Comment nous percevons les odeurs de terre
L'odeur terreuse caractéristique d'une pluie d'été provient de la substance odorante géosmine.
La géosmine est un composé volatil d'origine microbienne à l'odeur prononcée de "terre" à "moisi", qui peut affecter la qualité de l'eau potable et des aliments. Une équipe de recherche dirigée par Dietmar Krautwurst de l'Institut Leibniz de biologie des systèmes alimentaires de l'Université technique de Munich vient d'identifier et de caractériser pour la première fois le récepteur olfactif humain de la géosmine.
La géosmine est responsable de l'odeur typique qui se dégage lorsque la pluie tombe sur un sol sec. Cette substance odorante est notamment produite par des micro-organismes dans le sol et est également présente dans des plantes comme les cactus et les betteraves rouges.
De nombreux organismes vivants sont très sensibles à la géosmine, cette substance odorante pouvant avoir un effet répulsif ou attractif. Ainsi, elle avertit les mouches des fruits de la présence de nourriture avariée. En revanche, elle attire les chameaux dans les régions riches en eau. "Cela montre que la géosmine agit comme une substance chimique de signalisation dans le règne animal et certainement aussi chez l'homme", explique Lena Ball, première auteure de l'étude et membre de l'institut Leibniz.
La géosmine peut nuire à la qualité des aliments
"Alors que l'odeur de la géosmine convient aux betteraves rouges, sa présence dans des aliments comme le poisson, les haricots, le cacao, l'eau, le vin ou le jus de raisin est problématique. Dans ces derniers, elle affecte très fortement la qualité sensorielle et l'acceptabilité", explique Stephanie Frank, chimiste alimentaire à l'institut Leibniz. Pourtant, des concentrations infimes de 4 à 10 ng/L suffisent à un être humain pour percevoir l'odeur dans l'eau. Cela correspond à environ une cuillère à café de géosmine dans la quantité d'eau de 200 piscines olympiques.
Bien que la géosmine soit connue depuis 1965 et qu'elle soit importante pour la production alimentaire, on ignorait jusqu'à présent quel récepteur olfactif permettait aux humains de percevoir cette substance odorante. L'équipe de Dietmar Krautwurst, responsable de l'étude, a désormais réalisé un criblage bidirectionnel des récepteurs et a identifié et caractérisé fonctionnellement pour la première fois le récepteur correspondant.
Un seul récepteur olfactif humain pour la géosmine
Sur les 616 variantes de récepteurs olfactifs humains examinés, seul le récepteur OR11A1 a répondu à des concentrations physiologiquement pertinentes de la substance odorante. L'équipe a également cherché à savoir si le récepteur identifié réagissait à d'autres substances odorantes liées à l'alimentation. Sur 177 substances testées, seul le 2-éthylfenchol, à l'odeur terreuse, a pu activer le récepteur de manière significative, alors qu'il est également d'origine microbienne.
"Comme la géosmine est une substance de signalisation importante dans le règne animal, nous avons en outre étudié comment les récepteurs olfactifs du rat kangourou, de la souris, du singe rhésus, de l'orang-outan de Sumatra, de l'ours polaire et du chameau, qui sont génétiquement les plus proches du récepteur humain, réagissent à la géosmine. Nous voulions ainsi savoir si la reconnaissance hautement sélective de la géosmine par le même récepteur avait été conservée au cours de 100 millions d'années d'évolution des mammifères", rapporte la doctorante Lena Ball. Comme le montrent les études comparatives de l'équipe, le récepteur humain fait partie, avec les récepteurs des singes, des capteurs les moins sensibles. Ainsi, lors de l'expérience, le récepteur olfactif du rat kangourou était environ 100 fois plus sensible à la géosmine que le récepteur humain.
"Les nouvelles découvertes sur les récepteurs olfactifs très sensibles de certains animaux soulignent une fois de plus la pertinence biologique de la géosmine en tant que substance de signalisation. Elles pourraient en outre aider à développer de nouveaux systèmes de détection permettant de surveiller la qualité des aliments lors de la production et du stockage ou de contrôler la qualité de l'eau des réservoirs d'eau douce", conclut Dietmar Krautwurst.
Informations de fond
Récepteurs olfactifs humains
L'homme possède au total environ 400 gènes récepteurs olfactifs différents, qui codent à leur tour environ 600 variantes de récepteurs alléliques différents dans la muqueuse nasale. Ces derniers sont responsables de la perception et de la distinction de différentes odeurs. Cependant, des recherches sont encore nécessaires pour déterminer le nombre exact et la fonction de toutes les variantes de récepteurs. Actuellement, on ne sait que pour environ 20 % des récepteurs olfactifs humains quelles sont les odeurs qu'ils peuvent reconnaître.
Système de test utilisé pour le screening
Le système de test cellulaire développé par les chercheurs de Leibniz et utilisé pour le screening des récepteurs est unique au monde, selon Dietmar Krautwurst. Lui et son équipe ont modifié génétiquement les cellules de test de manière à ce qu'elles fonctionnent comme de petits biocapteurs pour les substances odorantes. Pour ce faire, les chercheurs déterminent exactement quelle variante de récepteur olfactif les cellules-test présentent à leur surface. De cette manière, les chercheurs peuvent étudier de manière ciblée quel récepteur réagit à quelle substance odorante et avec quelle intensité. L'institut Leibniz dispose de vastes collections de substances odorantes et de récepteurs qu'il utilise pour ses travaux de recherche.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
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