Un odorat normal… en l’absence de bulbe olfactif
Une équipe israélienne rapporte avoir identifié deux femmes dotées d’un sens de l’odorat normal alors qu’elles sont apparemment dépourvues de bulbe olfactif, structure située à la base du cerveau qui achemine l’information olfactive.
normal alors qu’elles sont apparemment dépourvues de bulbe olfactif, structure située à la base du cerveau qui achemine l’information olfactive. Les molécules odorantes sont de petite taille ce qui leur permet d’être captées par les cellules olfactives (épithélium olfactif) situées dans les cavités nasales. Le signal chimique véhiculé par la molécule odorante est alors transformé en influx nerveux. Les neurones de l’épithélium olfactif envoient leurs prolongements (axones) dans les deux bulbes olfactifs se trouvant à la base du cerveau. Ceux-ci renferment des structures appelées glomérules. Les fibres nerveuses issues des glomérules transmettent alors l’information au cerveau, au niveau d’une région appelée cortex piriforme. Une fois traitée, cette information est envoyée à de nombreuses autres régions du cerveau (cortex orbitofrontal, amygdale, hypothalamus, insula, cortex entorhinal, hippocampe). On comprend dès lors que toute lésion du bulbe olfactif devrait avoir de sérieuses conséquences sur l’odorat et que son absence devrait entraîner la perte totale de toute capacité olfactive. Ce n’est pourtant pas ce qu’ont observé Tali Weiss et Noam Sobel et leurs collègues de l’Institut Weizmann des Sciences (Rehovot, Israël) lors de leur collaboration avec des chercheurs de l’université de Melbourne (Australie). Une observation clinique fortuite Tout commence lorsque ces spécialistes en imagerie cérébrale et neurobiologie recherchent des sujets témoins ayant une fonction olfactive normale pour un projet reposant sur l’imagerie par résonance magnétique (IRM). Contre toute attente, ils découvrent sur les images IRM, qu’un des sujets ne possède apparemment pas de bulbe olfactif contrairement aux autres participants. Cette femme de 29 ans est par ailleurs gauchère. Bien décidés à étudier plus à fond cette bien étrange patiente, les chercheurs décident de comparer les images IRM de cette femme avec celles d’une autre patiente de 33 ans souffrant d’anosmie congénitale (incapacité totale à percevoir les odeurs depuis sa naissance du fait d’une absence de bulbe olfactif). Ils comparent également les images IRM de la patiente n’ayant pas de bulbe olfactif à celles d’une cohorte de jeunes femmes (âge moyen 25,9 ans) n’ayant aucun trouble de l’odorat, avec des bulbes olfactifs visibles sur les clichés mais qui, comme la patiente, sont gauchères. Ainsi, celles-ci constituent donc un groupe témoin (volontaires sains). Les chercheurs ne sont pas au bout de leur surprise. En effet, ils vont découvrir qu’une des participantes de la cohorte témoin est également dépourvue de bulbe olfactif. Agée de 26 ans, cette personne est également gauchère. Bulbes olfactifs inexistants à l’IRM L’IRM de ces trois femmes montre par ailleurs, à droite et à gauche, une moindre profondeur du sillon olfactif du lobe frontal par rapport à celle observée normalement. Or, sa profondeur dépend de l’existence du bulbe olfactif. Les chercheurs comparent alors à l’IRM le volume des bulbes olfactifs de la patiente présentant une anosmie congénitale et ceux des deux femmes chez lesquelles les bulbes sont absents mais bénéficiant pourtant d’un odorat normal. Chez ces trois femmes, les images IRM des bulbes olfactifs révèlent que leur volume n’est pas mesurable, contrairement à ce que l’on observe chez les participantes du groupe témoin. Alors que chez ces dernières, les bulbes olfactifs sont tout à fait visibles, d’un volume respectivement de 58 mm3 et 57 mm3, ceux des trois autres femmes sont totalement absents sur les images, avec « un volume droit et gauche égal à zéro ». Face à ces résultats déroutants, les chercheurs réalisent deux autres IRM cérébrales de la femme âgée de 26 ans ne possédant pas de bulbe olfactif. Cette fois, ils utilisent une imagerie à ultra-haute résolution 3D. A ce degré de précision, l’IRM ne montre toujours aucun bulbe olfactif alors que ceux-ci apparaissent très clairement à l’IRM des sujets de la cohorte témoin. Ce qui revient à dire que si le bulbe olfactif existait réellement à son emplacement normal chez cette patiente, il n’occuperait que 0,18 % du volume normal et contiendrait à peine 10 glomérules (contre 5500). Evaluation poussée de l’odorat Les auteurs poursuivent leur étude en menant une auto-évaluation de l’odorat chez les trois patientes. L’évaluation subjective des deux patientes de 26 et 29 ans (ne possédant pas de bulbe olfactif visible à l’imagerie) ne montre rien de particulier, contrairement à celle de la patiente de 33 ans souffrant d’anosmie congénitale. Les chercheurs entreprennent alors de conduire des tests psychophysiques plus objectifs que les précédents, afin d’évaluer les troubles quantitatifs de l’odorat chez les deux patientes en question. Ces tests consistent à déterminer d’une part le seuil de détection d’une molécule odorante stimulant les récepteurs olfactifs, et d’autre part à identifier des odeurs et à les différencier. A ces tests aussi les patientes présentent de bons résultats, contrairement à la personne atteinte d’anosmie congénitale. Leurs odorats ont ensuite été testés en utilisant des odeurs de PEA (alcool phényl-éthylique, un agent de parfumage retrouvé dans un grand nombre de cosmétiques), de limonène (présent dans de nombreuses huiles essentielle) et d’acide isovalérique (présent dans les urines de chat). Il en ressort qu’elles présentent un odorat qui ne diffère pas de celui de sujets sains normaux, à l’exception de la détection du PEA significativement inférieure. L’odeur du monde Les scientifiques décident alors de déterminer l’idée que ces sujets se faisaient de « l’odeur du monde ». Pour ce faire, ils demandent aux trois patientes n’ayant pas de bulbe olfactif et à 140 femmes du même âge, de sentir 10 odeurs et d’évaluer chacune d’entre elles à l’aide de 11 descripteurs. Cela permet de déterminer ce que l’on appelle une « empreinte olfactive perceptuelle », représentation de la façon dont un individu perçoit les odeurs. Il en ressort que la représentation olfactive du monde des patientes de 26 et 29 ans ne diffère pas significativement de celle des femmes de leur âge. Par ailleurs, l’empreinte olfactive perceptuelle de ces deux patientes est étonnamment similaire. Afin d’évaluer l’activité du cortex piriforme, région du cerveau où parviennent les informations provenant des bulbes olfactifs, les chercheurs utilisent l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Chez les deux patientes sans bulbe olfactif, l’activité de cette zone cérébrale responsable de la détection des odeurs est similaire à celle des sujets témoins, contrairement à ce que l’on observe chez la patiente atteinte d’anosmie congénitale. Des résultats similaires sont obtenus en IRMf au niveau du cortex orbitofrontal et de l’insula, autres régions cérébrales impliquées dans l’olfaction. Dans la mesure où ces deux patientes ont été identifiées fortuitement, les chercheurs s’interrogent alors sur la possibilité que cette particularité soit plus courante que ne le pense. Et notamment parmi les femmes, dont les gauchères. Trois autres femmes Pour tenter d’évaluer la fréquence de ce phénomène dans la population générale, les scientifiques examinent les clichés IRM de 1133 individus (dont 606 femmes âgées de 22 à 35 ans) qui participent tous au Human Connectome Project (HCP). Les chercheurs ont également accès aux données de tests d’identification des couleurs de ces participants. Parmi eux se trouvent trois femmes (27, 27 et 33 ans, dont une gauchère) dépourvues de bulbes olfactifs et dont les résultats aux tests d’olfaction sont étonnamment supérieurs aux valeurs moyennes normales. Curieusement, il se trouve que ces trois femmes ont une sœur jumelle. Les trois jumelles en question possèdent quant à elles, des bulbes olfactifs normaux. Paradoxalement, les trois femmes dépourvues de bulbe olfactif ont de meilleurs scores aux tests que leurs sœurs jumelles. Au total, il s’avère que deux des quatre femmes avec un odorat normal mais ne possédant pas de bulbe olfactif sont gauchères. Aucun homme avec ces caractéristiques n’est identifiée. Et les auteurs de conclure : « L’olfaction en l’absence de bulbe olfactif concerne environ 0,6 % des femmes et près de 4,25 % des femmes gauchères ». Ces résultats déroutants posent d’intéressantes questions en neurosciences de l’olfaction, tant sur le plan fondamental que clinique. Cette étude montre en effet qu’un humain peut sentir les odeurs en l’absence de bulbe olfactif, une structure pourtant considérée comme essentielle pour l’odorat. Hypothèses Mais comment un être humain peut-il posséder les multiples facultés liées à l’olfaction sans avoir des bulbes olfactifs intacts ? En d’autres termes, comment expliquer que la détection des odeurs, leur identification, leur discrimination et leur représentation perceptuelle puissent ne pas dépendre de bulbes olfactifs ? Les chercheurs envisagent cinq explications. La première étant la possibilité qu’un bulbe olfactif ait migré dans une région du cerveau lors d’une anomalie de développement. Une autre hypothèse, dérivant de la première, serait que certains glomérules aient trouvé le moyen de se frayer un chemin dans le cortex pour y assurer les fonctions olfactives. Des études ont en effet montré que des souris et des rats ayant subi une ablation des bulbes olfactifs ont conservé leur odorat. On a ainsi retrouvé des structures ressemblant à des glomérules dans le cortex de ces rongeurs bulbectomisés. Troisième possibilité : ces femmes seraient pourvues de bulbes olfactifs normalement positionnés mais ceux-ci seraient trop petits pour être visibles, même au moyen d’une IRM à haute résolution. Si l’on ne peut formellement écarter une telle hypothèse, force est de constater qu’il serait étonnant que l’olfaction puisse reposer sur des bulbes d’un volume de seulement 1,6 % de la normale. Une extrême neuroplasticité Quatrième hypothèse envisagée : les humains pourraient utiliser d’une façon ou d’une autre le nerf trijumeau (qui innerve la face et véhicule les sensations de toucher), voire d’autres terminaisons nerveuses, pour compenser la perte des bulbes olfactifs et assurer l’ensemble des fonctions olfactives. Si tel était le cas, cela signifierait que des humains pourraient développer un sens de l’odorat via des mécanismes compensateurs impliquant des systèmes de signalisation chimico-sensoriels. Cela pourrait également signifier que l’olfaction dépendrait, à une étape précoce de la vie, d’une « extrême plasticité de la neuroanatomie fonctionnelle de ce système sensoriel ». Enfin, la cinquième hypothèse implique que les mécanismes de codage de l’information olfactive chez l’homme diffèreraient grandement de ceux des rongeurs. Après tout, on sait que chez l’Homme la neurobiologie de l’olfaction au niveau des bulbes olfactifs et des glomérules diffère par certains aspects biochimiques et anatomiques de celle des rongeurs. il en est de même de la capacité de régénération des neurones olfactifs. Un mystère non résolu En tout état de cause, « Nos techniques ne nous permettent pas de favoriser l’une ou l’autre de ces cinq interprétations et nous sommes par conséquent, forcés de conclure à cet égard que les humains peuvent conserver l’olfaction sans bulbes olfactifs apparents, et que nous ne savons pas comment ils y parviennent », reconnaissent avec humilité les auteurs de l’article. Et d’ajouter : « L’histoire des neurosciences regorge d’importantes observations qui n’ont initialement été rapportées que chez une seule personne ». Les chercheurs reconnaissent donc être « perplexes » devant la découverte fortuite d’une olfaction sans bulbe olfactif apparent chez deux femmes, par ailleurs gauchères. Un phénomène qui n’a pas été observé chez les hommes. Or, les capacités olfactives des femmes ont tendance à être meilleures que celles de leurs congénères masculins. Et les scientifiques de souligner que si le volume du bulbe olfactif est similaire chez l’homme et la femme, cette dernière possède quasiment deux fois plus de neurones dans cette région anatomique. « Nous n’avons cependant aucune hypothèse permettant de relier ces différences entre homme et femme avec le phénomène que nous décrivons », concluent-ils. Le mystère demeure. Marc Gozlan (Suivez-moi sur Twitter, sur Facebook) Toute reproduction interdite. Toutes les informations reproduites sur cette page sont protégées par des droits de propriété intellectuelle. Pour en savoir plus : Weiss T, Soroka T, Gorodisky L, Shushan S, Snitz K, Weissgross R, Furman-Haran E, Dhollander T, Sobel N. Human Olfaction without Apparent Olfactory Bulbs. Neuron. 2020 Jan 8;105-1-11. doi: 10.1016/j.neuron.2019.10.006 Oliveira-Pinto AV, Santos RM, Coutinho RA, Oliveira LM, Santos GB, Alho AT, Leite RE, Farfel JM, Suemoto CK, Grinberg LT, Pasqualucci CA, Jacob-Filho W, Lent R. Sexual dimorphism in the human olfactory bulb: females have more neurons and glial cells than males. PLoS One. 2014 Nov 5;9(11):e111733. doi: 10.1371/journal.pone.0111733 Rombaux P, Mouraux A, Bertrand B, Duprez T, Hummel T. Can we smell without an olfactory bulb? Am J Rhinol. 2007 Sep-Oct;21(5):548-50. Slotnick B, Cockerham R, Pickett E. Olfaction in olfactory bulbectomized rats. J Neurosci. 2004 Oct 13;24(41):9195-200. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1936-04.2004 Graziadei PP, Levine RR, Graziadei GA. Regeneration of olfactory axons and synapse formation in the forebrain after bulbectomy in neonatal mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 1978 Oct;75(10):5230-4. doi: 10.1073/pnas.75.10.5230