La représentation mentale des odeurs: de la stimulation physique au traitement perceptif – MEROD

Pour tester cet objectif, trois séries d’expériences, intégrées dans trois tâches combinant les efforts d’une équipe allemande (le laboratoire de T. Hummel à l’Université de Dresde) et d’une équipe française (le laboratoire de M. Bensafi à l’Université de Lyon et au CNRS), sont menées. Dans la première tâche expérimentale, nous réalisons une série d’expériences psychophysiques approfondies à la fois en France et en Allemagne, avec de grands échantillons de participants et d'odeurs, afin de définir un ensemble d’odorants aux propriétés chimiques et perceptives variées. Cette base de données d’odorants permet la sélection des odeurs utilisées dans les deux tâches expérimentales indépendantes suivantes, réalisées à Dresde et à Lyon. Dans la seconde tâche expérimentale, le rôle des aires olfactives centrales (cortex piriforme, amygdale, et cortex orbito-frontal) dans l’extraction des similarités chimiques et perceptives entre les odorants est testé chez des novices (non experts) et des experts en olfaction (parfumeurs, qui possèdent de meilleures capacités de discrimination des odeurs). Dans la troisième tâche, nous explorons le rôle du bulbe olfactif humain (le premier relais de l’information olfactive) dans l’extraction des similarités chimiques entre les odorants. Un second objectif consiste à promouvoir la culture scientifique et la communication sur l’olfaction auprès du grand public et dans l’enseignement supérieur, en nous basant sur les résultats originaux issus du projet.

Les premiers résultats issus des expériences de la première tâche expérimentale ont permis de développer une base de données comportant 105 odorants caractérisés par un grand nombre de propriétés chimiques et perceptives. C'est sur la base de ces données que les expériences des autres tâches expérimentales ont pu être mises en place. Ainsi, 3 expériences en imagerie cérébrale ont été réalisées. Dans la première, nous avons montré une hiérarchie dans le traitement des attributs chimiques et perceptifs des odeurs: alors que les premiers sont représentés au sein des zones olfactives primaires, les seconds sont représentés au sein des zones olfactives secondaires. Dans la deuxième, nous avons montré que l'apprentissage modulait la manière dont les odeurs sont représentées dans les régions cérébrales associatives. Enfin, dans la troisième étude, nous avons observé que la composante hédonique des odeurs était représentée de manière précoce au sein du système olfactif, au niveau du bulbe olfactif. Des études sont en cours de réalisation chez des individus experts (parfumeurs) et en utilisant des ensemble d'odeurs plus larges.

*La représentation mentale de l’odeur est multidimensionnelle, impliquant des zones sensorielles primaires pour les attributs chimiques des odorants et des zones secondaires pour les attributs perceptifs de l’odeur. *La composante hédonique de l’odeur est représentée à un niveau très précoce de traitement, dans le bulbe olfactif. *L'apprentissage induit un changement de la représentation de l'odeur au niveau de zones hétéromodales et associatives.

* Fournel A, Ferdenzi C, Sezille C, Rouby C, Bensafi M. Multidimensional representation of odors in the human olfactory cortex. Hum Brain Mapp. 2016 Jun;37(6):2161-72. *Fournel A, Sezille C, Licon C, Sinding C, Gerber J, Ferdenzi C, Hummel T, Bensafi M. Learning to name smells increases activity in hetero-modal semantic areas. Hum Brain Mapp. 2017 sous presse.

Au tournant du siècle la notion que l’être humain moderne et civilisé peut se passer de l’odorat est devenue obsolète : ce sens caché, sans parole, jusque-là considéré comme surnuméraire dans la cognition, est devenu un objet d’études et donc, de connaissances nouvelles. Sa reconnaissance comme objet scientifique est illustrée par des prix Nobel, mais la société aussi est devenue plus hédoniste, et par là plus attentive aux effets émotionnels des odeurs. Les odeurs, appelées également flaveurs lorsqu’elles sont présentes dans nos aliments, sont sources à la fois de plaisir et de lien social ; elles influencent aussi notre sexualité, nos relations avec autrui en général et avec nos enfants en particulier. Elles contribuent à notre équilibre émotionnel et à notre bien -être, puisque la perte de l’odorat a des conséquences délétères sur cet équilibre.
Un enjeu important en psychologie cognitive est de comprendre comment le cerveau humain représente les objets olfactifs. La représentation d’objets visuels est bien mieux comprise ; on sait que les attributs physiques et perceptifs des stimuli visuels sont représentés de manière distribuée et hiérarchisée, mais en ce qui concerne la modalité olfactive, la manière dont les propriétés chimiques des molécules odorantes et les aspects perceptifs des odeurs sont représentés dans les voies olfactives humaines est toujours mal comprise.
Dans ce projet, nous faisons l’hypothèse que la représentation multidimensionnelle des odeurs est le résultat d’un mécanisme neuronal traitant les similarités entre les informations chimiques et perceptives à différents niveaux du système olfactif. Trois séries d’expériences, intégrées dans trois tâches combinant les efforts d’une équipe allemande (le laboratoire de T. Hummel à l’Université de Dresde) et d’une équipe française (le laboratoire de M. Bensafi à l’Université de Lyon et au CNRS), seront menées. Dans la première tâche expérimentale, nous réaliserons une série d’expériences psychophysiques approfondies à la fois en France et en Allemagne, avec de grands échantillons de participants, afin de définir un ensemble d’odorants aux propriétés chimiques et perceptives variées. Cette base de données d’odorants permettra la sélection des odeurs utilisées dans les deux tâches expérimentales indépendantes suivantes, réalisées à Dresde et à Lyon. Dans la seconde tâche expérimentale, le rôle des aires olfactives centrales (cortex piriforme, amygdale, et cortex orbito-frontal) dans l’extraction des similarités chimiques et perceptives entre les odorants sera testé chez des novices (non experts) et des experts en olfaction (parfumeurs, qui possèdent de meilleures capacités de discrimination des odeurs). Dans la troisième tâche, nous explorerons le rôle du bulbe olfactif humain (le premier relais de l’information olfactive) dans l’extraction des similarités chimiques entre les odorants. Un second objectif consistera à promouvoir la culture scientifique et la communication sur l’olfaction auprès du grand public et dans l’enseignement supérieur, en nous basant sur les résultats originaux issus du projet. Ainsi, ce projet a pour but de se positionner dans la compétition internationale avec des objectifs originaux. Il combine des expertises en olfaction humaine et en psychologie cognitive. Il vise à mieux comprendre les représentations mentales des odeurs, dans la perspective fondamentale de déchiffrer leur organisation neurale, et dans la perspective éducative de proposer des cours originaux dans le domaine de la psychologie de l’olfaction.