Fonction de l’organe voméronasal humain : Un examen critique des meilleurs et des pires cas

Abstrait

L’organe voméronasal humain (VNO) a fait l’objet d’un certain intérêt dans la littérature scientifique et d’une spéculation considérable dans la littérature scientifique populaire. Une fonction pour le VNO humain a été à la fois rejetée avec ridicule et affirmée avec conviction. Cette question de la fonction du VNO a été inutilement liée à la question distincte de savoir si la communication par les phéromones a sa place chez les humains, un sujet qui est lui-même embourbé dans des définitions contradictoires. Cette revue tente de peser les preuves pour et contre la fonction VNO humaine, de déconvoluer cette question de la question de la communication par phéromone et enfin de fournir une définition pratique de la « phéromone ». D’autres travaux expérimentaux sont nécessaires pour résoudre les preuves contradictoires en faveur et à l’encontre de la fonction VNO humaine, mais la communication chimique semble bien exister entre les humains. Cependant, plusieurs exemples rapportés dans la littérature ne répondent pas à la définition proposée pour la communication par phéromones :  » substances chimiques libérées par un membre d’une espèce en guise de communication avec un autre membre, à leur avantage mutuel « .

Introduction

L’organe voméronasal (VNO) est l’organe sensoriel périphérique du système olfactif accessoire. Les organes jumelés sont situés à la base de la cloison nasale ou dans le toit de la bouche chez la plupart des amphibiens, reptiles et mammifères. Il existe de nombreux exemples d’implication du système voméronasal dans la communication chimique, bien que la communication par les phéromones ne soit pas l’apanage du système voméronasal. L’augmentation de l’hormone lutéinisante et de la testostérone sériques lorsque des souris et des hamsters mâles sont exposés à des stimuli chimiosensoriels provenant de femelles semble dépendre absolument de l’intégrité du système voméronasal (Coquelin et al., 1984 ; Pfeiffer et Johnston, 1994). L’induction de la croissance utérine et de l’œstrus chez les campagnols de prairie femelles résultant normalement de l’exposition aux mâles dépend également d’un VNO intact (Tubbiola et Wysocki, 1997). Il existe de nombreux autres comportements et réponses physiologiques où les entrées voméronasales et olfactives contribuent toutes deux (Wysocki et Meredith, 1987 ; Johnston, 1998) et certains où le système olfactif principal semble être critique (voir ci-dessous). Chez certaines espèces non-mammifères, par exemple chez les serpents, la chimioréception voméronasale peut être utilisée pour suivre les proies (Halpern, 1987), ce qui n’est probablement pas une fonction phéromonale. La question de savoir si les systèmes voméronasaux des mammifères ont des fonctions de communication non sociale similaires n’a pas été étudiée de manière approfondie. Chez l’homme, la question de l’existence d’un VNO chez l’adulte fait l’objet d’un débat de longue date. Des observations endoscopiques et microscopiques récentes suggèrent qu’il existe un organe sur au moins un côté chez la plupart des adultes. Cette revue s’interroge sur sa fonction.

Description : preuves anatomiques, développementales et génétiques

Structure

L’existence d’un VNO dans l’embryon humain similaire aux VNO d’autres espèces est incontestée (Boehm et Gasser, 1993). Il contient des cellules bipolaires similaires aux neurones sensoriels voméronasaux en développement d’autres espèces et génère également des cellules productrices de l’hormone de libération de l’hormone lutéinisante (LHRH) comme dans d’autres espèces (Boehm et al., 1994 ; Kajer et Fischer Hansen, 1996). Ces auteurs ont montré que la structure se simplifiait plus tard dans le développement. Ces derniers n’ont pas pu trouver de structure VNO à des stades ultérieurs (19 semaines), bien que d’autres aient montré une VNO simplifiée mais claire continuant à augmenter en taille jusqu’à au moins 30 semaines (Bohm et Gasser, 1993 ; Smith et al., 1997). De nombreux rapports sur une structure identifiée comme la VNO dans la cloison nasale chez l’homme adulte s’accordent à dire qu’il s’agit d’un diverticule à terminaison aveugle dans la muqueuse septale s’ouvrant par une dépression (la fosse VNO) dans la cavité nasale à ∼2 cm de la narine. La localisation de cette structure est cohérente avec la localisation du VNO chez l’embryon (Trotier et al., 2000) et elle présente une forme simplifiée similaire, sans gros vaisseaux sanguins, sinus caverneux ou cartilage de soutien. La structure est signalée au moins unilatéralement chez 90 % ou plus des sujets dans certains rapports ou chez 50 % ou moins dans d’autres rapports. Trotier et al. ont récemment démontré que l’apparence endoscopique de la fosse VNO peut varier, sans équivoque sur une inspection et invisible sur une inspection ultérieure, ou vice versa (Trotier et al., 2000). Le pourcentage réel d’individus présentant au moins une fosse VNO peut donc être sous-estimé dans de nombreuses études. Trotier et al. estiment à ∼92% le nombre de personnes présentant des signes d’au moins une fosse VNO chez des sujets n’ayant pas subi de chirurgie septale et examinés à plusieurs reprises, mais à un nombre nettement inférieur après une chirurgie septale (Trotier et al., 2000). La chirurgie septale standard peut enlever les VNOs et il existe des rapports anecdotiques d’effets indésirables de l’ablation du voméronasal, mais aucune étude systématique. Dans des études histologiques sur des cadavres ou sur des tissus septaux prélevés lors d’une chirurgie nasale, plusieurs auteurs (Moran et al., 1991 ; Johnson et al., 1994 ; Trotier et al., 2000) décrivent un tube à terminaison aveugle bordé de tous côtés par un épithélium pseudo-stratifié et avec des glandes sous-muqueuses associées. Il semble très probable que cette structure soit le vestige humain adulte de l’organe voméronasal. L’utilisation du mot organe dans ce contexte ne présuppose pas une fonction.

Le meilleur cas : La grande majorité des adultes humains ont un VNO.

Le pire cas : Il existe un diverticule de l’épithélium nasal qui se trouve être remarquablement systématiquement situé à la position attendue du VNO.

Opinion : Il existe un VNO humain adulte.

Microanatomie

L’épithélium qui tapisse le VNO humain ne ressemble pas à celui des VNO d’autres espèces ni à celui de l’épithélium olfactif ou respiratoire chez l’homme (Moran et al., 1991 ; Stensaas et al., 1991). Il y a de nombreuses cellules allongées présentant une surface microvillaire à la lumière de l’organe mais la plupart ne sont pas similaires aux organes sensoriels voméronasaux (VSN) microvillaires d’autres espèces. Il n’a pas été démontré qu’elles ont des axones quittant l’épithélium ni qu’elles établissent un contact synaptique avec des axones dans l’épithélium, donc si elles sont chimiosensibles, elles n’ont pas de moyen évident de communication avec le cerveau.

Deux études de l’épithélium voméronasal humain adulte ont rapporté la présence de cellules bipolaires ressemblant aux VSNs trouvés dans d’autres espèces et dans les premiers embryons humains. Ces cellules contiennent des substances marqueurs caractéristiques des cellules neurales. Takami et al. et Trotier et al. ont trouvé une coloration de l’énolase spécifique des neurones (NSE) dans ces cellules (Takami et al., 1993 ; Trotier et al., 2000). Il ressort clairement des deux rapports que le nombre de ces cellules est faible : ∼4 par 100 μm de surface épithéliale (Takami et al., 1993) ou moins (Trotier et al., 2000). Ni l’un ni l’autre n’ont trouvé la coloration de la protéine marqueur olfactive (OMP) caractéristique des VSN de toutes les autres espèces étudiées. Personne n’a pu montrer que ces cellules semblables aux VSN dans le VNO humain adulte se rétrécissent pour former des axones à leurs extrémités basales. Des axones sont observés dans l’épithélium (Stensaas et al., 1991), mais pas en continuité ou en contact synaptique avec les cellules épithéliales. Des faisceaux d’axones sont signalés dans la sous-muqueuse (Stensaas et al., 1991), mais ils ne semblent pas provenir de faisceaux d’axones pénétrant la lamina propria de la même manière que dans les épithéliums voméronasaux d’autres espèces. De plus, le fait que quelques cellules VNO humaines présentent une ressemblance morphologique avec les VSN n’exclut pas la chimiosensibilité d’autres types de cellules. L’épithélium voméronasal humain diffère en apparence des épithéliums sensoriels et non sensoriels des VNO d’autres espèces et de l’épithélium nasal « respiratoire » (Moran et al., 1991 ; Stensaas et al., 1991). La fonction de ces cellules n’est pas immédiatement évidente d’après leur morphologie. Cependant, l’absence d’OMP et de tout rapport de gènes de récepteurs vomeronasaux putatifs (voir ci-dessous) signifie que toutes ces cellules sont assez différentes des VSN connus chez d’autres espèces.

Le meilleur cas : Le VNO humain contient des cellules ressemblant à des neurones sensoriels, même si celles-ci ne présentent pas beaucoup d’autres caractéristiques des VSN d’autres espèces et qu’aucun axone n’a été identifié. (Spéculatif) Il est concevable que d’autres cellules soient chimiosensibles, même si rien ne le prouve dans la morphologie ou les motifs de coloration caractéristiques de tout autre type de cellule.

Pire cas : Le VNO humain est dépourvu de neurones présentant les caractéristiques des VSN d’autres espèces et dépourvu d’autres cellules avec des axones clairs quittant l’épithélium voméronasal.

Opinion : Il n’y a pas de neurones sensoriels évidents.

Expression des gènes des récepteurs putatifs

Des preuves récentes (Dulac et Axel, 1995 ; Herrada et Dulac, 1997 ; Matsunami et Buck, 1997 ; Ryba et Tirrindelli, 1997) suggèrent que les espèces mammifères ayant des VNO fonctionnels expriment deux familles de gènes (V1R et V2R) qui semblent coder pour des protéines membranaires à  » sept domaines transmembranaires  » que l’on pense être les molécules chimioréceptrices elles-mêmes. Ces gènes sont exprimés dans les VSN et sont similaires, dans leur organisation transmembranaire apparente, aux gènes des récepteurs olfactifs (Buck et Axel, 1991), mais diffèrent par une grande partie de leur séquence d’ADN. Ces gènes ont été étiquetés  » gènes récepteurs de phéromones putatifs « , bien qu’au moment de leur découverte, les preuves qu’ils pouvaient coder pour des molécules réceptrices de phéromones étaient ténues. Leur expression dans l’épithélium voméronasal n’est pas une garantie : certaines phéromones sont clairement détectées par le système olfactif principal (voir ci-dessous) et les éventuelles fonctions non phéromonales du système voméronasal (comme chez les serpents) n’ont pas été étudiées. Récemment, Leinders-Zufall et al. ont montré des réponses physiologiques dans les VSN de souris à des substances considérées comme des phéromones chez cette espèce (Leinders-Zufall et al., 2000). Les neurones sensibles se trouvaient dans la zone apicale de l’épithélium voméronasal où la plupart des neurones semblent exprimer des membres de la classe V1R de gènes de récepteurs voméronasaux putatifs. Il s’agit de la meilleure preuve à ce jour que certains membres de cette famille de gènes pourraient être des récepteurs de phéromones. Les neurones étaient extrêmement sensibles et hautement sélectifs, caractéristiques que nous attendons des neurones récepteurs de phéromones chez les insectes. Les réponses électriques à l’urine des VSN (Holy et al., 2000) fournissent quelques preuves à l’appui, mais ce rapport n’aborde pas les questions de savoir quels types de neurones sensoriels répondent ni quels composants de l’urine sont stimulants.

Des gènes similaires aux gènes des récepteurs voméronasaux sont également présents dans le génome humain. Ceux trouvés lors des premières recherches dans le génome sont clairement des pseudogènes (Dulac et Axel, 1995 ; Herrada et Dulac, 1997), c’est-à-dire qu’ils présentent des défauts dans leur séquence qui empêcheraient la transcription et la traduction de la protéine transmembranaire attendue. Toutes les séquences humaines liées aux gènes des récepteurs voméronasaux n’ont pas été étudiées en détail, de sorte que cette preuve négative doit être considérée avec une certaine prudence. Environ 70 % des gènes connus des récepteurs olfactifs ont également été signalés comme étant des pseudogènes chez l’homme (Rouquier et al., 1998), bien qu’un pourcentage plus faible soit signalé dans des rapports plus récents (Lane et al., 2000), et les humains ont toujours un sens de l’odorat utile et important. Dans un article récent, Rodriguez et al. ont signalé la découverte d’un gène humain non détecté auparavant, étroitement lié à la famille V1R chez les rongeurs (Rodriguez et al., 2000). Il n’a pas été indiqué si ce gène était exprimé dans l’épithélium voméronasal humain, mais il l’est dans l’épithélium olfactif principal. D’après les arguments ci-dessus, il devrait être clair que la localisation de son expression n’exclut pas une fonction de détecteur de phéromones. Cependant, sa relation avec les gènes voméronasaux animaux n’est pas une bonne preuve pour une telle fonction et n’apporte aucune lumière sur la question de la fonction voméronasale humaine. Si l’expression de l’un de ces gènes est détectée dans l’épithélium voméronasal humain, il sera intéressant de savoir s’il est exprimé dans des cellules ressemblant aux VSN sans axones ou dans l’un des autres types de cellules. Dans un cas comme dans l’autre, un effort renouvelé pour déterminer s’il existe une connexion avec le cerveau serait essentiel pour toute hypothèse sur la fonction.

Le meilleur cas : L’expression dans l’épithélium olfactif humain d’un gène apparenté à ceux exprimés dans les VSN chez les animaux soulève la possibilité de découvrir d’autres nouveaux gènes exprimés dans les cellules voméronasales humaines. Il est également possible que des neurones situés dans l’épithélium olfactif principal chez l’homme aient repris des fonctions attribuées aux VSN chez les rongeurs.

Le pire cas : Le récepteur codé par le gène exprimé de la famille des gènes voméronasaux pourrait lier une odeur régulière chez l’homme ou une substance qui est une phéromone chez d’autres espèces mais pas chez l’homme. Il n’y a aucune preuve que le produit protéique du gène, s’il existe, est exprimé sur la membrane de la surface apicale dans un endroit accessible aux stimuli externes.

Opinion : Le gène nouvellement découvert ne nous dit rien sur la fonction voméronasale humaine. Appeler ces gènes des gènes récepteurs de phéromones putatifs est spéculatif.

Connectivité

Chez les rongeurs et d’autres espèces avec des VNOs bien développés, les axones des VSNs passent en faisceaux vers un bulbe olfactif accessoire (AOB) de structure caractéristique. Il n’y a aucune trace de cette structure chez l’homme adulte (Humphrey, 1940 ; Meisami et Bhatnagar, 1998), bien qu’elle soit présente chez le fœtus (Chuah et Zeng, 1987), et on signale généralement son absence chez les singes rhésus et les autres primates de l’ancien monde (Wysocki, 1979 ; Stephan et al., 1982). Il est possible qu’un bulbe accessoire ne soit pas détecté ou soit mal identifié. L’AOB des mustélidés carnivores (furet et putois) a été décrit comme absent (Jawlowski, 1956) ou grand (Dennis et Kerr, 1969), mais des travaux récents chez le furet montrent un petit AOB, placé un peu différemment que chez les rongeurs (Kelliher et al., 1997) (K.R. Kelliher et al., résultats non publiés). L’étirement qui se produit au cours du développement des bulbes et pédoncules olfactifs des primates supérieurs pourrait déformer toute petite AOB qui existerait, bien qu’une AOB normale soit présente chez les primates du nouveau monde et les prosimiens (Evans et Schilling, 1995). Une recherche explicite d’une telle structure chez l’homme ne l’a pas trouvée (Meisami et Bhatnagar, 1998).

Les meilleurs candidats pour les VSN, ceux exprimant NSE, n’ont pas été tracés en connectivité avec les axones et aucune autre cellule du VNO humain non plus. Un marqueur caractéristique des faisceaux d’axones, la protéine S100, exprimée dans les cellules gliales entourant les axones, n’a pas été observé dans ou près de l’épithélium du VNO humain par Trotier et al. (Trotier et al., 2000). Il n’est pas certain que quelques axones isolés puissent passer inaperçus avec cette méthode. Il y a des axones dans le VNO humain et des faisceaux d’axones enveloppés de cellules de Schwann qui le sous-tendent (Stensaas et al., 1991 ; Jahnke et Merker, 2000), il est donc quelque peu surprenant que Trotier et al. n’ont pas trouvé d’expression de la S100 à proximité du VNO (Trotier et al., 2000). De nombreux axones de cette région appartiennent à d’autres systèmes bien reconnus de la cavité nasale, le système trigéminal, le système autonome et le système nerveux terminal. Le système trigéminal comprend des nerfs somatosensoriels et chimiosensoriels généraux, dont la plupart ou tous peuvent être nociceptifs (Thurauf et al., 1993). Les faisceaux de nerfs du système nerveux autonome contrôlent les vaisseaux sanguins et les glandes. Le nervus terminalis (Brookover, 1914 ; Pearson, 1941) relie de façon caractéristique le VNO et le cerveau chez le fœtus et persiste clairement chez l’adulte humain (Brookover, 1914). Ce nerf semble être la voie de migration des neurones de la LHRH (GnRH) vers le cerveau à partir de l’épithélium olfactif/voméronal au début du développement, chez l’homme comme chez d’autres espèces (Schwanzel-Fukuda et Pfaff, 1989 ; Ronkliev et Resko, 1990 ; Boehm et al., 1994). Sa persistance chez les adultes suggère une fonction continue, tout comme sa structure interne chez les espèces où il est le plus proéminent (White et Meredith, 1995). Rien ne prouve que ce nerf soit chimiosensoriel ou que le nerf terminalis humain porte les axones des VSN (bien que les deux aillent de pair chez la plupart des mammifères), mais il peut innerver l’épithélium voméronasal (Witkin et Silverman, 1983 ; Wirsig et Leonard, 1986).

Le meilleur cas : (Spéculatif) S’il y a des VSN dans le VNO humain, leurs axones pourraient faire leur chemin jusqu’au cerveau individuellement ou en petits faisceaux exprimant des niveaux indétectables de protéine S100. L’équivalent de l’AOB pourrait être présent s’il est déformé pendant le développement normal au point d’être méconnaissable en tant que structure séparée.

Le pire cas : Il n’y a aucune preuve de connexions nerveuses-axoniques entre toutes les cellules éventuellement sensorielles du VNO et le cerveau et aucune preuve d’un AOB.

Opinion : C’est l’un des grands obstacles à l’hypothèse de la fonction du VNO humain.

Preuves positives?

Aucune des spéculations sur les neurones chimiosensoriels voméronasaux ne mériterait d’être prise en considération s’il n’y avait pas des preuves positives d’une fonction chimiosensorielle non olfactive et non trigéminale située dans la région du VNO humain. Ces preuves proviennent presque exclusivement des travaux de Monti-Bloch et de ses collègues. Ils rapportent une réponse électrophysiologique à l’application de petites quantités de produits chimiques stéroïdiens confinés dans la région VNO. Comme ces études sont soutenues en partie par des sociétés ayant un intérêt commercial à exploiter les résultats, ces derniers sont largement écartés par la communauté universitaire. Cependant, ils doivent être évalués sur la base de leurs mérites. Aucune erreur méthodologique grave n’est évidente dans les documents publiés, ils doivent donc être pris au sérieux. Il existe également des preuves dans ces rapports d’une réponse physiologique systémique à cette stimulation et, bien que des preuves anecdotiques suggèrent l’absence de réponse consciente chez les sujets humains éveillés, il existe des preuves d’une altération de l’humeur. Les preuves physiologiques sont évaluées de manière critique dans la section suivante ; les preuves comportementales sont examinées plus tard.

Physiologie

Si les réponses physiologiques doivent être attribuées à la stimulation chimique de la VNO, il faut être sûr que les stimuli étaient effectivement confinés à la VNO. Comme il n’existe pas de critère indépendant pour les produits chimiques qui stimulent les VNO, la nature du stimulus n’est pas un garant de la stimulation des VNO. Les seules tentatives publiées d’enregistrer les réponses à des stimuli appliqués sélectivement au VNO humain proviennent de Monti-Bloch et de ses collègues. Trois types de réponses ont été rapportés, les réponses électriques locales, les réponses de cellules isolées et les réponses systémiques. Le premier type de réponse est un potentiel électrique négatif local, appelé « électrovoméronasogramme » (EVG) (Monti-Bloch et Grosser, 1991), enregistré dans la région de la fosse VNO chez des sujets humains éveillés. Il est nommé par analogie avec l’électro-olfactogramme (EOG) qui peut être enregistré à partir de la surface de l’épithélium olfactif en réponse à une stimulation olfactive (Ottoson, 1956 ; Getchell et Getchell, 1987). Les stimuli testés pour une réponse EVG comprenaient des stéroïdes censés être similaires à des substances chimiques extraites de la peau humaine, notamment des androstadienones et des composés estratetraenyl, ainsi que des odeurs classiques. Les stéroïdes ont provoqué des réponses EVG claires, mais pas les odeurs conventionnelles. Dans les deux cas, les stimuli ont été délivrés directement à la fosse VNO par l’intérieur d’une paire de tubes concentriques, dont l’extérieur a été utilisé pour récupérer l’excès de stimulus afin d’éviter qu’il ne se propage à d’autres zones du nez. Dans des expériences de contrôle, le même stimulateur a été dirigé vers des sites successivement plus éloignés de la fosse, ce qui a entraîné une baisse de l’amplitude de l’EVG jusqu’à des niveaux indétectables à une courte distance (Monti-Bloch et Grosser, 1991). Ces résultats sont interprétés comme montrant que la chimiosensibilité est limitée à la fosse et que le stimulus est restreint à une petite région près de l’extrémité du stimulateur. Le même stimulateur dirigé vers l’épithélium olfactif a permis à des odeurs conventionnelles de déclencher un EOG. Plusieurs stéroïdes efficaces pour générer un EVG à partir de la VNO n’ont pas réussi à produire une réponse EOG à partir de l’épithélium olfactif. Les sujets n’ont généralement signalé aucune sensation à la suite d’une stimulation chimique directe de la VNO, même lorsqu’un EVG était enregistré, mais ils ont signalé une sensation d’odeur lorsqu’un EOG était déclenché. Les auteurs ont conclu que l’EVG était la somme des potentiels récepteurs de nombreux VSN répondant au stimulus. Cette interprétation pose des problèmes (voir ci-dessous), mais il semble bien qu’il existe un processus situé dans ou près de la fosse VNO qui produit, de manière sélective, une réponse électrique à de petites quantités de certains produits chimiques. Le terme « vomérophérine » a été proposé pour désigner les substances chimiques qui provoquent cette réponse et comme terme général pour les substances qui stimulent le VNO chez n’importe quelle espèce (Berliner et al., 1996). Jusqu’à présent, il n’y a pas d’autres caractéristiques distinctives pour ces produits chimiques.

Comme deuxième type de réponse, Monti Bloch et al. ont également rapporté des preuves préliminaires que les cellules bipolaires aspirées de la fosse VNO humaine montrent une réponse électrique à certaines ‘vomérophérines’ (Monti-Bloch et al., 1998b). Il s’agit de stéroïdes provoquant l’EVG, liés à des substances chimiques de la peau que ce groupe a proposé comme étant des phéromones humaines. Ces expériences n’ont pas été publiées dans un rapport à comité de lecture complet. Compte tenu de l’extrême rareté des cellules bipolaires voméronasales humaines exprimant la NSE, il semble peu probable que ces cellules soient impliquées. Si ce rapport initial est confirmé, il pourrait mettre en lumière d’autres cellules contribuant aux réponses EVG. Cependant, comme discuté ci-dessus, toute réponse locale VNO doit être communiquée au cerveau avant qu’une voie de communication sensorielle ne soit établie.

Bien qu’aucune connexion anatomique n’ait été démontrée, Monti-Bloch et al. déduisent une connexion physiologique avec le cerveau parce que la livraison de stimulus à la fosse VNO a provoqué plusieurs réponses systémiques (Monti-Bloch et Grosser, 1991, 1998a,b). Celles-ci comprennent des modifications de la pression artérielle et de la fréquence cardiaque, des changements faibles mais significatifs des niveaux hormonaux (Monti-Bloch et al., 1998a) et certains changements d’humeur (Grosser et al., 2000). Il est important de noter que ces réponses systémiques ont été obtenues avec le même stimulateur que celui utilisé pour les enregistrements EVG, qui limite le stimulus à la fosse VNO. D’autres études (Berliner et al., 1996) ont utilisé un autre type de stimulateur qui n’a pas été décrit en détail et pour lequel il n’y a pas eu d’expériences de contrôle pour déterminer la propagation du stimulus. Ainsi, il n’est pas clair dans ces expériences que les stimuli étaient confinés à la région VNO. En outre, l’administration répétée du stimulus sur une période prolongée rendrait plus probable la stimulation de faible niveau d’autres systèmes sensoriels nasaux ou l’absorption systémique de substances chimiques stimulantes. Les changements hormonaux provoqués par les produits chimiques stéroïdiens dans ces études ne sont pas la preuve d’une connexion physiologique entre la région VNO et le cerveau et ne fournissent aucune preuve de la fonction VNO.

Mécanismes physiologiques

Sources de l’EVG

Le potentiel négatif lent enregistré à partir de la fosse VNO est prétendu être la somme des potentiels générés par de nombreux neurones sensoriels répondant à une stimulation chimique. Pour l’EOG, un potentiel négatif similaire enregistré à partir de l’épithélium olfactif, c’est une explication raisonnable. Il y a des centaines, voire des milliers de neurones sensoriels olfactifs à proximité de l’électrode, chacun contribuant à une quantité infime de courant. Si les générateurs de courant dans le système voméronasal humain sont les cellules bipolaires NSE-positives (leur absence d’axones démontrables ne les disqualifie pas comme générateurs de courant locaux), il est difficile d’expliquer la taille de l’EVG enregistré.

Comparaison avec l’EOG

Dans les neurones sensoriels olfactifs, les canaux de transduction s’ouvrent en réponse aux odeurs produisant un flux entrant de charge positive dans les extrémités apicales des cellules. Il existe un flux égal de charge sortant de ces cellules dans les profondeurs de l’épithélium. Le circuit électrique est complété par un courant circulant de manière extracellulaire des profondeurs vers la surface. La chute de tension le long de ce trajet de courant à travers la résistance extracellulaire produit une différence de potentiel, enregistrable par voie extracellulaire, entre la surface (négative) et les profondeurs (positive). Chaque cellule répondante produit un courant minuscule et donc une différence de potentiel minuscule, mais de nombreuses cellules orientées dans la même direction et activées ensemble additionnent leurs courants et génèrent une différence de potentiel correspondante plus élevée entre les profondeurs et la surface. Une électrode de surface EOG classique enregistre une partie de cette différence de potentiel en raison du petit courant qui circule sur un long chemin à travers les tissus conducteurs de la tête et passe devant l’électrode de référence du circuit d’enregistrement. Cependant, la majeure partie du courant traverse directement l’épaisseur de l’épithélium, l’espace extracellulaire et les cellules inactives. Dans le VNO rempli de liquide, le courant peut facilement passer d’une région de cellules actives à une région inactive. Lorsqu’il y a très peu de cellules actives, surtout si elles sont très espacées, il existe de nombreuses voies transépithéliales pour le courant. La résistance est faible et peu de potentiel est développé. Dans le cas de la VNO humaine, on a rapporté la présence d’un seul neurone sensoriel putatif par section (Trotier et al., 2000), bien qu’ils n’aient apparemment pas examiné chaque section. L’emplacement précis de l’électrode d’enregistrement dans les expériences d’enregistrement EVG n’est pas bien décrit, mais son volume d’enregistrement effectif est susceptible d’être biaisé vers les régions proches de l’ouverture (fosse VNO). A moins qu’il n’y ait eu une accumulation dense, jamais observée auparavant, des cellules bipolaires à proximité de l’ouverture de l’organe, la probabilité d’enregistrer un ‘EVG’ détectable à partir de ces cellules est très faible.

Artéfacts potentiels

Les explications alternatives pour une réponse électrique EVG chimiquement sélective incluent des artéfacts physicochimiques, des potentiels biologiques non neuraux, tels que des réponses sécrétoires ou vasomotrices, et, enfin, d’autres cellules nerveuses ou fibres nerveuses.

Artéfacts physicochimiques. Ceux-ci peuvent facilement être générés dans un système où une électrode métallique nue est utilisée pour enregistrer les potentiels de surface de la muqueuse. Un potentiel de jonction continu constant dû à la polarisation se développe au niveau d’une électrode métallique nue en contact avec la surface du mucus de l’épithélium. Tout mouvement relatif, par exemple par des transitoires de pression pendant la stimulation avec une vapeur chimique, changera la résistance entre l’électrode et le mucus, entraînant une proportion plus ou moins grande du potentiel de jonction à être vu par le système d’enregistrement. Ce changement apparaîtrait comme un signal électrique dépendant du stimulus. Cependant, les enregistrements EVG rapportés ont utilisé une électrode argent/chlorure d’argent « non-polarisable » (Monti-Bloch et Grosser, 1991 ; Monti-Bloch et al., 1998b), qui devrait générer presque aucun potentiel de jonction. Des artefacts résultant de changements dans le couplage électrode-mucus pourraient être produits si des potentiels continus apparaissaient ailleurs dans le circuit d’enregistrement. Cependant, ces types d’artefacts mécaniques ne dépendent généralement pas de l’espèce chimique du stimulus, alors que l’amplitude et l’évolution dans le temps des enregistrements EVG dépendent de la substance chimique utilisée comme stimulus (Monti-Bloch et Grosser, 1991). Des potentiels différents pourraient être enregistrés pour des stimuli différents si le couplage entre l’électrode et la muqueuse changeait entre les stimuli, par exemple lorsque l’expérimentateur ajuste la position de l’électrode ou si la muqueuse s’assèche avec le temps. Cependant, il est difficile d’imaginer que ces types de changements puissent produire des différences cohérentes entre les produits chimiques par hasard, surtout si les stimuli étaient répétés dans un ordre aléatoire, comme ils devraient l’être pour une telle expérience. Les rapports publiés ne donnent pas assez de détails pour juger si cela a été fait. Des artefacts électriques dépendant de l’espèce chimique peuvent également se produire dans deux autres circonstances : si les produits chimiques du stimulus s’adsorbent sur les électrodes métalliques en créant des potentiels de surface transitoires ou si les propriétés conductrices de certains stimuli modifient la résistance électrique du tissu environnant. Pour les enregistrements de l’EOG, un pont agar/saline non métallique peut être utilisé pour éviter le premier problème, mais sa taille plus importante a peut-être empêché son utilisation pour les enregistrements de l’EVG. Dans tous les cas, les très petites quantités de produits chimiques utilisées dans les expériences EVG publiées ne devraient pas avoir d’effets importants de ce type. Ainsi, en général, les artefacts physico-chimiques semblent peu probables comme explication des enregistrements EVG publiés.

Potentiels non neuraux biologiques. Ceux-ci ont plusieurs sources possibles. Les potentiels sécrétoires sont générés lorsque les cellules des glandes sécrètent leur contenu. Cela peut se produire en réponse à une irritation locale, à une réponse neuronale, qui active alors la glande, ou, de façon concevable, par des molécules réceptrices exprimées à la surface des cellules de la glande elle-même. Il existe de nombreuses glandes autour de la VNO humaine et beaucoup d’entre elles se déversent dans la lumière de la VNO (Trotier et al., 2000). Les potentiels sécrétoires peuvent contribuer à l’EOG enregistré à partir de la muqueuse olfactive (Okano et Takagi, 1974) et peuvent contribuer à l’EVG. La dilatation des vaisseaux sanguins peut également générer un potentiel à partir de l’action des muscles lisses ou peut moduler un potentiel préexistant en raison des changements de résistance des tissus. Certaines substances chimiques pénétrant dans le nez déclenchent une réponse immunitaire des mastocytes et d’autres cellules de la muqueuse (Suzuki et al., 1999). D’autres substances peuvent déclencher des processus de dégradation métabolique (Gu et al., 1999). L’un ou l’autre de ces processus peut provoquer la sécrétion de mucus ou la dilatation des vaisseaux sanguins locaux, en raison de la libération de cytokines (molécules messagères extracellulaires à courte portée) par les cellules activées. Les stimuli chimiques qui activent les terminaisons nerveuses nociceptives déclenchent également une série de réactions locales dues à la libération de substance P et d’autres cytokines par les terminaisons nerveuses (Suzuki et al., 1999). Ces effets comprennent la sécrétion et la dilatation des vaisseaux sanguins. La muqueuse nasale tend à être riche de tous ces mécanismes.

On rapporte (encore une fois sans détails expérimentaux) que l’EVG n’est pas éliminé par la lidocaïne topique, un anesthésique local, ou l’atropine, un antagoniste cholinergique autonome (Monti-Bloch et al., 1998b). Aucun des processus décrits ci-dessus n’implique nécessairement des potentiels d’action nerveux, et ne serait donc pas éliminé en bloquant la transmission nerveuse avec des anesthésiques locaux. On s’attendrait à ce que l’atropine bloque certaines réponses sécrétoires réflexes et une certaine vasodilatation, mais de nombreuses fonctions autonomes, y compris la vasodilatation dans le VNO (hamster) (Meredith et O’Connell, 1979), ne sont pas sensibles à l’atropine. Tout potentiel généré par l’un de ces mécanismes devrait être assez rapide pour être responsable des EVGs observés. Ceci (et l’insensibilité des EVG aux anesthésiques locaux) exclurait probablement une sécrétion réflexe ou une réponse vasomotrice qui dépendrait de la transmission au SNC et vice-versa. Les modifications réflexes du flux sanguin en réponse aux irritants nasaux sont clairement trop lentes (voir ci-dessous). Les changements réflexes dus à la libération de cytokines sont toujours une possibilité.

Réactions neurales. Les produits chimiques irritants qui stimulent les terminaisons nerveuses chimioréceptrices du système trigéminal nasal produisent un potentiel neurogramme, détectable sur de larges zones du septum nasal, qui est en corrélation avec les sensations de douleur (Kobal, 1985 ; Hummel et al., 1996). Le potentiel est fortement réduit par les anesthésiques locaux, ce qui suggère l’implication de canaux sodiques voltage-dépendants, et (chez les rats) par la capsaïcine, ce qui suggère l’implication de petites terminaisons nerveuses, probablement nociceptives. Le potentiel précède clairement les changements du flux sanguin (Thurauf et al., 1993). Il n’est pas clair si ce potentiel est généré par la propagation de potentiels d’action, par la dépolarisation des terminaisons nerveuses, ou s’il est la conséquence d’une action locale rapide des cytokines. On ne sait pas si un potentiel similaire contribue à l’EVG, bien que toute contribution provenant de la génération d’un potentiel d’action (ou d’une autre fonction de canal sodique dépendant du voltage) semble exclue par l’insensibilité de l’EVG aux anesthésiques locaux. L’autre système neural dans cette région du nez qui est un candidat pour la source de l’EVG est le nervus terminalis. Le système terminalis est concentré dans la région VNO et a été suggéré comme étant chimiosensoriel, mais n’a pas été démontré comme tel (Meredith et White, 1987 ; Fujita et al., 1991). Il existe une densité raisonnablement élevée d’axones non myélinisés dans la muqueuse sous et près de la VNO humaine (Stensaas et al., 1991 ; Jahnke et Merker, 2000), dont certains pourraient être les branches terminales non myélinisées des fibres du nerf trijumeau ou des fibres terminales, qui sont aussi généralement non myélinisées. La dépolarisation des fibres nerveuses, en particulier des fibres très fines, génère peu de potentiel extracellulaire. Si les fibres étaient en forte densité et toutes orientées dans la même direction, elles pourraient être capables de produire un potentiel détectable à la surface de la muqueuse. Des faisceaux contenant jusqu’à 200 fibres nerveuses ont été signalés dans la muqueuse nasale, mais ils ne sont pas limités à la région du VNO (Cauna et al., 1969) et sont très probablement des terminaisons du trijumeau. Plus d’un de ces faisceaux pourrait être nécessaire pour générer un potentiel détectable, surtout si les fibres ne répondent pas toutes ensemble. La densité globale de ces faisceaux par unité de surface de la muqueuse n’a pas été rapportée par Cauna et al. et leur sensibilité chimique, si elle existe, est totalement inconnue. En général, les terminaisons des fibres nerveuses semblent peu probables en tant que générateurs d’un potentiel comme l’EVG. Cependant, la réponse du trijumeau aux irritants montre qu’un système dont les seuls composants périphériques semblent être des terminaisons nerveuses libres peut générer un potentiel de surface, même si ce n’est pas nécessairement par la seule sommation des potentiels nerveux individuels. Les terminaisons nerveuses nociceptives périphériques qui sont sensibles à la capsaïcine, comme le potentiel trigéminal, sont connues pour libérer la substance P, les prostaglandines et peut-être d’autres cytokines (Devor, 1991). Les actions de ces substances sur les tissus environnants pourraient contribuer à la réponse observée. S’il s’avérait que l’EVG est généré par certaines des terminaisons nerveuses visibles dans la muqueuse, un processus de ce type devrait également être pris en compte pour le potentiel EVG.

Résumé : réponses électriques

Il est clair que des potentiels dépendant de l’espèce chimique pourraient être générés dans le voisinage de la VNO par des mécanismes non-voméronasaux. Certains d’entre eux sont exclus par la nature de la réponse EVG ou par les contrôles dans les expériences publiées, bien que certains contrôles importants ne soient pas décrits en détail. Les terminaisons nerveuses du trijumeau et les composants du système immunitaire sont répartis dans tout le nez, de sorte que les réponses de ces systèmes ne devraient pas être limitées à la région de la VNO. Les glandes sont localisées dans le nez, y compris dans la VNO (Stensaas et al., 1991 ; Trotier et al., 2000). Des potentiels d’électroneurogrammes similaires à ceux du système trigéminal pourraient également apparaître plus localisés s’il y avait une concentration de terminaisons nerveuses dans ou près du VNO. Les contributions du potentiel trigéminal lui-même semblent peu probables parce qu’il a une sensibilité différente aux anesthésiques locaux et parce que le système trigéminal répond certainement aux produits chimiques irritants sur une zone plus large. Les terminaisons du nerf terminal sont localisées dans le VNO, mais leur chimiosensibilité est douteuse. Le fait que les anesthésiques locaux ne bloquent pas l’EVG indique que la transmission nerveuse n’est pas impliquée, ce qui exclut les réflexes du SNC. Une réponse locale médiée par des cytokines n’est pas exclue. L’autre possibilité est une réponse directe des cellules exprimant des récepteurs pour les produits chimiques efficaces, qu’il s’agisse de neurones sensoriels VNO, de terminaisons nerveuses trigéminales ou terminales, de cellules sécrétoires non neurales ou autres. Tous les composants cellulaires capables de générer un potentiel détectable doivent être regroupés et avoir une orientation commune pour que leurs potentiels individuels puissent s’additionner. Les neurones sensoriels VNO, si ceux-ci sont limités aux cellules bipolaires exprimant NSE, sont des candidats peu probables en raison de leur rareté, même si l’on croit que ces cellules sont des VSN.

Importance de la réponse EVG

Quelle que soit la source, la sélectivité rapportée de la réponse EVG est surprenante. Elle représente une information qui, si elle est transmise au SNC, pourrait avoir une fonction de communication. Si l’EVG est généré par des neurones sensoriels primaires ou des terminaisons nerveuses afférentes, la voie de connexion au SNC est évidente et une contribution à la communication chimique est probable. Si l’EVG est généré par des cellules sécrétoires ou d’autres cellules purement périphériques, la connexion au SNC n’est pas évidente et une contribution à la communication chimique est plus douteuse. Dans les deux cas, les EVG ne sont probablement pas générés directement par les cellules bipolaires qui expriment NSE. Peut-être que d’autres cellules dans le VNO humain sont des VSN avec la sensibilité et la géométrie appropriées, mais, si c’est le cas, elles ne sont pas encore reconnues.

Le meilleur cas : La réponse électrique locale provient des cellules chimiosensorielles de la région VNO, mais il est peu probable qu’il s’agisse des cellules bipolaires trop éparses. Les réponses systémiques à une stimulation limitée à la fosse VNO constituent une preuve physiologique d’une fonction chimiosensorielle dans cette région

Le pire cas : (Spéculatif) La réponse locale est un artefact, bien que dépendant de manière surprenante de la nature du stimulus, peut-être en raison du déplacement des électrodes entre les stimulations. Alternativement, la réponse pourrait provenir de cellules non chimiosensorielles n’ayant aucune connexion avec le cerveau. Les réponses systémiques pourraient être dues à une fuite des stimuli vers la zone olfactive.

Opinion : L’EVG est la meilleure preuve d’un processus chimiosensoriel sélectif dans la région VNO. Les réponses systémiques à une stimulation restreinte de la région VNO constituent une importante pierre d’achoppement pour l’hypothèse selon laquelle il n’y a pas de chimiosensibilité particulière dans cette région.

Fonction : preuve de la communication chimique ?

Il existe des preuves assez claires de la communication chimique chez les humains. L’exemple le plus notable est la tendance à la synchronisation des cycles menstruels chez les femmes qui vivent ensemble (McClintock, 1971). Stern et McClintock ont récemment déduit la présence de deux substances qui peuvent médier cette réponse lorsque des extraits de sécrétions cutanées sont placés sur la lèvre supérieure (Stern et McClintock, 1998). Ainsi, les signaux sont très probablement des substances chimiques aéroportées. La tendance à la synchronisation provient du raccourcissement ou de l’allongement du cycle par des sécrétions produites à différentes phases du cycle du donneur . Les substances impliquées sont inconnues et bien que l’effet semble être chimiosensoriel, il n’y a aucune preuve qu’il soit dû à une entrée sensorielle voméronasale. Jacob et McClintock ont également rapporté récemment une réponse comportementale humaine aux odeurs : des changements d’humeur provoqués par l’androstadienone et le 1,3,5(10)16 estratetraen-3-ol (Jacob et McClintock, 2000). Il s’agit de substances qui provoquent des EVG sexuellement dimorphiques et qui sont liées aux substances chimiques de la peau que l’on prétend être des phéromones humaines. Jacob et McClintock rapportent le maintien d’une humeur plus positive chez les femmes en présence d’androstadiénone dans des circonstances où les sujets témoins présentaient une humeur de plus en plus négative. La réponse ne peut pas être attribuée au système voméronasal car les stimuli étaient placés sur la lèvre supérieure, et non limités à la VNO. Grosser et al. rapportent également une humeur négative significativement moindre chez les sujets exposés à l’androstadiénone que chez les sujets témoins (Grosser et al., 2000). Dans leurs expériences, l’androstadienone a été appliquée directement sur la VNO, ce qui plaide beaucoup plus en faveur de la médiation voméronasale. Cependant, comme pour l’EVG, les réponses dues à la stimulation dans la région de la VNO ne sont pas nécessairement médiées par les VSN.

La question de savoir si l’un de ces résultats est une preuve des phéromones humaines est différente. Aucun d’entre eux ne répond au test de communication par phéromone proposé ci-dessous, c’est-à-dire la preuve que la communication est bénéfique (au sens de l’évolution) à la fois pour l’émetteur et le récepteur. Les sujets de ces études n’avaient aucune perception consciente de la stimulation olfactive, ce qui pourrait être une caractéristique de l’entrée voméronasale, mais pas une condition sine qua non de la communication phéromonale. La suggestion que l’entrée voméronasale pourrait être inconsciente (Lloyd-Thomas et Keverne, 1982) vient en partie des observations des connexions du système voméronasal dans le cerveau des rongeurs. Il existe des connexions étroites avec l’amygdale et le système limbique (Halpern, 1987 ; Meredith, 1991), siège du contrôle émotionnel, hormonal et autonome, mais il n’existe que des connexions indirectes avec le cortex cérébral, généralement considéré comme le siège de la conscience. Le système olfactif principal a en général de bonnes connexions avec le cortex cérébral, mais il a aussi des connexions avec l’amygdale. Chez les hamsters, les informations phéromonales provenant du système olfactif principal des animaux sexuellement expérimentés semblent être transférées à la voie voméronasale au niveau de l’amygdale (Meredith, 1998). Dans ce cas, l’information olfactive semble être une solution de secours pour un système de communication voméronasal primaire. Cependant, dans les cas où l’entrée olfactive principale est la seule information importante sur les phéromones, nous ne savons toujours pas si l’information sur les phéromones olfactives principales a accès au cortex ou si elle est acheminée par l’amygdale et le cerveau antérieur basal. Ainsi, une communication chimiosensorielle qui n’engage pas la conscience, si elle pouvait être prouvée, n’est pas un diagnostic de participation voméronasale. Une réponse chimiosensorielle dans le cerveau humain sans perception consciente de la stimulation a été identifiée par IRMf en utilisant un autre stéroïde « vomérophérine », l’acétate d’estra-1,3,5(10) tetraen-3-yl, lié à des substances extraites de la peau humaine (Sobel et al., 1999). L’implication voméronasale dans cette réponse est inconnue, puisque le stimulus n’était pas confiné à l’organe.

D’autres exemples de communication chimiosensorielle potentielle sont discutés par Preti et Wysocki dans une revue exhaustive (Preti et Wysocki, 1999). Ils concluent que la communication chimique existe et sont prêts à appeler les médiateurs chimiques des phéromones dans certains cas. Les conclusions de Preti et Wysocki sont basées sur des exemples spécifiques, mais une conclusion similaire ne serait pas scandaleuse sur des principes de base. La communication chimique intraspécifique, dont une partie est voméronasale et une autre olfactive, est une caractéristique commune aux mammifères terrestres. Les primates supérieurs ont des systèmes visuels très développés et des systèmes olfactifs réduits, mais ils utilisent toujours des informations olfactives. Il serait surprenant que toute communication olfactive/chimiosensorielle soit perdue. Le fait que la communication chimique ne semble pas être un déterminant fort du comportement humain n’est pas un bon argument logique pour écarter la fonction voméronasale, comme semble l’impliquer Keverne (Keverne, 1999), pas plus qu’il ne l’est pour écarter la fonction olfactive. L’entrée sensorielle, quelle qu’elle soit, chez les humains, à moins qu’elle ne signale un danger imminent, est souvent subordonnée à des facteurs expérientiels et culturels. La communication chimique semble persister malgré son impact apparemment mineur. Stoddart a proposé qu’il pourrait y avoir une pression évolutive pour la perte de la fonction voméronasale humaine (Stoddart, 1991). Il suppose qu’il était important pour les mâles des premiers groupes d’hominidés de ne pas être capables de détecter le moment de l’ovulation chez les femelles. Quel que soit son mérite anthropologique, cet argument est logiquement circulaire dans le contexte d’une évaluation de la fonction VNO car il part du principe qu’il n’existe pas de VNO humain. Il suppose également que la détection de  » phéromones  » signalant l’état reproducteur serait une fonction voméronasale.

Parmi les espèces où une certaine communication chimique peut être attribuée à la voie sensorielle voméronasale, il existe un certain nombre d’exemples où les signaux semblent être non volatils et être transmis par contact direct entre le récepteur et la source du stimulus (Meredith, 1983 ; Clancy et al., 1984). Cependant, il n’est pas nécessaire que les chimiorécepteurs voméronasaux soient stimulés uniquement par des substances chimiques non volatiles. La démonstration d’un signal chimique non volatil ne serait pas non plus une assurance que le système voméronasal soit impliqué.

Plus mauvais cas : Il n’y a rien à apprendre sur la fonction vomeronasale, que ce soit chez l’homme ou chez d’autres espèces, de l’existence d’une communication chimique en soi ou de ses caractéristiques, comme l’implication de produits chimiques volatils par rapport à des produits chimiques non volatils ou l’accès de l’information à la conscience. D’autres systèmes sensoriels pourraient être impliqués.

Phéromones

Qu’est-ce qu’une phéromone et est-ce un concept bien défini et scientifiquement utile ? Le terme phéromone a été inventé pour décrire une substance chimique qui porte un message sur l’état physiologique ou comportemental d’un insecte aux membres de sa propre espèce, entraînant  » une réaction spécifique, par exemple un comportement défini ou un processus de développement  » (Karlson et Luscher, 1959). Il est clair dans la description originale, et dans une revue ultérieure plus étendue d’exemples (Karlson et Butenandt, 1959), qu’il devait s’agir d’une véritable communication, bénéfique pour l’émetteur et, par voie de conséquence, pour le récepteur. Karlson et Luscher déclarent : L’organisme… se crée un moyen de communication… ». (Karlson et Luscher, 1959). Nous pouvons être sûrs que les auteurs ne voulaient pas dire que l’organisme individuel a créé cette capacité, mais qu’elle a été établie et maintenue par la sélection naturelle. Pour cela, il faudrait que la communication contribue à la « fitness » évolutive de l’émetteur et du récepteur. Si cette exigence de bénéfice mutuel est incluse comme une partie explicite de la définition (Rutowski, 1981 ; Meredith, 1983), l’application du terme devient plus restreinte mais plus utile scientifiquement. De nombreux exemples de « réaction spécifique » à des substances chimiques biologiques sont alors exclus de la catégorie des « communications par phéromones ». Parmi ces réactions non phéromonales, on peut citer la prédation et la défense chimique intraspécifiques, pour lesquelles il existe un avantage évident pour le récepteur ou pour l’émetteur uniquement. La communication interspécifique peut être mutuellement bénéfique, par exemple lorsque les informations chimiosensorielles sur les produits chimiques de défense profitent au récepteur en lui permettant de les éviter. Néanmoins, il semble qu’il y ait un certain avantage pour notre communication à limiter arbitrairement le terme phéromone à la communication intraspécifique.

Suivant la suggestion de Karlson et Luscher que les réponses pouvaient être comportementales ou développementales, des auteurs ultérieurs ont classé les communications phéromonales en deux types : les phéromones d’amorçage et les phéromones de libération ou de signalisation.

Les phéromones d’amorçage produisent un changement d’état chez le récepteur, généralement un changement dans la sécrétion hormonale qui amorce l’animal pour une réponse ultérieure. On peut citer comme exemple l’accélération de la puberté chez les souris femelles immatures qui les met en état de se reproduire en présence de signaux chimiques provenant de mâles matures (Vandenberg, 1983). Dans ce cas, l’avantage mutuel est clair, et on peut en dire autant de nombreuses autres communications phéromonales d’amorçage chez les souris. La suppression mutuelle de l’œstrus chez les femelles logées en groupe (l' »effet Lee-Boot ») (van der Lee et Boot, 1955) permet de conserver l’énergie normalement consacrée au cycle lorsqu’il n’y a pas de possibilité de grossesse. Une suppression de l’œstrus se produit également chez les femelles à jeun où la conservation de l’énergie est essentielle (Wade et Schneider, 1992). En présence de stimuli masculins, les femelles logées en groupe reprennent le cycle œstral (l' »effet Whitten ») (Whitten, 1959), ce qui est clairement une réponse mutuellement bénéfique. La suppression de la reproduction chez les femelles subordonnées, comme cela peut se produire chez certaines espèces de primates (Barrett et al., 1993), peut également impliquer une conservation de l’effort métabolique jusqu’à ce que des circonstances plus favorables se présentent. Dans les cas où les femelles subordonnées et dominantes sont génétiquement apparentées, il pourrait y avoir une certaine augmentation de la fitness inclusive (la fitness inclusive prend en compte la contribution d’un individu au succès reproductif des individus apparentés qui portent certains des mêmes gènes).

L’autre classe de phéromones, les phéromones libératrices, étaient à l’origine considérées comme libérant un modèle comportemental stéréotypé qui ne nécessitait aucune autre information pour sa réalisation. Ce concept semblait inapproprié pour les mammifères, où les réponses sont souvent modifiées par l’expérience ou d’autres contingences, et l’on dit maintenant que les réponses comportementales sont suscitées par des phéromones  » de signalisation  » (Bronson, 1971, 1976 ; Albone, 1984).

Preti et Wysocki ont examiné les rapports de communication par phéromones humaines. Ils ont conclu qu’il existe des preuves de l’amorçage des phéromones chez les humains, y compris les données sur les décalages du cycle menstruel (bien que ces dernières ne répondent pas clairement au critère de bénéfice mutuel proposé ici) (Preti et Wysocki, 1999). Ils n’ont pas trouvé de preuves solides de l’existence de phéromones de signalisation, mais ils soulignent que le comportement des mammifères, et surtout des humains, est influencé par de nombreux facteurs. Il ne faut pas s’attendre à une réponse immédiate et invariable à un quelconque stimulus. Ainsi, les phéromones de signalisation pourraient communiquer des informations qui modifient la probabilité de réponse d’un individu sans nécessairement susciter une réponse immédiate observable. Il n’est peut-être pas nécessaire de faire une distinction catégorique entre les communications d’amorçage et de signalisation : toutes deux sont essentiellement informationnelles. En outre, si nous nous concentrons sur la communication par phéromones plutôt que sur les phéromones chimiques, nous évitons les problèmes de définition associés aux substances chimiques qui ont des significations différentes dans des contextes différents ou pour des individus différents, par exemple mature contre immature ou mâle contre femelle. Le fait que les mêmes produits chimiques puissent être utilisés par différentes espèces, que ce soit ou non dans des combinaisons différentes ou dans des circonstances différentes, ne pose pas non plus de problème.

On peut soutenir (Beauchamp et al., 1976) qu’il n’y a pas besoin d’un terme spécial pour la communication chimique mutuellement bénéfique, mais, comme le soulignent Karlson et Luscher (Karlson et Luscher, 1959), une certaine distinction entre la communication et une utilisation occasionnelle des informations chimiosensorielles semble utile. Le terme phéromone n’est pas prêt de disparaître tant qu’il exercera la fascination du public. Son utilisation pour une catégorie de produits chimiques qui communiquent des informations semble raisonnable, mais la définition est importante si l’on veut que le terme soit utile dans le discours scientifique. Une définition trop rigide peut rendre son applicabilité à des situations réelles si limitée qu’elle en devient inutile. Nous savons que même les phéromones archétypales des insectes ne sont pas des substances chimiques uniques utilisées par une seule espèce, comme le supposent certaines définitions . De même, une définition trop large dévalorise le terme et le rend également inutile.

L’essence du concept est qu’un produit chimique particulier ou un complexe de produits chimiques communique un sens et, par conséquent, doit être identifié. Les fonctions non spécialisées des systèmes olfactifs des mammifères peuvent impliquer une simple association entre un complexe de produits chimiques et une situation extérieure, permettant la reconnaissance ultérieure de situations similaires. Des substances chimiques particulières peuvent être associées à des objets particuliers, mais il peut ne pas être nécessaire d’identifier les substances chimiques, et les associations peuvent être réaffectées. Ce mécanisme est moins adapté à la communication lorsque les messages ont des significations particulières. Une signification préprogrammée peut être attribuée aux odeurs dans d’autres contextes, notamment chez les invertébrés, où les individus peuvent être adaptés pour trouver et consommer des plantes hôtes à l’aide de récepteurs spécialisés (Rostelien et al., 2000). Il ne s’agit pas de communications par phéromones car elles ne sont pas mutuellement bénéfiques et ne sont pas intraspécifiques. La communication olfactive entre les fleurs et les insectes pollinisateurs est mutuellement bénéfique, mais je ne la qualifierais pas de phéromonale parce qu’elle se produit à travers les espèces, même si ses mécanismes évolutifs peuvent être similaires à ceux qui maintiennent une communication mutuellement bénéfique intra-spécifique.

Le critère de bénéfice mutuel pour la communication phéromonale n’exclut pas les réponses apprises, en particulier le type d’empreinte, où la signification est attribuée dans certaines circonstances particulières. Il implique que la signification n’est pas réassignable à l’infini, qu’il ne s’agit pas d’une simple association, même s’il existe des cas où des odeurs arbitraires peuvent être substituées à des stimuli préprogrammés. Par exemple, des lapins nouveau-nés exposés à un parfum commercial lors de leur première tétée peuvent utiliser l’odeur comme information pour déclencher le comportement de recherche du mamelon normalement déclenché par la phéromone du mamelon de la mère (Hudson, 1985). Dans ce cas, le produit chimique n’est pas une phéromone, bien qu’une réponse normalement provoquée par une communication phéromonale lui ait été associée par conditionnement. La réponse à la phéromone naturelle ne nécessite pas de conditionnement. La plasticité du système nerveux des mammifères dans l’attribution de l’acheminement des entrées/sorties s’étend à des relations normalement stéréotypées telles que ces réponses ou le clignement des yeux, qui est normalement suscité par une bouffée d’air mais peut être conditionné à un ton.

Le critère de bénéfice mutuel pour les phéromones n’exclut pas non plus les changements émotionnels (humeur) comme une réponse valide, même si ceux-ci n’affectent pas immédiatement le comportement manifeste. Nous savons que chez les humains, l’humeur peut affecter le comportement futur (un signe de transfert d’information) et que des biais fiables dans le comportement pourraient avoir des conséquences évolutives. D’autre part, un changement d’humeur lors de l’exposition à un produit chimique d’origine humaine (Grosser et al., 2000 ; Jacob et McClintock, 2000) ne définit pas de manière adéquate une phéromone. Il existe de nombreux produits chimiques biologiques qui peuvent provoquer des changements de comportement et d’humeur. Certaines de ces réponses, comme l’évitement et le dégoût des odeurs fécales et corporelles, peuvent être culturellement déterminées. Un certain bénéfice pour le récepteur en évitant la transmission de parasites peut être associé à l’évitement des odeurs fécales, mais un bénéfice similaire en ce qui concerne les odeurs corporelles générales est moins probable, et un bénéfice pour l’expéditeur dans l’un ou l’autre cas semble douteux si aucun message défini n’est transmis.

Identifier le bénéfice mutuel dans un cas donné n’est pas toujours facile, mais le critère fournit un cadre conceptuel pour comprendre l’établissement d’une communication chimique. S’il n’y a pas de communication, il ne semble pas y avoir de raison d’utiliser un terme spécial. Lorsqu’un avantage mutuel ne semble pas raisonnable, la communication est suspecte.

Quelle que soit la définition de la phéromone, rien ne prouve que les phéromones sont nécessairement détectées par le VNO. Plusieurs exemples récents chez des animaux dont le VNO est bien développé le montrent clairement. La réponse des lapins nouveau-nés au mamelon de leur mère (Hudson et Distel, 1986), évoquée plus haut, et la réponse debout d’une femelle porc réceptive à la phéromone du mâle (Dorries et al., 1997) dépendent toutes deux du système olfactif principal. La reconnaissance des agneaux nouveau-nés par les brebis semble également dépendre du système olfactif principal (Levy et al., 1995), bien qu’une contribution voméronasale ait également été rapportée (Booth et Katz, 2000). Ainsi, même si une réponse authentique aux phéromones devait être documentée chez l’homme, cela ne constituerait pas une preuve de l’existence d’un VNO fonctionnel.

De plus, l’un des principaux exemples de phéromones olfactives principales, le comportement de recherche du mamelon chez le lapin, semble ne pas être appris, bien que le même schéma de réponse puisse être conditionné à des odeurs arbitraires. La reconnaissance de son agneau par la brebis est apprise au cours des premières heures suivant la mise bas. La reconnaissance de la signature phéromonale d’un partenaire lors du blocage de la grossesse ou « effet Bruce » chez la souris semble également être apprise, mais il s’agit d’un processus voméronasal. Dans ces deux cas, il se pourrait bien que l’apprentissage impliqué soit l’impression d’une combinaison particulière à partir d’un ensemble limité de signaux. Néanmoins, nous ne pouvons pas utiliser la nature non apprise préprogrammée d’une réponse à un signal chimique comme diagnostic de l’implication voméronasale.

Le meilleur cas : L’existence d’un VNO fonctionnel chez l’homme ne serait exclue ni par la présence ou l’absence de communication par phéromone chez l’homme ni, si elle est présente, par l’une de ses caractéristiques, telles que les réponses apprises par rapport aux réponses non apprises.

Le pire cas : La fonction voméronasale n’est pas nécessaire pour expliquer un quelconque aspect de la communication chimique chez l’homme, ni pour la communication phéromonale.

Opinion : Le terme « phéromone » est utile s’il est défini dans le contexte de la communication phéromonale mutuellement bénéfique. La communication chimique se produit chez les humains. Il reste à déterminer si elle est phéromonale dans ce sens. La présence ou l’absence de phéromones et de communication phéromonale est indépendante de l’existence et/ou de la fonctionnalité d’un VNO humain.

Résumé : preuve de la fonction voméronasale humaine

Dans le meilleur des cas : Le VNO est un contributeur mineur mais non négligeable à la communication humaine. D’autres travaux par des groupes indépendants sont nécessaires pour confirmer les réponses électriques et hormonales rapportées. L’expression d’un gène de récepteur de type voméronasal chez l’homme soulève la possibilité que de tels gènes puissent sous-tendre la chimiosensibilité dans la région voméronasale.

Le pire cas : Le VNO est absent ou, s’il est présent, n’est pas chimiosensible ni nécessairement fonctionnel dans la communication. Les preuves de chimiosensibilité sont peu documentées et n’ont pas toutes été soumises à un examen efficace par les pairs. La preuve d’une fonction de communication pourrait être artéfactuelle.

Opinion : L’EVG constitue une preuve d’une réponse sélective et sensible aux produits chimiques d’origine humaine situés dans la région de la VNO. Les réponses autonomes systémiques et les changements émotionnels provoqués par la stimulation de cette région suggèrent une certaine chimiosensibilité, même si le substrat anatomique est difficile à démontrer et semble peu susceptible d’être des VSN conventionnels. Si nous n’avions pas les preuves positives de l’EVG, des réponses autonomes et psychologiques, un jugement scientifique raisonnable attribuerait au système olfactif principal le rôle de détection des produits chimiques d’origine humaine qui pourraient être impliqués dans la communication chimique. Cependant, ignorer les preuves de la fonction voméronasale parce que la plupart d’entre elles sont accompagnées d’un bagage commercial n’est pas une réponse scientifique rationnelle en l’absence de preuves d’erreur, de partialité ou de fraude. Une enquête indépendante est nécessaire pour tester les résultats et les hypothèses des rapports originaux, avec les contrôles appropriés et une description complète des détails expérimentaux. Cela ne peut pas être fait dans les pages de cette revue ou de toute autre. Cela nécessite du temps de laboratoire.

L’auteur remercie la rédactrice en chef de Chemical Senses, Robyn Hudson, pour avoir suggéré le sujet et des collègues trop nombreux pour être mentionnés pour avoir stimulé les discussions sur ce sujet. En outre, je remercie deux réviseurs anonymes de Chemical Senses pour leurs suggestions utiles sur l’amélioration du manuscrit. Ce travail a été soutenu par une subvention du NIDCD (DC-00906).

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