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Les humains ont environ 400 types différents de capteurs spécialisés, connus sous le nom de protéines des récepteurs olfactifs, qui fonctionnent en quelque sorte ensemble pour détecter une grande variété d’odeurs.

« Comprendre comment cette vaste gamme de récepteurs code les odeurs est une tâche difficile », explique l’auteur principal de l’étude, Joel Mainland, PhD, biologiste moléculaire chez Monell. « Le schéma d’activation de ces 400 récepteurs code à la fois l’intensité d’une odeur et la qualité – par exemple, qu’elle ait une odeur de vanille ou de fumée – pour les dizaines de milliers d’odeurs différentes qui représentent tout ce que nous sentons. À l’heure actuelle, personne ne sait comment les schémas d’activité sont traduits en un signal que notre cerveau enregistre comme l’odeur. »

Ajoutant à la complexité du problème, la séquence d’acides aminés sous-jacente peut varier légèrement pour chacune des 400 protéines réceptrices, ce qui donne un ou plusieurs variants pour chacun des récepteurs. Chaque variante de récepteur répond aux odeurs d’une manière légèrement différente et les variantes sont réparties entre les individus de sorte que presque tout le monde a une combinaison unique de récepteurs olfactifs.

Pour mieux comprendre l’ampleur de la variation des récepteurs olfactifs et son impact sur la perception des odeurs chez l’homme, Mainland et ses collaborateurs ont utilisé une combinaison d’essais à haut débit pour mesurer la façon dont des récepteurs individuels et des humains individuels réagissent aux odeurs. Les résultats, publiés dans Nature Neuroscience, constituent une étape essentielle pour comprendre comment les récepteurs olfactifs codent l’intensité, le plaisir et la qualité des molécules odorantes.

Les chercheurs ont d’abord cloné 511 variantes connues de récepteurs olfactifs humains et les ont intégrées dans des cellules hôtes faciles à cultiver en laboratoire. L’étape suivante consistait à mesurer si chaque variant de récepteur répondait à un panel de 73 molécules odorantes différentes. Ce processus a permis d’identifier 28 variants de récepteurs qui ont répondu à au moins une des molécules odorantes.

En forant, les chercheurs ont ensuite examiné l’ADN de 16 gènes de récepteurs olfactifs, découvrant une variation considérable au sein des gènes de récepteurs discrets.

En utilisant une modélisation mathématique sophistiquée pour extrapoler à partir de ces résultats, Mainland prédit que les récepteurs olfactifs de deux individus différents diffèrent d’environ 30%. Cela signifie que pour deux individus choisis au hasard, environ 140 de leurs 400 récepteurs olfactifs différeront dans la façon dont ils réagissent aux molécules odorantes.

Pour comprendre comment la variation d’un récepteur olfactif unique affecte la perception des odeurs, les chercheurs ont étudié les réponses aux odeurs chez des individus ayant différentes variantes d’un récepteur connu sous le nom d’OR10G4. Ils ont constaté que les variations du récepteur OR10G4 étaient liées à la façon dont les gens perçoivent l’intensité et le caractère agréable du gaïacol, une molécule souvent décrite comme ayant une caractéristique « fumée ».

À l’avenir, une étude en cours relie le répertoire des récepteurs olfactifs de centaines de personnes à la façon dont ces personnes réagissent aux odeurs. Les données permettront aux chercheurs d’identifier d’autres exemples de la façon dont les changements dans les récepteurs individuels affectent la perception olfactive.

« L’objectif à long terme est de comprendre comment les récepteurs codent suffisamment bien les molécules d’odeur pour que nous puissions réellement créer l’odeur que nous voulons en manipulant directement les récepteurs », a déclaré Mainland.  » En substance, cela nous permettrait de « numériser » l’olfaction. »