Les parfums, prometteurs de mystère et d'intrigue, sont mélangés par des maîtres parfumeurs, leurs recettes gardées secrètes. Dans une nouvelle étude sur l'odorat, Les chercheurs du Weizmann Institute of Science ont réussi à dissiper une grande partie du mystère de mélanges même complexes d'odorants, pas en découvrant leurs ingrédients secrets, mais en enregistrant et en cartographiant comment ils sont perçus. Les scientifiques peuvent maintenant prédire comment n'importe quel odorant complexe sentira à partir de sa seule structure moléculaire. Cette étude pourrait non seulement révolutionner le monde de la parfumerie, mais conduit finalement à la possibilité de numériser et de reproduire les odeurs sur commande. Une proposition de cadre pour les odeurs, créé par des neurobiologistes, informaticiens, et un maître parfumeur et financé par une initiative de la Commission européenne appelée Future and Emerging Technologies (FET) Open, a été publié dans La nature .

"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, " dit le professeur Noam Sobel du département de neurobiologie de l'Institut Weizmann. Bell a jeté le gant, en disant :« Nous avons de très nombreuses sortes d'odeurs différentes, depuis l'odeur des violettes et des roses jusqu'à l'asafoetida. Mais jusqu'à ce que vous puissiez mesurer leurs ressemblances et leurs différences, vous ne pouvez avoir aucune science de l'odeur. » Son défi n'a pas été relevé jusqu'à maintenant.

Ce défi centenaire a mis en évidence la difficulté d'insérer les odeurs dans un système logique, car il y a des millions de récepteurs d'odeurs dans notre nez, avec des centaines de sous-types, chacun étant façonné pour détecter des caractéristiques moléculaires particulières. Nos cerveaux perçoivent potentiellement des millions d'odeurs dans lesquelles ces molécules uniques sont mélangées et mélangées à des intensités variables; Donc, cartographier cette information a été un défi. Mais l'étude du professeur Sobel et de son équipe, dirigé par l'étudiant diplômé Aharon Ravia et le Dr Kobi Snitz, constaté qu'il existe un ordre sous-jacent aux odeurs. Ils sont arrivés à cette conclusion en adoptant le concept de Bell, à savoir, pour décrire pas les odeurs elles-mêmes, mais plutôt les relations entre les odeurs telles qu'elles sont perçues.

Dans l'expérience initiale, les chercheurs ont créé 14 mélanges aromatiques, comprenant chacun environ 10 composants moléculaires, et les a présentés deux par deux à près de 200 bénévoles. Les participants ont évalué les paires d'odeurs sur la façon dont elles semblaient similaires, en les classant sur une échelle allant de « identique » à « extrêmement différent ». A la fin de l'expérience, chaque volontaire avait évalué 95 paires.

Pour traduire la base de données résultante de milliers d'évaluations de similarité perceptive en une mise en page utile, l'équipe a affiné une mesure physico-chimique qu'elle avait précédemment développée. Dans ce calcul, chaque odorant était représenté par un seul vecteur qui combine 21 mesures physiques (polarité, masse moléculaire, etc.). Pour comparer deux odorants, chacun représenté par un vecteur, les scientifiques ont mesuré l'angle entre les vecteurs pour refléter la similitude perceptive entre eux. Les paires d'odorants avec une distance angulaire courte entre eux devaient être similaires, et ceux avec une distance à angle élevé étaient censés être différents.

Pour tester ce modèle, l'équipe l'a d'abord appliqué aux données recueillies par d'autres chercheurs, principalement une grande étude sur la discrimination des odeurs par Caroline Bushdid et ses collègues du laboratoire du professeur Leslie Vosshall à l'Université Rockefeller à New York. L'équipe Weizmann a découvert que leur modèle et leurs mesures prédisaient avec précision les résultats de Bushdid :les odorants avec une faible distance angulaire entre eux étaient difficiles à discriminer; ceux avec une distance à angle élevé étaient simples. Encouragé par la précision du modèle dans la prédiction des données collectées par d'autres, le groupe Sobel a continué à tester par lui-même.

L'équipe a concocté de nouveaux parfums et a invité un nouveau groupe de bénévoles à les sentir, utilisant à nouveau leur méthode pour prédire comment cet ensemble de participants évaluerait les paires - d'abord 14 nouveaux mélanges, puis, dans l'expérience suivante, 100 mélanges. Le modèle s'est exceptionnellement bien comporté. En réalité, les résultats étaient du même ordre que ceux de la perception des couleurs, des informations sensorielles fondées sur des paramètres bien définis. C'était particulièrement surprenant étant donné que chaque personne a probablement un complément unique de sous-types de récepteurs olfactifs, qui peut varier jusqu'à 30 % d'un individu à l'autre.

Parce que la « carte des odeurs, ' ou métrique, prédit la similitude de deux odorants quelconques, il peut également être utilisé pour prédire comment un odorant sentira finalement. Par exemple, tout nouvel odorant qui se trouve à 0,05 radian (une unité de mesure pour les angles) ou moins de l'odeur de banane sentira exactement comme la banane. Alors que le nouvel odorant s'éloigne de la banane, ça sentira la banane, et au-delà d'une certaine distance, il cessera de ressembler à une banane.

Le laboratoire Sobel développe actuellement un outil Web. Ces techniques prédisent non seulement l'odeur d'un nouvel odorant, mais peut aussi synthétiser des odorants par conception. Par exemple, on peut prendre n'importe quel parfum avec un ensemble connu d'ingrédients et, en utilisant la carte et la métrique, générer un nouveau parfum sans composants communs avec le parfum d'origine, mais avec exactement la même odeur. De telles créations dans la vision des couleurs, à savoir, les compositions spectrales non chevauchantes qui génèrent la même couleur perçue sont appelées métamères de couleur, et l'équipe Sobel a produit des métamères olfactifs.

Les résultats sont une étape importante vers la réalisation d'une vision de l'étude, co-auteur, le professeur David Harel du département d'informatique et de mathématiques appliquées de l'Institut Weizmann, qui est également vice-président de l'Académie israélienne des sciences et des sciences humaines :permettre aux ordinateurs de numériser et de reproduire les odeurs. En plus de pouvoir ajouter des arômes réalistes de fleurs ou de mer aux photos de vacances sur les réseaux sociaux, donner aux ordinateurs la capacité d'interpréter les odeurs comme le font les humains pourrait avoir un impact sur la surveillance de l'environnement et les industries biomédicales et alimentaires, pour n'en nommer que quelques-uns. Toujours, le maître parfumeur Christophe Laudamiel, qui est également co-auteur de l'étude, remarque qu'il ne se soucie pas encore de sa profession.

Le professeur Sobel dit, « Il y a cent ans, Alexander Graham Bell a posé un défi. Nous y avons maintenant répondu :la distance entre le rose et le violet est de 0,202 radians (ils sont à distance similaires), la distance entre le violet et l'asafoetida est de 0,5 radians (ils sont très différents), et la différence entre la rose et l'asafoetida est de 0,565 radians (ils sont encore plus différents). Nous avons converti les perceptions olfactives en nombres, et cela devrait en effet faire avancer la science des odeurs."