Interactions Cognition-Emotions dans la modalité Olfactive – ICEO

Le projet ICEO est prévu sur une durée de 3 ans. Trois tâches utilisant des méthodes d’analyse de discours, psychophysiques et neurobiologiques (Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, IRMf) seront menées. Les expériences impliqueront différentes populations d’individus (sujets jeunes et âgés pour l’expérience 1, tâche 1 ; sujets âgés et patients Alzheimer pour l’expérience 2, tâche 2 ; sujets expérimentés pour les expériences 3 et 4, tâche 3).
Du point de vue expérimental, les expériences 1 à 3 impliquent pour les sujets des visites uniques d’une heure. Les méthodes, utilisées de longue date par notre équipe, sont issues de l’analyse de discours, de la psychophysique des odeurs et la psychologie expérimentale. Chaque expérience est généralement composée de 2 sessions pendant lesquelles : 1) la fonction olfactive des sujets est objectivée et 2) les sujets évaluent le caractère agréable et désagréable d’odeurs.
Dans l’expérience 4, nous testerons l’influence de l’expertise sur la perception d’odorants qui diffèrent dans leurs propriétés physicochimiques. Nous mettrons en place une expérience auprès de sujets expérimentés à l’aide de l’IRMf. En utilisant des méthodes d’analyse déjà bien rodées, nous aboutirons à des cartes montrant quelles régions olfactives primaires et secondaires sont activées en fonction du type de molécules et du niveau d’expertise.

Nos travaux antérieurs fournissent à notre équipe des compétences solides pour l’analyse physicochimique des odorants, l’analyse linguistique des verbalisations et l’analyse neurobiologique de l’activité cérébrale. Des données récentes révèlent que les molécules complexes et agréables sont évaluées comme étant significativement moins plaisantes avec l'âge. Des études sont en cours pour évaluer l'effet de l'expertise d'une part et de la pathologie d'autre part sur la perception hédonique des odeurs en lien avec leur structure moléculaire. Ces résultats sont particulièrement prometteurs et montrent l’intérêt de notre approche interdisciplinaire dans ce champ scientifique.
Les modèles actuels de la perception olfactive se réfèrent peu à la structure moléculaire des odorants, et lorsque c’est le cas, la nature des attributs physicochimiques pertinents n’est pas connue. La possibilité que ces indices physicochimiques (e.g. taille, poids, complexité) que nous avons mis en évidence soient des propriétés pertinentes pour le système olfactif est une donnée très novatrice que notre projet va pouvoir confirmer et approfondir. L’enjeu est d’aboutir à une révision profonde des modèles antérieurs par une nouvelle approche de la relation structure-odeur (valence hédonique).
La mise en place des expériences des différentes tâches a débuté il y a 12 mois. Une fois les résultats établis et confirmés, notre programme de recherche permettra de fournir à la communauté scientifique et au monde industriel des outils d’analyse pour l’identification multidimensionnelle des propriétés cognitives et physico-chimiques des odorants à partir de verbalisations de sujets sains et pathologiques, experts et novices.

L’ambition de notre projet est donc à la fois d’ordre scientifique et méthodologique, dans un contexte où éclairer l’impact de la cognition sur l’émotion aux plans comportemental et neurobiologique est un enjeu de premier ordre aussi bien dans le champ international des sciences affectives que pour des applications industrielles. Les échanges que nous avons avec des industriels de la parfumerie montrent quel challenge représente pour ces domaines le fait de mieux cerner les effets des composés odorants pour innover dans la formulation des produits. Le projet ICEO aboutira à améliorer nos connaissances à travers la communication de nos résultats dans des séminaires, conférences, congrès et dans des publications de haut-rang ; il servira en cela aussi de moteur aux différentes communautés scientifiques et industrielles que ces questions relient : émotions, cognition, olfaction, parfum.

1. Sezille C, Messaoudi B, Bertrand A, Joussain P, Thévenet M, Bensafi M. A portable experimental apparatus for human olfactory fMRI experiments. J Neurosci Methods. 2013 Aug 15;218(1):29-38
2. Joussain P, Thevenet M, Rouby C, Bensafi M. Effect of aging on hedonic appreciation of pleasant and unpleasant odors. PLoS One. 2013 Apr 24;8(4):e61376.

Les sciences affectives sont un ensemble de disciplines scientifiques qui s’intéressent aux bases neurales des émotions et à leurs manifestations comportementales. Les dernières décennies ont vu décupler les recherches dans ce domaine et en particulier sur la question de savoir comment la cognition influence l’émotion. C’est dans ce cadre que s’inscrit le projet ICEO qui utilise l’olfaction comme porte d’entrée vers le système émotionnel humain.

L’odorat est un système spécialisé dans la détection et la reconnaissance de molécules odorantes de l’environnement. Chez toutes les espèces y compris l’Homme, les odeurs sont potentiellement associées à des actes puisque l’information qu’elles portent est utilisée pour agir : s’éloigner ou s’approcher de la source odorante. Cette incitation à agir portée par l’odeur reflète ce qu’on appelle généralement la valence affective ou hédonique de l’odeur.
Une question importante posée par les psychologues et biologistes ces dernières décennies est celle des déterminants de cette valence hédonique. La conservation entre espèces d’une préférence pour certaines molécules et d’un évitement pour d’autres plaide en faveur d’un déterminisme basé sur les propriétés physico-chimiques des odorants (prédétermination génétique). Cependant, nous savons tous que la perception hédonique de l’odeur est très variable d’un individu à l’autre. Par exemple, l’odeur de fromage Saint Félicien appréciée en France peut représenter une insulte pour les sens d’un représentant d’une autre culture. Ceci implique que cette valence hédonique peut être modulée par l’apprentissage durant le développement, et peut être par le vieillissement, qu’il soit normal ou pathologique.

Ces dernières années la majorité des recherches sur l’hédonisme olfactif ont mis l’accent soit sur une prédétermination génétique, soit sur les effets de l’apprentissage. Les avancées sur la prédétermination génétique défendent l’hypothèse que certaines propriétés physicochimiques des molécules favorisent des comportements soit d’approche soit d’évitement. Des preuves des effets de l’apprentissage sur l’hédonisme olfactif durant le développement humain ont aussi été publiées, et chaque mécanisme a ses défenseurs. Il semble que les tenants d’un déterminisme inné et ceux des influences acquises représentent des théories incompatibles, et la possibilité d’une interaction entre les influences physicochimiques et l’expérience et l’apprentissage n’est pas envisagée aujourd’hui. L’apprentissage pourrait-il dominer les influences physicochimiques?

Le projet ICEO tentera de répondre à la question de savoir si l’influence du déterminisme physicochimique est constante à tous les âges de la vie, quelle que soit l’expérience et l’apprentissage. Nous étudierons en particulier les interactions entre physicochimie et apprentissage au cours du vieillissement normal, où l’on sait que les connaissances acquises deviennent difficiles d’accès, et au cours du vieillissement pathologique où les déficits cognitifs pourraient modifier ces interactions. Nous poserons l’hypothèse qu’il existe des âges ou des maladies comme la maladie d’Alzheimer où les influences physicochimiques prennent le pas sur la culture et les connaissances acquises. D’un autre côté, on cherchera s’il existe chez des groupes d’experts comme les parfumeurs, une inhibition des réponses hédoniques prédéterminées par les connaissances acquises Par ailleurs, pour mieux comprendre l’effet de la cognition sur les émotions olfactives, il est nécessaire de démontrer son effet sur l’activité cérébrale: une approche neurobiologique complètera le projet.

Le projet permettra donc d’avancer dans la description des liens entre émotion(s) et cognition dans la perception des odeurs. L’identification des facteurs cognitifs modulant la valence hédonique de l’odeur représente également un challenge pour le monde industriel où innover sur les composés odorants demande de mieux connaître leur impact émotionnel.