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Rat Behavior and Biology : Le monde olfactif d'un rat

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Le monde olfactif d'un rat
(http://www.ratbehavior.org/RatOlfaction.htm)


Auteur original : Anne Hanson (20 octobre 2006)
Traduction : Cécile Voisin (29 avril 2011)
Correction : Charlotte Dumartin, Estelle Deyrieux et Laura De Paepe


Sommaire

Comment fonctionne le nez d'un rat ?

L'air entre dans les narines du rat et les flux passent une parcelle de peau riche en récepteurs d'odeurs appelée épithélium olfactif. C'est là que se trouvent des neurones olfactifs pourvus de cils ressemblant à des poils qui se projettent dans un mince bain de mucus à la surface de la cellule. Des particules d'odeur dans l'air, appelées odorisants, se lient à des récepteurs spéciaux sur les cils des neurones olfactifs, et leur liaison déclenche une réponse hormonale qui va vers le cerveau.

Chose incroyable, il y a entre 200 et 1000 types de récepteurs olfactifs, codés par 500 à 1000 gènes ! C'est un nombre stupéfiant de gènes, environ 1 % de l'ADN du rat. Cela signifie que chez les rats, un gène sur 100 est impliqué dans la détection des odeurs. Ce nombre renversant de gènes impliqués dans l'olfaction donne une idée de l'importance de l'odorat pour un rat ! (article pour trouver ces récepteurs d'odeur)

(Supplément sur l'odorat)

À quel endroit du cerveau va le message olfactif ?

Le message venant des neurones olfactifs se hâte en direction des bulbes olfactifs, qui sont des projections ressemblant à des tiges venant du prosencéphale. Le bulbe olfactif est recouvert d'environ 2000 minuscules structures en forme de paniers, ayant chacune le diamètre d'un poil humain, appelées glomérules. Les glomérules sont les unités de base de la perception olfactive. Chaque glomérule est réglée sur un odorisant (molécule d'odeur) spécifique. Ainsi, un motif différent de glomérules est activé quand un rat sent des odeurs différentes, comme la banane, la graine de carvi, la menthe verte ou l'odeur complexe du beurre de cacahuète ! Ces cartes d'activations changent aussi lorsque la concentration d'odeur augmente, et lorsque des odeurs très similaires sont présentées successivement, comme des séries d'aldéhydes qui diffèrent seulement dans leur nombre de molécules de carbone, ce qui démontre à quel point les rats peuvent différencier des odeurs subtilement différentes.

Sur cette page, vous pouvez taper le nom d'un composé chimique et voir la carte correspondante des glomérules activés dans le bulbe olfactif d'un rat !

Lors de l'apprentissage olfactif, ce dessin d'activité induit par l'odeur dans le bulbe olfactif est affuté, comme quand un raton nouveau-né apprend l'odeur unique de sa mère (Brennan & Kevarne 1997).


Mais les rats ont un autre organe détecteur d'odeurs en plus du nez...

Les rats ont une seconde manière de détecter les odeurs, appelée organe voméronasal, ou OVN. L'OVN des mammifères est situé dans une poche en-dehors de la cavité nasale. Chez les rats, l'OVN est situé dans un passage oblong au fond de la cavité nasale, juste à côté du septum, avec une ouverture étroite juste à l'intérieur de la narine. Cette position d'impasse signifie que l'air ne peut pas affluer à l'intérieur comme dans l'épithélium olfactif du nez (Agosta 1992). Quand les rats reniflent et lèchent, des molécules environnementales se collent au nez humide et se dissolvent, puis sont transportées vers l'OVN suspendu dans du mucus. L'OVN se dilate et se comprime pour pomper rapidement le liquide odoriférant vers l'intérieur (en savoir plus sur l'OVN).

L'organe voméronasal détecte essentiellement les phéromones, les signaux chimiques transmis entre membres de la même espèce. Il se spécialise dans les produits chimiques non volatiles que l'on trouve dans l'urine et autres sécrétions (Brennan 2001), bien qu'il détecte aussi certains composés phéromonaux volatiles (Trinh et Storm 2003, Zufall et al. 2002). Contrairement au vaste nombre de récepteurs dans l'épithélium olfactif, il y a seulement 30 à 100 sortes de récepteurs olfactifs dans l'OVN, et un seul ou très peu par cellule.

Les messages de l'organe voméronasal empruntent un chemin séparé vers les bulbes olfactifs accessoires, et de là vers les amygdales, puis à la fois vers la zone pré-optique et l'hypothalamus, zones connues pour être impliquées dans le comportement reproductif (voir Meredith, FSU Neuroscience Program, pour un résumé).

L'OVN est essentiel dans la communication chimique entre les animaux (l'attraction des partenaires, la séduction, la copulation, l'agressivité, et les soins parentaux sont tous arbitrés par l'OVN (Bradbury et Vehrencamp 1998)).


Quels genres de messages envoient et reçoivent les rats ?

Les signaux chimiques se trouvent dans toutes sortes de sécrétions, comme l'urine, les excréments, et les sécrétions des glandes cutanées. Ils sont captés par inhalation ou léchage d'un individu, ou par les odeurs qui ont été déposées sur le sol ou volatilisées dans l'air.

L'une des méthodes les plus courantes de communication chimique chez les rats est le marquage urinaire. Les mâles sexuellement matures sont les marqueurs d'urine les plus prolifiques, bien que les femelles sexuellement matures puissent aussi effectuer quelques marquages urinaires, surtout la nuit précédant leurs chaleurs (Calhoun 1962, p. 151). Le marquage urinaire est donc considéré comme l'avertissement d'une présence et comme un attractif sexuel (les mâles adultes avertissent et les femelles choisissent leur compagnon parmi les avertisseurs (Doty 1974)). Le marquage urinaire des femelles pourrait être un avertisseur de réceptivité sexuelle.

Les sécrétions chimiques contiennent une énorme quantité d'informations (Agosta 1992). Avec les odeurs contenues dans les sécrétions, comme l'urine, les rongeurs peuvent déterminer toutes les choses suivantes sur l'animal ayant produit l'odeur :

  • sexe
  • statut reproductif : si l'urine provient d'une femelle, le rat peut déterminer si elle est réceptive à l'accouplement, gestante ou allaitante
  • maturité sexuelle (raton vs. adulte sexuellement mature)
  • animaux familiers vs. non-familiers (différentiation des inconnus et des membres de la colonie)
  • statut social (individus dominant ou dominé)
  • reconnaissance individuelle
  • niveau de stress


Ainsi, l'urine contient toutes sortes d'informations très personnelles !

Références : Agosta 1992, Brown 1975 & 1977, Giesecke 1997, Mackay-Sim 1980.

Les signaux chimiques peuvent même entraîner des changements chez le destinataire. L'urine contient des phéromones qui accélèrent et décélèrent la puberté chez les femelles immatures, le rythme du cycle œstral, et des phéromones stimulant un mâle pour monter une femelle réceptive. Plus précisément, l'odeur masculine accélère la puberté des femelles, alors que l'odeur féminine la retarde et supprime l'œstrus chez les femelles sexuellement matures. L'odeur d'un mâle inconnu peut aussi entraîner le fait qu'une souris fraichement gestante réabsorbe sa portée (Agosta 1992).

Le signal chimique joue un rôle essentiel dans la communication animale. De tels signaux chimiques sont impliqués dans tous les aspects de la séduction et de l'accouplement, dans l'agressivité, le comportement parental, et les provisions :

Comportement de séduction et d'accouplement

Les signaux chimiques sont essentiels pour la bonne exécution du comportement de séduction et d'accouplement (Larsson 1971). Par exemple, si les mâles n'ont pas accès aux informations par leur nez ou leur organe voméronasal, ils ne peuvent pas s'accoupler. Les signaux visuels et auditifs ne suffisent pas (Sachs 1997). Les mâles sexuellement expérimentés peuvent s'en sortir avec le nez ou l'OVN, mais les mâles inexpérimentés sont sévèrement handicapés si leur OVN est entravé. Si l'OVN est retiré chez les souris femelles, l'odeur des mâles n'accélère plus la puberté, les femelles adultes n'influencent plus leurs cycles œstrales mutuels, et les mâles étrangers n'entraînent plus de fausses couches chez les femelles récemment fécondées (Meredith, of FSU). L'odeur de femelle accroît aussi la production de sperme chez les mâles dominants, mais pas chez les dominés (Koyama 2000). Les femelles ont aussi besoin de signaux olfactifs pour avoir un comportement reproductif normal (Aron 1979).

Agressivité

L'olfaction est aussi utilisée dans l'agressivité. Les rates allaitantes, qui présentent habituellement une agressivité accrue envers les rats adultes inconnus, ne le font pas si leur odorat est affaibli (Kolunie & Stern 1995, Ferreira et al. 1987). Les rats mâles font habituellement preuve d'agressivité entre eux, et cette agressivité inter-mâles est normalement accrue s'ils peuvent sentir une femelle réceptive. Cependant, si l'odorat des mâles est réduit, ils deviennent moins agressifs entre eux et il y a une légère augmentation de l'agressivité quand ils sont présentés à l'odeur d'une femelle réceptive (Bergvall et al. 1991, Cain 1974).

Allaitement

L'odeur est essentielle pour les animaux nouveaux-nés, lorsqu'ils localisent les tétines de leur mère via leur odorat. Après la naissance, les mères diffusent leur fluide amniotique dans leurs tétines, et les ratons rampent vers l'odeur familière et saisissent les mamelles. Si la mère s'empêche de lécher et de diffuser les sécrétions sur elle, les bébés ne peuvent pas trouver ses tétines, mais ils peuvent les retrouver si la salive ou le liquide amniotique de la mère est remis dessus (Teicher & Blass, 1977). Quelques jours plus tard, les ratons sont attirés par l'odeur de leur propre salive. Nettoyez les mamelles et ils arrêtent de téter, étalez de la salive de raton et ils s'allaitent à nouveau (Teicher & Bass, 1976).

Comportement maternel

L'odeur est essentielle pour le comportement maternel. Abimez l'odorat d'une mère, et son soin parental diminue drastiquement, entraînant la mort de nombre de ses ratons (Kolunie & Stern 1995, Fleming 1971).

Sélection alimentaire

Les ratons nouveaux-nés apprennent ce qu'ils peuvent manger plus tard dans leur vie via les signaux olfactifs reçus dans le lait maternel. Plus tard, lorsque les rats font leurs provisions tous seuls, leur choix de nourriture est influencé par le fumet des aliments récemment mangés, portés sur la fourrure, les moustaches, et l'haleine des autres rats (Galef 1996).

Les rats albinos ont un odorat réduit

Keeler (1942) a découvert que les rats albinos mettent deux fois plus longtemps à sortir d'une pièce remplie de l'odeur piquante de l'ail que les rats normalement pigmentés (9,87 secondes vs. 4,85 secondes). Dans une autre expérience avec des rats différents, Keeler a découvert que les rats pigmentés sortaient d'une pièce emplie d'ail après 7 secondes, mais les rats albinos n'en sortaient pas du tout. En fait, après 15 secondes trois des rats albinos de l'expérience ont en fait testé l'ail avec leurs dents pour voir si c'était comestible.

Sachs (1996) a testé la réponse de rats mâles albinos et pigmentés aux signaux distants d'une rate en chaleurs. Sachs a utilisé une chambre de test qu'il a divisé en deux par deux écrans de grillage métallique séparés de quelques centimètres, donc le rat mâle d'un côté pouvait voir et sentir une femelle en chaleur de l'autre côté mais ne pouvait pas la toucher. Sachs a découvert que 83 % des rats mâles pigmentés ont été excités, contre seulement 4 % des rats albinos.

En conclusion, les rats albinos semblent avoir un odorat très faible et/ou une réceptivité réduite aux signaux olfactifs.