Est-ce le début des odeurs numériques ? Des neurobiologistes, informaticiens et un maître-parfumeur sont parvenus à éliminer une grande partie du mystère des mélanges, même complexes, d'odorants en enregistrant et en cartographiant la façon dont ils sont perçus dans notre cerveau. Ils sont désormais capables de prédire l'odeur de tout odorant complexe à partir de sa seule structure moléculaire. Cette étude peut aboutir à la numérisation et à la reproduction des odeurs. Les résultats ont été présentés le 11 novembre dans la revue scientifique Nature.
Un ordre sous-jacent aux odeurs
“Le défi de tracer les odeurs de manière organisée et logique a été proposé pour la première fois par Alexander Graham Bell il y a plus de 100 ans”, replace le professeur Noam Sobel du département de neurobiologie de l'Institut des Sciences de Weizmann en Israël. Jusque-là, personne n’est parvenu à mesurer les différences entre les différentes odeurs de par la complexité de notre système olfactif. Il existe des millions de récepteurs d'odeurs dans notre nez, constitués de centaines de sous-types différents, chacun formé pour détecter des caractéristiques moléculaires particulières. Notre cerveau perçoit potentiellement des millions d'odeurs dans lesquelles ces molécules uniques sont mélangées et mélangées à des intensités variables. “La cartographie de ces informations a été un défi”, admet Noam Sobel.
Les chercheurs ont découvert qu’il existe un ordre sous-jacent aux odeurs. Pour le découvrir, ils se sont intéressés aux relations entre les odeurs telles qu'elles sont perçues et non pas entre les odeurs elles-mêmes. Dans une série d'expériences, l'équipe a présenté à 200 volontaires des paires d'odeurs et leur ont demandé de les évaluer en fonction de leur similitude. Ils ont été invités à classer les paires sur une échelle de similitude allant de “identique” à “extrêmement différente”. Dans l'expérience, l'équipe a créé 14 mélanges aromatiques, chacun composé d'environ 10 composants moléculaire, et les a présentés aux participants de sorte qu'à la fin de l'expérience, chacun a évalué 95 paires.
Affiner la méthode
L’équipe a affiné une mesure physico-chimique précédemment développée pour mieux comprendre la base de données résultant des associations de paires d’odeurs des participants. Chaque odorant est représenté par un seul vecteur qui combine 21 mesures physiques (polarité, poids moléculaire, etc.). Pour comparer deux odorants, l'angle entre les vecteurs est pris pour refléter la similitude de perception entre eux. Une paire d'odeurs avec une distance d'angle faible entre eux est prédite similaire, ceux avec une distance d'angle élevé entre eux sont prédits différents.
L'équipe a concocté de nouveaux parfums et invité un nouveau groupe de volontaires à les sentir, en utilisant la même méthode qu’avec le premier groupe. Les résultats ont été similaires à ceux de la perception des couleurs - des informations sensorielles fondées sur des paramètres bien définis. Cela est particulièrement surprenant étant donné que chaque individu a probablement un complément unique de sous-types de récepteurs de l'odorat, qui peuvent varier jusqu'à 30% d'un individu à l'autre.
Convertir les percepts d'odeur en nombres
Cette carte des odeurs permet non seulement de prédire de deux substances odorantes quelconques mais elle peut également être utilisée pour prédire l'odeur finale d'un odorant. L'équipe développe actuellement un outil Web pour synthétiser les odorants par conception. Par exemple, on peut prendre n'importe quel parfum avec un ensemble d'ingrédients connu et en utilisant la carte et la métrique, générer un nouveau parfum sans composants en commun avec le parfum original mais avec exactement la même odeur. De telles créations en vision des couleurs, à savoir des compositions spectrales non superposées qui génèrent la même couleur perçue, sont appelées métamères de couleur, et ici l'équipe a généré des métamères olfactifs.
“Il y a 100 ans, Alexander Graham Bell a posé un défi. Nous y avons maintenant répondu, a conclu Noam Sobel. La distance entre la rose et le violet est de 0,202 radians (ils sont très proches), la distance entre le violet et l’ase fétide est de 0,5 radians (ils sont très différent), et la différence entre la rose et l’ase fétide est de 0,565 radians (ils sont encore plus différents). Nous avons converti les percepts d'odeur en nombres, et cela devrait en effet faire progresser la science de l'odeur. ”