Noam Sobel : illusions olfactives et perception des odeurs

Neurobiologiste dans un très prestigieux institut de recherche en Israël, le Weizmann Institute of Science, le professeur Noam Sobel s’intéresse aux mécanismes de perception des odeurs. Mais plutôt que d’étudier l’odorat avec un microscope en scrutant les neurones un par un, il se concentre sur les perceptions globales des odeurs et comment les êtres humains les comparent et les classent. Son travail s’apparente ainsi plus à celui d’un statisticien, en comparant des études et des tests de reconnaissance de mélanges odorants et en tirant de conclusions des résultats. Il a ainsi fait deux découvertes importantes qui nous renseignent sur la façon dont notre cerveau appréhende les odeurs complexes : l’existence d’une « odeur blanche », dans une étude publiée en 2012, et la possibilité de mélanges « métamériques » parue dans la très renommée revue Nature en 2020. En quoi consistent ces deux phénomènes, et qu’impliquent-ils sur la façon que nous avons de percevoir les odeurs du monde ?

Laurax : le blanc olfactif

Alors que la plupart des chercheurs tentent de classifier l’infinie variété des odeurs et leurs descriptions, toutes subjectives et liées à nos expériences individuelles, Noam Sobel a très simplement entrepris une large étude de comparaison de composés odorants, en présentant à un panel de cobayes des couples de molécules et en leur demandant à quel degré ils ou elles trouvaient ces odeurs semblables, sans chercher à décrire les différences. Après avoir établi un grand nombre de comparaisons, on peut ainsi dessiner un « espace olfactif », dans lequel chaque molécule est un point et où la distance entre chaque point est proportionnelle à leur différence (dissemblance) olfactive perçue.

Dans une seconde étape, un algorithme est chargé de créer des mélanges en piochant dans l’espace olfactif de façon à faire des mélanges avec une dizaine de molécules bien réparties dans toutes les zones de cet espace. À leur grande surprise, ces mélanges ont une tendance à se ressembler, même s’ils ne sont pas composés des mêmes molécules. Du moment que les mélanges comportent des composés odorants bien répartis dans tout l’espace olfactif, ils ont tendance à sentir la même chose. Cette observation se vérifie quand des mélanges comportant 30 ou 60 ingrédients sont préparés de la même façon, les cobayes du test ne sont alors plus capables de différencier les compositions. On dit alors que ces mélanges convergent vers une odeur commune, que Noam Sobel appelle le « blanc olfactif », et les mélanges qui présentent cette odeur sont nommés des « laurax ».

Le phénomène est donc comparable à la « couleur blanche » constituée d’un mélange équilibré de longueurs d’ondes de la lumière visible, et où l’on ne distingue plus de couleurs précises ; ou bien encore au « bruit blanc », qui résulte de l’addition de fréquences équilibrées dans tout le spectre audible, et donne une impression de bourdonnement indistinct. 

Mais que sent ce laurax ? C’est surtout l’indécision qui caractérise ce blanc olfactif, même venant des parfumeurs, ces professionnels de la description des odeurs, qui ont toutes les peines du monde à définir ce qu’il sent : un peu tout ! C’est doux et chimique à la fois, aromatique et fruité, médicinal, floral et savonneux en même temps. Et tous s’accordent pour dire que « ça sent la parfumerie », justement l’endroit où toutes les odeurs se mélangent et vont naturellement former un blanc olfactif indéfini. 

Métamères

Après avoir étudié cette sorte d’« odeur du tout », Noam Sobel et son équipe ont poursuivi leurs investigations sur la comparaison des odeurs complexes, en développant une méthode qui permet de prévoir les différences de perceptions olfactives en fonction des caractéristiques mesurables des molécules (point d’ébullition, volatilité, masse moléculaire, etc.). En combinant les résultats d’un très grand nombre de tests, l’équipe a réussi à mettre au point un algorithme de prédiction fiable de la ressemblance entre des mélanges de molécules connues. Au cours de l’étude, ils ont constaté que des mélanges de molécules différentes pouvaient avoir des odeurs très proches.

Ils ont alors poussé le principe plus loin en demandant à l’ordinateur de créer des mélanges qui ne possèdent aucunes molécules communes mais qui sentent strictement la même chose. Ils ont ainsi formulé trois paires de mélanges qui ne sont pas différentiables par le panel “d’olfacteurs” et qu’ils nomment métamères. Ce mot provient de la physique de la lumière, et a pour définition : « deux couleurs métamères ou homochromes sont deux lumières visibles dont les spectres physiques sont différents, mais que la vision humaine ne différencie pas. » On pourrait aussi tenter le néologisme pour l’odorat de mélanges « homosmiques » : qui «  sentent pareil », sans avoir de formules identiques.

Cela vérifie scientifiquement ce que les parfumeurs pratiquent depuis toujours, à savoir qu’il est possible de faire des formules qui sentent comme une fleur ou un aliment sans utiliser les molécules présentes dans la matière naturelle. Ainsi un parfum de tilleul, de muguet, etc. peut être recomposé sans les molécules dégagées réellement par ces plantes. Le parfum et l’odeur naturelle de la fleur sont donc homosmiques et trompent notre nez. 

Ces phénomènes, qui peuvent sembler amusants car ils s’apparentent aux illusions d’optiques, sont pourtant des preuves précieuses qui valident les modèles informatiques mis au point par le laboratoire de Noam Sobel, et valident leur système de prédiction de la proximité, ou non, des odeurs. C’est une chose très importante car jusqu’ici aucun algorithme n’avait réussi à prédire fidèlement les perceptions de produits odorants. C’est donc un premier pas vers la numérisation des odeurs, ces dernières restant cependant rétives à livrer leurs secrets car il est encore impossible de prévoir ce que peut sentir une molécule ou un mélange en examinant seulement sa structure. Noam Sobel peut dire si deux parfums, ou odeurs complexes, vont se ressembler ou non, mais ne peut rien dire sur ce que cela va sentir ; la science avance pas à pas !


Portrait Noam Sobel : source weizmann-usa.org ©Tomer Appelbaum


Commentaires

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article très intéressant, cela explique sûrement pourquoi pour certains parfums on s’étonne de ne pas trouver les ingredients dans la pyramide olfactive et pourtant on est sûr de reconnaître une note

Bonjour bibiche64,
C’est vrai qu’il est possible de sentir une note alors que les ingrédients typiques ne sont pas utilisés dans la formule !
Mais dans ce cas c’est surement à cause d’autre chose, c’est que la pyramide olfactive que donne le marketing est souvent une invention publicitaire qui reflète très peu la véritable composition du parfum ! Sans compter que la fameuse pyramide ne parle pas de toutes les notes qui composent le parfum !
C’est juste un outil pour la vendeuse afin d’ouvrir sur un peu de rêve mais sans réalité technique du point de vue des matières premières.
La conclusion est toujours la même : c’est votre nez qui a raison quand il s’agit de perceptions olfactives (enfin votre nez et votre cerveau !)

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