Comment les scientifiques tentent de comprendre les odeurs
Si quelqu'un comprend le pouvoir du parfum, c'est bien Patrick Süskind, auteur allemand du roman historique Le Parfum, Histoire d'un meurtrier (1985) . Le roman offrait aux lecteurs un univers dépeint de manière poignante, dominé par l'exploration de ce sens relativement méconnu. " Le pouvoir persuasif d'une odeur est irrésistible, il pénètre en nous comme le souffle dans nos poumons, il nous emplit, nous imprègne totalement ", écrivait-il. Le parfum suscite de puissants sentiments d'affection ou de mépris, de dégoût ou de désir, d'amour ou de haine, à tel point que " celui qui régnait sur le parfum régnait sur le cœur des hommes ".
Nul besoin d'être dans la France du XVIIIe siècle de Süskind pour connaître ce pouvoir. Une bouffée de craie peut vous transporter au CE1. Passer devant une boulangerie peut vous transporter dans la cuisine de votre grand-mère. Une touche de parfum peut faire surgir un vieil ami et vous faire monter les larmes aux yeux.
L'odorat – la capacité de détecter les substances chimiques présentes dans l'air – est intimement lié à nos souvenirs et à nos émotions, ce qui en fait peut-être notre sens le plus puissant. C'est aussi le plus ancien. Cependant, comparé à d'autres sens, comme la vue et l'ouïe, on en sait peu à son sujet. Cela s'explique en partie par le fait qu'il n'est traditionnellement pas considéré comme essentiel à notre survie. Contrairement aux hérissons ou aux rongeurs, les humains s'en passent très bien. Pourtant, il est profondément lié à notre expérience du monde : le goût des aliments, la navigation dans nos environnements sociaux, les menaces qui flottent dans l'air sous forme de fumée.
Et il nous manque assurément lorsqu'il disparaît. Des maladies comme la Covid-19, connue pour priver les gens de leur odorat, ont attiré l'attention sur ce sens. Or, les odeurs sont abstraites et éphémères, sans définition claire. Nous avons souvent du mal à les décrire, du moins en anglais, et nous nous appuyons sur des généralisations ; une odeur pourrait ressembler à " Noël " ou à " égout ". Une odeur est probablement composée non pas d'une seule molécule, mais de plusieurs.
Ces nombreuses molécules flottent, tels des bouquets fugaces et intangibles, et captent environ 400 récepteurs olfactifs dans le nez. Différents schémas d'interactions aident le cerveau à discerner plus d'un million d'odeurs différentes. Si les scientifiques parviennent à décoder ce sens plus en profondeur, ils pourraient mieux comprendre comment le cerveau moderne exécute un protocole aussi ancien, et en apprendre davantage sur la mémoire, le langage et les émotions. À terme, cela pourrait les aider à développer un nez numérique, un appareil qui pourrait aider à détecter les menaces, à diagnostiquer les maladies ou à aider les personnes ayant une déficience olfactive.
Nouveautés et points importants
Il y a quelques années seulement, des chercheurs ont eu un premier aperçu, à l'échelle moléculaire, de l'aspect de la liaison d'un récepteur à une molécule odorante, créant ainsi une structure flexible. Mais leurs découvertes ont été faites chez un insecte appelé le sauteur à queue-sauteuse. Il a fallu attendre quelques années avant qu'ils ne déterminent la structure tridimensionnelle d'un récepteur olfactif humain lié à une molécule odorante. Les chercheurs affirment que l'observation de cette structure est une étape importante pour comprendre comment notre odorat guide nos expériences.
Nous percevons rarement l'odeur d'une seule molécule, ce qui rend très difficile de prédire l'odeur d'un composé isolé. Il y a quelques années, un groupe de chercheurs de Google a découvert un moyen d' utiliser l'apprentissage automatique pour calculer les odeurs de molécules individuelles en analysant leurs structures. Ils ont découvert que les molécules biologiquement apparentées ont tendance à avoir une odeur similaire, même si leurs structures diffèrent. Celles que l'on trouve souvent ensemble dans la nature, par exemple à l'intérieur d'une orange, ont également tendance à avoir une odeur similaire.
Les scientifiques utilisent non seulement l'intelligence artificielle pour décoder notre odorat, mais aussi notre odorat pour inspirer l'IA. J'ai récemment abordé ce thème dans un article sur la relation entre l'IA et le cerveau humain . Certains des réseaux neuronaux artificiels les plus performants d'aujourd'hui s'inspirent du système visuel, ce qui leur permet de traiter l'information de manière de plus en plus complexe. Mais ils présentent des limites : ils ne sont pas très performants dans des environnements non structurés et changeants. Si les choses que nous voyons sont très structurées, ce que nous sentons ne l'est pas. En concevant une IA qui imite mieux la façon dont le cerveau traite un sens différent, plus abstrait , nous pourrions améliorer le fonctionnement de ces systèmes, affirment les chercheurs.