Système olfactif - Olfactory system
| Système olfactif | |
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 Composants du système olfactif
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| FMA | 7190 |
| Terminologie anatomique | |
Le système olfactif , ou sens de l'odorat , est le système sensoriel utilisé pour l'odorat ( olfaction ). L'olfaction est l'un des sens particuliers , auxquels sont directement associés des organes spécifiques. La plupart des mammifères et des reptiles ont un système olfactif principal et un système olfactif accessoire . Le système olfactif principal détecte les substances en suspension dans l'air, tandis que le système accessoire détecte les stimuli en phase fluide.
Les sens de l'odorat et du goût ( système gustatif ) sont souvent appelés ensemble le système chimiosensoriel , car ils donnent tous deux au cerveau des informations sur la composition chimique des objets via un processus appelé transduction .
Structure
Périphérique
Le système olfactif périphérique se compose principalement des narines , de l'os ethmoïde , de la cavité nasale et de l' épithélium olfactif (couches de tissu mince recouvertes de mucus qui tapissent la cavité nasale). Les principaux composants des couches de tissu épithélial sont les muqueuses , les glandes olfactives , les neurones olfactifs et les fibres nerveuses des nerfs olfactifs .
Les molécules odorantes peuvent pénétrer dans la voie périphérique et atteindre la cavité nasale soit par les narines lors de l'inhalation ( olfaction ), soit par la gorge lorsque la langue pousse de l'air vers l'arrière de la cavité nasale lors de la mastication ou de la déglutition (rétro-olfaction). À l'intérieur de la cavité nasale, le mucus tapissant les parois de la cavité dissout les molécules odorantes. Le mucus recouvre également l'épithélium olfactif, qui contient les membranes muqueuses qui produisent et stockent le mucus et les glandes olfactives qui sécrètent les enzymes métaboliques présentes dans le mucus.
Transduction
Les neurones sensoriels olfactifs dans l'épithélium détectent les molécules d'odeur dissoutes dans le mucus et transmettent des informations sur l'odeur au cerveau dans un processus appelé transduction sensorielle . Les neurones olfactifs ont des cils (petits poils) contenant des récepteurs olfactifs qui se lient aux molécules olfactives, provoquant une réponse électrique qui se propage à travers le neurone sensoriel jusqu'aux fibres nerveuses olfactives à l'arrière de la cavité nasale .
Les nerfs et les fibres olfactives transmettent des informations sur les odeurs du système olfactif périphérique au système olfactif central du cerveau, qui est séparé de l'épithélium par la plaque cribriforme de l' os ethmoïde . Les fibres nerveuses olfactives, qui proviennent de l'épithélium, traversent la plaque cribriforme, reliant l'épithélium au système limbique du cerveau au niveau des bulbes olfactifs .
Central
Le bulbe olfactif principal transmet des impulsions aux cellules mitrales et touffues, qui aident à déterminer la concentration d'odeur en fonction du moment où certains groupes de neurones se déclenchent (appelé «code de synchronisation»). Ces cellules notent également des différences entre des odeurs très similaires et utilisent ces données pour faciliter leur reconnaissance ultérieure. Les cellules sont différentes, le mitral ayant de faibles taux de décharge et étant facilement inhibé par les cellules voisines, tandis que les touffes ont des taux de décharge élevés et sont plus difficiles à inhiber. La façon dont le circuit neuronal bulbaire transforme les entrées d'odeurs dans le bulbe en réponses bulbaires envoyées au cortex olfactif peut être en partie comprise par un modèle mathématique.
L' uncus abrite le cortex olfactif qui comprend le cortex piriforme ( cortex orbitofrontal postérieur ), l' amygdale , le tubercule olfactif et le gyrus parahippocampique .
Le tubercule olfactif se connecte à de nombreuses zones de l'amygdale, du thalamus , de l' hypothalamus , de l' hippocampe , du tronc cérébral , de la rétine , du cortex auditif et du système olfactif. *Au total, il dispose de 27 entrées et 20 sorties. Une simplification excessive de son rôle consiste à affirmer qu'il : vérifie que les signaux d'odeur proviennent d'odeurs réelles plutôt que d'irritation des villosités, régule le comportement moteur (principalement social et stéréotypé) provoqué par les odeurs, intègre des informations sensorielles auditives et olfactives pour accomplir les tâches susmentionnées , et joue un rôle dans la transmission de signaux positifs aux capteurs de récompense (et est donc impliqué dans l'addiction).
L'amygdale (en olfaction) traite les signaux de phéromone , allomone et kairomone (de même espèce, d'espèces croisées et d'espèces croisées où l'émetteur est lésé et le capteur en bénéficie, respectivement). En raison de l' évolution du cerveau, ce traitement est secondaire et passe donc largement inaperçu dans les interactions humaines. Les allomones comprennent les parfums de fleurs, les herbicides naturels et les produits chimiques végétaux toxiques naturels. L'information de ces processus provient de l' organe voméronasal indirectement via le bulbe olfactif. Les impulsions du bulbe olfactif principal dans l'amygdale sont utilisées pour associer les odeurs aux noms et reconnaître les différences d'odeur à odeur.
La strie terminale , en particulier les noyaux du lit (BNST), sert de voie d'information entre l'amygdale et l'hypothalamus, ainsi que l'hypothalamus et l' hypophyse . Les anomalies du BNST entraînent souvent une confusion sexuelle et une immaturité. Le BNST se connecte également à la zone septale, récompensant le comportement sexuel.
Les impulsions mitrales vers l'hypothalamus favorisent/découragent l'alimentation, tandis que les impulsions accessoires du bulbe olfactif régulent les processus de reproduction et de réflexes liés aux odeurs.
L'hippocampe (bien que peu connecté au bulbe olfactif principal) reçoit la quasi-totalité de ses informations olfactives via l'amygdale (soit directement, soit via le BNST). L'hippocampe forme de nouveaux souvenirs et renforce les souvenirs existants.
De même, le parahippocampe encode, reconnaît et contextualise des scènes. Le gyrus parahippocampique abrite la carte topographique de l'olfaction.
Le cortex orbitofrontal (OFC) est fortement corrélé avec le gyrus cingulaire et la zone septale pour agir sur le renforcement positif/négatif. L'OFC est l'attente d'une récompense/punition en réponse à des stimuli. L'OFC représente l'émotion et la récompense dans la prise de décision.
Le noyau olfactif antérieur distribue des signaux réciproques entre le bulbe olfactif et le cortex piriforme. Le noyau olfactif antérieur est la plaque tournante de la mémoire de l'odorat.
Lorsque différents objets ou composants odorants sont mélangés, les humains et autres mammifères reniflant le mélange (présenté par, par exemple, une bouteille à renifler) sont souvent incapables d'identifier les composants du mélange même s'ils peuvent reconnaître chaque composant individuel présenté seul. C'est en grande partie parce que chaque neurone sensoriel olfactif peut être excité par plusieurs composants olfactifs. Il a été proposé que, dans un environnement olfactif généralement composé de plusieurs composants olfactifs (par exemple, l'odeur d'un chien entrant dans une cuisine qui contient une odeur de café de fond), la rétroaction du cortex olfactif au bulbe olfactif supprime le fond olfactif préexistant. (par exemple, le café) via l'adaptation olfactive, de sorte que l'odeur de premier plan nouvellement arrivée (par exemple, le chien) puisse être distinguée du mélange pour être reconnue.
Signification clinique
La perte de l'odorat est connue sous le nom d' anosmie . L'anosmie peut survenir des deux côtés ou d'un seul côté.
Les problèmes olfactifs peuvent être divisés en différents types en fonction de leur dysfonctionnement. Le dysfonctionnement olfactif peut être total ( anosmie ), incomplet (anosmie partielle, hyposmie ou microsmie), déformé ( dysosmie ), ou peut être caractérisé par des sensations spontanées comme la fantosmie . Une incapacité à reconnaître les odeurs malgré un système olfactif fonctionnant normalement est appelée agnosie olfactive . L'hyperosmie est une maladie rare caractérisée par un odorat anormalement élevé. Comme la vision et l'audition, les problèmes olfactifs peuvent être bilatéraux ou unilatéraux, c'est-à-dire si une personne a une anosmie du côté droit du nez mais pas du côté gauche, il s'agit d'une anosmie droite unilatérale. En revanche, si c'est des deux côtés du nez, on parle d'anosmie bilatérale ou d'anosmie totale.
La destruction du bulbe olfactif, du tractus et du cortex primaire ( zone de Brodmann 34 ) entraîne une anosmie du même côté que la destruction. En outre, la lésion irritative de l' uncus entraîne des hallucinations olfactives.
Des dommages au système olfactif peuvent survenir par une lésion cérébrale traumatique , un cancer , une infection, l'inhalation de vapeurs toxiques ou des maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson et la maladie d'Alzheimer . Ces conditions peuvent provoquer une anosmie . En revanche, des découvertes récentes suggèrent que les aspects moléculaires du dysfonctionnement olfactif peuvent être reconnus comme une caractéristique des maladies liées à l'amyloïdogenèse et qu'il peut même y avoir un lien de causalité via la perturbation du transport et du stockage des ions métalliques multivalents. Les médecins peuvent détecter des dommages au système olfactif en présentant au patient des odeurs via une carte à gratter et à renifler ou en lui demandant de fermer les yeux et d'essayer d'identifier les odeurs couramment disponibles comme le café ou les bonbons à la menthe poivrée. Les médecins doivent exclure d'autres maladies qui inhibent ou éliminent « l'odorat » comme les rhumes chroniques ou les sinusites avant de poser le diagnostic d'un dommage permanent au système olfactif.
La prévalence du dysfonctionnement olfactif dans la population générale des États-Unis a été évaluée par questionnaire et examen dans une enquête nationale sur la santé en 2012-2014. Parmi plus d'un millier de personnes âgées de 40 ans et plus, 12,0 % ont signalé un problème d'odorat au cours des 12 derniers mois et 12,4 % avaient un dysfonctionnement olfactif à l'examen. La prévalence est passée de 4,2 % à 40-49 ans à 39,4 % à 80 ans et plus et était plus élevée chez les hommes que chez les femmes, chez les Noirs et les Mexicains américains que chez les Blancs et chez les moins que les plus instruits. De préoccupation pour la sécurité, 20 % des personnes de 70 ans et plus étaient incapables d'identifier la fumée et 31 %, le gaz naturel.
Causes du dysfonctionnement olfactif
Les causes courantes de dysfonctionnement olfactif : âge avancé, infections virales, exposition à des produits chimiques toxiques, traumatisme crânien et maladies neurodégénératives.
Âge
L'âge est la principale raison du déclin olfactif chez les adultes en bonne santé, ayant un impact encore plus important que le tabagisme. Les changements liés à l'âge dans la fonction olfactive passent souvent inaperçus et la capacité olfactive est rarement testée cliniquement, contrairement à l'ouïe et à la vision. 2% des personnes de moins de 65 ans ont des problèmes d'odorat chroniques. Cela augmente considérablement entre les personnes âgées de 65 à 80 ans, environ la moitié éprouvant d'importants problèmes d'odorat. Ensuite, pour les adultes de plus de 80 ans, les chiffres s'élèvent à près de 75 %. La base des changements liés à l'âge dans la fonction olfactive comprend la fermeture de la plaque cribriforme et les dommages cumulatifs aux récepteurs olfactifs causés par des agressions virales et autres répétées tout au long de la vie.
Infections virales
La cause la plus fréquente d'hyposmie et d'anosmie permanentes sont les infections des voies respiratoires supérieures. De tels dysfonctionnements ne montrent aucun changement dans le temps et peuvent parfois refléter des dommages non seulement à l' épithélium olfactif , mais également aux structures olfactives centrales à la suite d'invasions virales dans le cerveau. Parmi ces troubles liés au virus figurent le rhume , l' hépatite , la grippe et les syndromes grippaux , ainsi que l' herpès . Notamment, COVID-19 est associé à des troubles olfactifs. La plupart des infections virales sont méconnaissables car elles sont si bénignes ou entièrement asymptomatiques .
Exposition à des produits chimiques toxiques
L'exposition chronique à certaines toxines en suspension dans l'air telles que les herbicides , les pesticides , les solvants et les métaux lourds (cadmium, chrome, nickel et manganèse) peut altérer la capacité à sentir. Ces agents non seulement endommagent l'épithélium olfactif, mais ils sont susceptibles de pénétrer dans le cerveau via la muqueuse olfactive.
Un traumatisme crânien
Le dysfonctionnement olfactif lié au traumatisme dépend de la gravité du traumatisme et de la survenue d'une forte accélération/décélération de la tête. Les chocs occipitaux et latéraux causent plus de dommages au système olfactif que les chocs frontaux. Cependant, des preuves récentes provenant de personnes atteintes de lésions cérébrales traumatiques suggèrent que la perte d'odeur peut se produire avec des changements dans la fonction cérébrale en dehors du cortex olfactif.
Maladies neurodégénératives
Les neurologues ont observé que le dysfonctionnement olfactif est une caractéristique cardinale de plusieurs maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson. La plupart de ces patients ne sont conscients d'un déficit olfactif qu'après le test, où 85 à 90 % des patients à un stade précoce ont montré une diminution de l'activité dans les structures centrales de traitement des odeurs.
D'autres maladies neurodégénératives qui affectent le dysfonctionnement olfactif comprennent la maladie de Huntington, la démence multi-infarctus, la sclérose latérale amyotrophique et la schizophrénie. Ces maladies ont des effets plus modérés sur le système olfactif que les maladies d'Alzheimer ou de Parkinson. De plus, la paralysie supranucléaire progressive et le parkinsonisme ne sont associés qu'à des problèmes olfactifs mineurs. Ces résultats ont conduit à suggérer que les tests olfactifs peuvent aider au diagnostic de plusieurs maladies neurodégénératives différentes.
Les maladies neurodégénératives avec des déterminants génétiques bien établis sont également associées à un dysfonctionnement olfactif. Un tel dysfonctionnement, par exemple, se retrouve chez les patients atteints de la maladie de Parkinson familiale et ceux atteints du syndrome de Down. D'autres études ont conclu que la perte olfactive peut être associée à une déficience intellectuelle, plutôt qu'à une pathologie semblable à la maladie d'Alzheimer.
La maladie de Huntington est également associée à des problèmes d'identification, de détection, de discrimination et de mémoire des odeurs. Le problème est prévalent une fois que les éléments phénotypiques du trouble apparaissent, bien que l'on ne sache pas combien d'avance la perte olfactive précède l'expression phénotypique.
Histoire
Linda B. Buck et Richard Axel ont remporté le prix Nobel de physiologie ou médecine en 2004 pour leurs travaux sur le système olfactif.
Voir également
Les références
Liens externes
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Médias liés au système olfactif sur Wikimedia Commons
