Le nez des chats domestiques pourrait fonctionner comme un équipement d'analyse chimique très efficace
Les parallèles entre le nez des chats et la chromatographie en phase gazeuse permettent de mieux comprendre l'évolution des mammifères.
Une nouvelle simulation informatique du nez des chats domestiques suggère que les structures nasales alambiquées impliquées dans leur sens de l'odorat fonctionnent de manière similaire à des chromatographes en phase gazeuse à spires parallèles, un équipement de laboratoire utilisé pour une analyse très efficace de la composition chimique des substances. Zhenxing Wu, de l'université d'État de l'Ohio (États-Unis), et ses collègues présentent ces résultats dans la revue à accès libre PLOS Computational Biology le 29 juin 2023.
Les vertébrés utilisent leur nez pour respirer et sentir, les récepteurs à l'intérieur du nez détectant les odeurs dans l'air inhalé. Certaines études antérieures suggèrent que la détection des odeurs chez les vertébrés pourrait fonctionner de manière similaire à la chromatographie en phase gazeuse de base, dans laquelle, essentiellement, la substance à analyser est vaporisée et transportée par un flux constant de gaz à travers un tube. Les différents composants chimiques de la substance interagissent avec le tube de manière distincte sur toute sa longueur, ce qui permet d'identifier chaque composant.
Des parallèles entre la chromatographie en phase gazeuse et le fonctionnement du nez ont déjà été observés chez les amphibiens. Cependant, peu d'études ont examiné ces parallèles pour le nez des mammifères, qui possède des canaux plus alambiqués par lesquels l'air passe pour permettre la détection des odeurs.
Afin d'apporter un nouvel éclairage, Wu et ses collègues ont mis au point un modèle informatique tridimensionnel anatomiquement précis du nez d'un chat domestique. Ils se sont appuyés sur diverses techniques, notamment des scanners micro-CT à haute résolution du nez d'un vrai chat et une modélisation informatique de la dynamique des fluides.
La simulation du flux d'air et d'odeurs à travers le nez virtuel du chat a montré qu'il semble fonctionner de la même manière qu'un chromatographe en phase gazeuse à bobines parallèles, dans lequel l'efficacité de la technique de base est renforcée par l'utilisation de plusieurs tubes se ramifiant à partir d'un flux de gaz à grande vitesse.
En d'autres termes, si le nez d'un chat n'avait qu'un seul tube droit pour détecter les odeurs, il devrait être plus long que ne le permet la taille physique de la tête pour que la détection des odeurs soit aussi efficace qu'elle semble l'être. L'existence de plusieurs canaux complexes semble être 100 fois plus efficace que l'existence d'un seul tube droit, comme c'est le cas chez la plupart des amphibiens.
Ces résultats permettent de mieux comprendre comment l'évolution de canaux plus alambiqués a permis aux mammifères, et en particulier aux chats, d'améliorer leur odorat.
Les auteurs ajoutent : "L'apparition au cours de l'évolution de canaux olfactifs convolutés dans le nez des mammifères ressemble remarquablement à un autre organe sensoriel, la cochlée enroulée en forme d'escargot, qui est également propre aux mammifères. Chez les oiseaux et d'autres vertébrés non mammifères, l'organe auditif interne, bien qu'appelé "cochlée", est plutôt un tube à extrémité aveugle. Si nous savons que l'évolution de la cochlée des mammifères améliore notre sensibilité auditive et notre gamme de fréquences, nous pensons ici que la "cochlée olfactive" des mammifères peut également améliorer le sens de l'odorat en servant de chromatographe spiralé parallèle. Cette découverte révèle de nouveaux mécanismes qui favorisent des performances olfactives élevées, ce qui nous permet de mieux comprendre l'adaptation réussie des espèces de mammifères, y compris le chat, un animal de compagnie important, à divers environnements".
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 Anglais peut être trouvé ici.
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