Comment les chiens « voient » les odeurs

Borzoi

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Les chiens sont célèbres pour leur nez. Non seulement ils inspectent presque tout avec leur nez, mais leur tête est également conçue et orientée pour sentir ce qui les entoure. De nouvelles recherches suggèrent que le cerveau des chiens est également spécialement adapté à l’odorat en exploitant la puissance de leur système visuel.

Le nez des chiens sent le monde, pas ce qu’il y a dans leur gueule

Pensez à l’énorme museau d’un borzoi. Il aspire de grandes bouffées d’air que les neurones sensoriels olfactifs de la cavité nasale peuvent inspecter. Mais il a aussi ses limites.

Les chiens sont tellement habitués à sentir le monde extérieur qu’ils ne sont guère capables de sentir la nourriture dans leur bouche. Lorsque l’homme mâche de la nourriture, il fait remonter les gaz qui s’échappent de la nourriture dans sa cavité nasale par des passages situés à l’arrière de la gorge. Ce processus, appelé olfaction rétronasale, inverse partiellement le flux d’air dans le nez, qui entre normalement par les narines. Une grande partie de notre expérience de la saveur des aliments provient de ces odeurs « rétrogrades », qui sont combinées dans le cerveau avec les vrais goûts (sucré, salé, amer, acide et umami) perçus avec la langue. Le plaisir que nous procurent les aliments, comme la richesse du chocolat, est en grande partie dû à cette combinaison de sensations.

Mais l’anatomie interne de la tête d’un chien ne permet guère cette circulation d’air vers l’arrière. Les chiens n’ont pas la sensation combinée de l’odorat et du goût qui constitue la saveur. Par conséquent, ils se soucient peu de la saveur de leur nourriture une fois qu’elle est dans leur bouche. Il leur suffit de détecter l’odeur des aliments avant d’ouvrir la bouche pour en prendre une bouchée.

La fonction de l’odorat dans la construction de la saveur ayant été rétrogradée, le nez des chiens est plutôt conçu pour cartographier et identifier les odeurs qui les entourent. Et les odeurs sont nombreuses. Nous, les humains, pourrions bien être capables de sentir un grand nombre des mêmes substances chimiques que les chiens. Cependant, en nous tenant debout, nous sommes beaucoup plus éloignés du sol, où se trouvent la plupart des odeurs intéressantes. Une étude célèbre a d’ailleurs montré que les humains ont des capacités similaires à celles des chiens pour suivre une piste odorante dans l’herbe. La puissance de l’odorat d’un chien s’explique peut-être en partie par la pratique.

Mais leurs énormes cavités nasales les aident certainement. Et ils peuvent prendre 10 bouffées d’air par leurs narines dans le temps qu’il faut à l’homme pour inspirer une bouffée.

Gènes et systèmes neuronaux de l’odorat

Les scientifiques ont étudié la génétique et la neurophysiologie pour trouver les sources de l’odorat amélioré des chiens. Si les chiens possèdent un grand nombre de neurones récepteurs olfactifs dans leur nez – 2 milliards, contre 50 millions pour nous -, leurs gènes les dotent essentiellement du même ensemble de détecteurs que nous et d’autres mammifères. Cela suggère que la variété d’odeurs différentes que les chiens peuvent détecter est comparable au nombre que nous pouvons détecter, bien que les chiens puissent détecter des concentrations d’odorants beaucoup plus faibles.

Ce que le cerveau du chien fait de ces informations semble très différent de ce que l’on observe chez l’homme. Nous commençons à avoir une idée de cette différence de traitement grâce à une nouvelle étude innovante sur la connectivité dans le cerveau du chien, réalisée à l’école vétérinaire de l’université de Cornell.

Découverte de fortes connexions entre le bulbe olfactif et le cerveau visuel chez le chien

Avant les travaux de l’équipe de Cornell, on savait peu de choses sur la connectivité du cerveau du chien liée à l’olfaction. En utilisant l’imagerie par résonance magnétique sur des chiens vivants, ainsi que des études de dissection confirmées sur des chiens décédés, les chercheurs ont découvert des connexions étendues entre le bulbe olfactif, qui reçoit les signaux des neurones sensoriels olfactifs du nez, et le lobe occipital, qui abrite le système visuel. Les connexions sont formées par des axones qui s’étendent de l’avant à l’arrière du cerveau.

Aucune connexion directe entre ces deux régions du cerveau n’a été observée de manière fiable chez d’autres espèces. Cela vaut également pour la souris, qui a fait l’objet de nombreuses études et qui est également une espèce très orientée vers l’odorat. Chez le chien, ces voies de matière blanche entre le bulbe olfactif et le cerveau visuel n’étaient pas seulement présentes, elles étaient épaisses. Les axones occupaient un volume équivalent à environ un tiers de cuillère à café. Cela représente plus de 1 % de l’ensemble du cerveau du chien, qui comprend non seulement les axones, mais aussi les corps cellulaires et les dendrites de plus de 2 milliards de neurones, qui effectuent une multitude de tâches.

L’équipe de Cornell a également découvert de nouvelles voies reliant le bulbe olfactif à d’autres parties du cerveau, notamment le système limbique et les systèmes liés à la mémoire et à la navigation. Mais les connexions extraordinairement fortes avec le système visuel sont remarquables. Elles suggèrent que les chiens intègrent les informations olfactives très tôt dans le traitement du monde visuel.

Depuis que les chiens sont domestiqués, leur évolution a été fortement influencée par nous. On ne sait toujours pas si cette spécialisation cérébrale est partagée avec les espèces sauvages apparentées aux chiens ou si elle est apparue à la suite de l’élevage par l’homme.

Les chiens voient-ils les odeurs ?

En ce qui concerne les implications de cette étude sur la perception du monde par les chiens, je dirais que les odeurs pourraient être une sorte de superposition directe à leur conscience visuelle. C’est peut-être un peu comme la façon dont les objets qui nous entourent ont une forme et une identité visuelles, ainsi qu’une sensation distincte ou un éclat de couleur. Nous ne pouvons pas pénétrer dans leur tête pour voir ce que ressent un chien, mais il doit s’agir d’un monde plein d’odeurs vives.

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