse olfactive. Elle est protégée par une fine couche d’eau.

Lorsque ces molécules vont donc être solubilisées dans cette couche d’eau, elles vont finir par migrer jusqu’à nos neurones olfactifs qui sont la seule partie de notre cerveau qui est exposée à l’air libre.

Le message, une fois que les neurones olfactifs ont fait leur travail, c’est-à-dire qu’ils ont détecté la présence de certaines molécules, ils vont envoyer leur information dans le bulbe olfactif.

Et la spécificité de la perception des odeurs, c’est que cette activation va directement se transmettre vers l’hippocampe et l’amygdale qui sont les deux zones de notre cerveau qui sont associées à la mémoire et à l’émotion, et donc percevoir une odeur, c’est surtout percevoir une émotion olfactive.

Les molécules, elles ont un mode d’activation qui est un peu particulier, qu’on appelle combinatoire. Une molécule va activer plusieurs récepteurs, pas tous, certains.

On va percevoir les odeurs à travers 400 types de récepteurs. Percevoir une odeur, c’est comme percevoir un accord musical sur un piano à 400 touches, et donc on peut imaginer le nombre immense virtuellement infini de symphonies qu’on peut faire sur un tel piano. Et donc reporter aux odeurs, ca nous donne la capacité de détecter un nombre impressionnant de molécules odorantes.

Voix off milieu :

Les scientifiques de l'Institut de Chimie de Nice cherchent à imiter le fonctionnement combinatoire des récepteurs olfactifs afin de mettre au point des nez artificiels plus performants et utiliser les odeurs pour de nouvelles applications.

ITW Jérôme Golebiowski :

Prédire l’odeur à partir de sa structure, ce sera le Graal de ce qu’on est en train de développer. On parle de nez computationnel et éventuellement bio-inspiré puisqu’en fait tout ce qu’on fait sur l’ordinateur, c’est de reproduire la structure tridimensionnelle de ces 400 récepteurs exactement comme des serrures.

Et puis, on va représenter les molécules en en regardant dans quelle mesure les molécules vont activer ces récepteurs exactement comme des clefs. Et donc, en fait, on reproduit l’activation combinatoire d’une molécule sur les récepteurs olfactifs.

À travers notre interaction avec la société Aryballe, on travaille sur le développement du Néose parce que le Néose est le prototype du biomimétisme. Il reproduit de manière électronique et biologique le fonctionnement d’un nez humain.

Donc ces molécules odorantes, comme chez nous elles viennent sur des récepteurs olfactifs, dans le néose, elles viennent s’accrocher sur une petite centaine de capteurs biologiques différents. Et leur activation va être détectée par la machine. Il y a un mécanisme de comparaison : le fait d’avoir des activations différentielles va être associé à une base de données d’apprentissage comme le café, la vanille ou l’ammoniaque par exemple.

Donc les applications potentielles de ce Néose, de ce nez biomimétique, c’est l’identification de certains composés spécifiques dans le cas de contrôle qualité par exemple. Donc ca peut être le cas dans l’agroalimentaire où on va s’assurer de la qualité de certains aliments. Ou on peut aussi aller chercher des odeurs qui associées qui à des systèmes potentiellement dangereux qu’on souhaite éviter, dans le cadre qui n’est pas un contrôle qualité, mais plutôt un contrôle sécurité.

Une autre application de la perception des odeurs qui est vraiment impressionnante et dans laquelle on met beaucoup d’espoirs, c’est le diagnostic médical parce ce qu’il y a certaines pathologies qui sont associées à des odeurs particulières.

On a pu identifier, par exemple, que dans le cas du cancer du sein, il y avait des odeurs particulières qui étaient développées par les patientes. Et c’est aussi le cas par exemple, on a quelques exemples pour Alzheimer ou Parkinson.

Et donc on peut imaginer qu’avec ce type de capteurs extrêmement précis, on serait en mesure de faire des diagnostics beaucoup plus précoces qu’à l’heure actuelle. C’est un diagnostic qui est non invasif, donc il est extrêmement facile à mettre en œuvre parce ce que rapide et puis on vient pas perturbé les patients. Tout ce qu’on cherche à faire c’est capturer les volatiles qu’ils sont en train d’émettre.

Voix off fin :

Mieux analyser une odeur, mieux la détecter ou en comprendre parfaitement les effets sur les organismes vivants permettra donc demain de mieux nous nourrir, mieux nous protéger et mieux nous soigner.

Réalisation : Thomas Marie

Production : La Belle Société production / EPPDCSI-Universcience / MNHN / Ceebios / Ministère de la Transition écologique et solidaire / IRD / Région Nouvelle-Aquitaine / Région Sud / Région Bretagne / Communauté d’Agglomération Pays Basque / Institut des Futurs souhaitables / Université Côte d'Azur. Avec le soutien de l’ADEME, du Ministère de l’Enseignement supérieur, de la recherche et de l’innovation, CGDD, Via Occitanie, CNRS-INEE.

Année de production : 2019

Durée : 5min00