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Cerveau et représentation des odeurs
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Gabriel Gandolfo
MCU Université Côte d’Azur

L’odorat, avec le goût, fait partie des sens chimiques, les plus anciens des cinq sens dits extéroceptifs, qui renseignent le système nerveux sur le milieu environnemental : la vie étant apparue dans l’eau, les premiers organismes vivants étaient donc aquatiques et avaient besoin d’être informés sur les molécules présentes dans l’eau. C’est dire que l’émergence de l’odorat remonte au tout début de l’évolution des espèces, et même si on a cru perdre beaucoup de ses fonctionnalités chez l’Homme moderne, essentiellement parce qu’il a été négligé au profit des autres sens, voire dénigré par les savants (de Buffon à Broca) au motif qu’il ne serait qu’un reliquat de notre animalité, ne revêtant plus alors qu’un vague intérêt hédonique, il n’en demeure pas moins l’un de nos sens les plus ancestraux, ancré dans l’inconscient collectif jungien. Une brutale prise de conscience des rôles pluriels de l’odorat a cependant eu lieu à la faveur des conséquences de l’anosmie (perte de l’odorat) provoquée par la récente pandémie au Covid-19 : impact sur la nutrition, sur la vie affective et émotionnelle, sur les interactions sociales notamment, avec risques pathogéniques (allant de la dénutrition à la dépression). Redécouvrir son importance au moyen d’expérimentations olfactives ludiques devient ainsi un projet fort intéressant surtout si on le lie à la perception multisensorielle du cerveau, avec entre autres l’audition et la vision.

Tout commence par la réception de molécules volatiles souvent complexes au niveau de l’épithélium olfactif qui, comme son étymologie l’indique, est un revêtement tissulaire recouvrant la surface nasale interne : il contient des récepteurs (du latin recipere = qui reçoit) de différents types (on en dénombre au moins 400 types chez l’Homme soit plus que chez l’Abeille butineuse mais moins que chez le Chien à l’odorat très performant) : ce sont les cils olfactifs en contact direct avec l’air inspiré et qui sont formés par les extrémités dendritiques de neurones bipolaires dont le corps cellulaire projette un axone dans le bulbe olfactif situé juste sous le cortex cérébral dit orbitofrontal (car se situant au-dessus des orbites des yeux). Le rôle du bulbe olfactif est de coder de façon combinatoire, après les avoir intégrées, toutes les informations sur les molécules odoriférantes provenant des différents récepteurs olfactifs pour transmettre les messages nerveux au cerveau (cortex piriforme) par le nerf olfactif formé par les axones des deutoneurones bulbaires (neurones de second niveau : contrairement aux autres modalités sensorielles nécessitant plusieurs relais neuronaux, l’olfaction, avec seulement ses deux niveaux, épithélial et bulbaire, est le plus court, donc le plus rapide, des systèmes d’information parvenant au cerveau). A noter que les protoneurones (du premier niveau donc) épithéliaux sont les seuls (avec ceux de l’hippocampe, une structure interne du cerveau impliquée dans le processus de mémorisation) à présenter chez l’adulte une neurogenèse permanente : ils se renouvellent à partir des cellules-souches toutes les six semaines environ, ce qui explique la possibilité d’une rééducation olfactive même après une anosmie. Mais à ce niveau, nous ne sommes qu’à la sensation (« je sens quelque chose ») et incapables d’identifier une odeur précise, qui ne le sera qu’au niveau du cerveau, lequel interprète la sensation en la transformant en perception. En clair, c’est le cerveau qui « crée » l’odeur (il peut être ainsi responsable d’un curieux dysfonctionnement nommé hallucination olfactive : le sujet « sent » alors des odeurs qui n’existent que mentalement, sans aucune réalité physique). Comment s’effectue ce passage de la sensation à la perception ? Plusieurs structures cérébrales sont concernées.

Le système limbique du cerveau comprend plusieurs structures impliquées dans la vie affective et émotionnelle. La voie hédonique, qui est responsable de la sensation de plaisir ou de déplaisir (« cela sent bon ou pas ») permet l’appréciation selon laquelle ce que l’on ressent nous est agréable ou désagréable, ce qui conditionnera notre attraction ou notre répulsion. L’hippocampe, impliqué dans la mémoire, est, en quelque sorte, le gardien de nos souvenirs, olfactifs entre autres (« j’ai déjà senti cela »), et confère donc le caractère de familiarité à la sensation olfactive autrement dit permet de la catégoriser (« cela sent le poisson, les sous-bois ou… les égouts ! »), dès lors qu’un choc émotionnel se produit dans l’amygdale : c’est la fameuse madeleine de Proust. Mais cette représentation mentale ne sera complète qu’avec l’aide du cortex orbitofrontal qui convoque intégration des informations et imagination pour faire entrer dans le champ de la conscience ce qui sera une odeur parfaitement identifiée.

On vient de décrire la perception unimodale (qui ne fait intervenir qu’une seule modalité sensorielle) des odeurs. En réalité, notre cerveau perçoit plusieurs sensations à la fois : c’est la perception plurimodale ou synesthésique. Par exemple, quand on mange, la flaveur combine les sensations provenant de l’odorat, du goût (dont l’addition donne la saveur) mais aussi de la somesthésie (littéralement la sensibilité générale du corps et qui concerne ici les informations sur la température et la texture de l’aliment). L’aspect visuel de la préparation culinaire est loin d’être négligeable et si vous la dégustez en écoutant de la musique (les banquets, de toute antiquité, ont toujours étaient accompagnés par des musiciens, des chanteurs, des danseurs), vous obtenez alors l’exemple le plus complet de synesthésie qui sollicite l’ensemble de nos cinq sens extéroceptifs dont le carambolage émotionnel est le fondement même de cette synesthésie : le plaisir n’est plus simplement physique (saisir avec les mains, couper avec un couteau, tenir la fourchette ou la cuillère) mais devient pulsionnel (on est littéralement poussé à admirer, sentir, goûter) et idéologique (tradition socioculturelle).

Entrent alors en jeu toutes les aires corticales associatives (qui, comme leur nom l’indique, associent les informations provenant des différentes modalités sensorielles et de la sphère émotionnelle) notamment celles impliquées dans la prise de décision (aires psychogènes frontales) afin de tenir la conduite comportementale la plus adaptée (les zones prémotrices d’association se situant aussi dans le cortex frontal). Dès lors que la motricité est engagée, ce sont d’autres récepteurs qui sont sollicités : ceux de la proprioception qui renseignent le cerveau sur la position spatiale du corps, des membres notamment, autrement dit sur la posture et les mouvements en cours d’exécution.

Cela illustre parfaitement la vie de relation avec le milieu environnant, qui est plurisensorielle et se fonde sur une boucle fonctionnelle perception-action (toute perception nous pousse à agir et toute action nécessite une perception préalable), laquelle est sous le contrôle du système nerveux central (ensemble formé par le cerveau, le tronc cérébral et la moelle épinière). Le contexte émotionnel influe alors sur le système nerveux autonome (ou neurovégétatif) qui contrôle le fonctionnement de nos organes internes, notamment les rythmes cardiaque et respiratoire ainsi que la tension artérielle, mais joue aussi sur le système endocrinien (libération d’hormones du plaisir ou de stress selon le cas) ce qui peut expliquer un effet relaxant ou au contraire exaltant en fonction des émotions ressenties. C’est cette boucle perception-action qui sera testée par le protocole expérimental proposé présentement.