Le système olfactif chez les mammifères est une structure d'une complexité fascinante, agissant comme le premier relais dans le traitement de l'information chimique environnementale. L'étude du bulbe olfactif (BO) permet de comprendre non seulement comment les organismes perçoivent leur monde, mais aussi comment le cerveau se renouvelle et s'adapte en permanence.
Structure anatomique et emplacement du bulbe olfactif
Le bulbe olfactif est une structure appariée, située dans la fosse crânienne antérieure, directement inférieure à la région orbitaire du lobe frontal. Il est situé latéralement par rapport à la crista galli et supérieurement à la lame criblée de l'os ethmoïde. Cette position stratégique lui permet de recevoir directement les axones des cellules réceptrices olfactives, qui prennent leur origine dans l'épithélium olfactif de la cavité nasale.
Ces neurones sensoriels primaires détectent les molécules odorantes dans le cadre du sens de l'odorat et projettent à travers la lame criblée pour faire synapse avec les cellules mitrales et les cellules en touffes (tuft) dans le bulbe olfactif. Chaque tractus olfactif se divise ensuite en deux bandes de fibres distinctes : la strie olfactive latérale et la strie olfactive médiale. La strie olfactive latérale est reliée au cortex piriforme, une région allocorticale phylogénétiquement plus ancienne du cerveau ventral antérieur, située près de l'amygdale et de l'hippocampe.
La neurogenèse dans le bulbe olfactif
Dans le bulbe olfactif de la souris, de nouvelles cellules se mettent en place de façon continue. Ce phénomène est illustré par une coupe sagittale d’un cerveau de rongeur. Les neuroblastes produits dans la zone sous-ventriculaire (ZSV) s’engagent dans un processus de différenciation neuronale tout en migrant vers le bulbe olfactif (BO) via la voie de migration rostrale (VMR). Une fois arrivés au niveau du bulbe olfactif, les nouveaux neurones s’intègrent au sein des réseaux neuronaux préexistants.
La ZSV est une véritable niche neurogénique constituée de 4 types cellulaires :
- Les cellules épendymaires (E) qui participent à la formation de la paroi des ventricules latéraux (VL).
- Les cellules souches de type B (se divisant lentement).
- Les cellules de type C (se divisant plus rapidement).
- Les neuroblastes (cellules de type A).
Dans cette niche, les cellules astrocytaires de type B établissent des contacts étroits avec l’ensemble des autres types cellulaires de la niche, ainsi qu’avec le milieu ventriculaire. Pour étudier ce processus, les cellules nouvellement produites sont identifiées grâce au marquage par la BrdU (bromo-désoxy-Uridine). Ces cellules marquées sont visibles sur des coupes de bulbes olfactifs. Pour chaque animal, différentes coupes successives sont faites, toujours dans les mêmes régions des bulbes olfactifs (coupe 1, 2 ou 3, d'avant en arrière). Après photographie de la lame histologique, un calque coloré est produit ; il délimite les différentes zones du bulbe olfactif et entoure chaque cellule marquée.
Codage de l'information olfactive
Les odeurs naturelles sont des mélanges complexes de plusieurs molécules, et la connaissance des stratégies de codage de ces mélanges nous semble nécessaire à la compréhension du fonctionnement du système olfactif. Au niveau du bulbe olfactif, l'information olfactive est rythmée chez le mammifère par la respiration. L'activité neuronale unitaire est caractérisée par son organisation au cours du cycle respiratoire (motif temporel).
Il a été démontré qu'au niveau cellulaire, le motif d'activité évoqué par un mélange est une moyenne pondérée des motifs évoqués par ses composants. Pour la majorité des cellules, un des composants est largement prépondérant sur l'autre. Cet effet de dominance bascule en général très rapidement d'un composant à l'autre lorsque leurs concentrations relatives changent. Au niveau bulbaire, les mélanges odorants sont représentés majoritairement par un codage parallèle de leurs composants, seule une petite proportion des cellules transmettant une information vraiment spécifique du mélange.
Déboulonner le mythe de l'odorat humain
Pendant longtemps, une croyance basée sur la taille modeste du bulbe olfactif de l'Homo sapiens a laissé penser que l'odorat humain était inférieur à celui des autres mammifères. Cette théorie a été véhiculée par le Français Paul Broca, un chirurgien et anthropologue du 19e siècle. Il écrivait, en 1879, que la faible proportion de la zone olfactive par rapport au reste du cerveau signifiait que les humains détenaient le libre arbitre et qu'ils n'avaient pas à dépendre de l'odorat pour survivre.
C'était même une conviction sociale que, pour être une personne raisonnable ou rationnelle, vous ne pouviez pas être dominé par l'odorat. L'odeur était liée à l'instinct animal. Cependant, après avoir étudié le système olfactif pendant 14 ans et analysé 150 ans de recherches, un scientifique américain, M. McGann, conclut que le flair humain n'a rien à envier à celui d'autres mammifères. Il n'existe en fait aucune preuve scientifique que la taille du bulbe olfactif influence les capacités olfactives.
Comment sent-on ?
Le bulbe olfactif humain, qui envoie des signaux à d'autres zones du cerveau pour identifier les odeurs, est assez gros et, surtout, contient un nombre semblable de neurones à celui des autres mammifères. Nous pouvons détecter et distinguer une gamme extraordinaire d'odeurs; nous sommes plus sensibles que les rongeurs et les chiens pour certaines odeurs. Il existe certainement des différences : les chiens sont meilleurs pour distinguer les différentes urines sur une borne d'incendie, tandis que les humains sont meilleurs pour distinguer les différentes odeurs du vin.
Pathologies du système olfactif
Le bon fonctionnement du bulbe olfactif est essentiel à la qualité de vie. Les pathologies les plus courantes affectant cette structure sont les dysfonctions olfactives telles que :
- L'anosmie (perte totale de l'odorat).
- L'hyposmie (diminution de l'odorat).
- La parosmie (perception erronée des odeurs).
- La phantosmie (perception d'odeurs absentes).
Ces troubles proviennent souvent d'une grande variété de causes, notamment des infections, des traumatismes ou des maladies neurodégénératives. Par ailleurs, des tumeurs peuvent affecter le bulbe olfactif, le plus souvent par compression. La compréhension de ces mécanismes, couplée à l'étude des bases neurobiologiques, demeure un champ de recherche actif pour la médecine moderne.