Dans la première partie, nous avons appris que l'homme peut distinguer plus de mille milliards d'odeurs. Nous avons également établi que les molécules ont des implications considérables dans le monde d'aujourd'hui. Nous avons appris que les molécules synthétiques créées au XIXe siècle et popularisées auXXe siècle sont à la base de l'industrie moderne de la parfumerie. Nous avons discuté de la vibration des molécules odorantes et de la façon dont elle détermine leur odeur.
Derrière l'art de la parfumerie, la science se cache la chimie
La chimie est le fondement de la parfumerie moderne. Les parfums modernes sont à la portée de beaucoup. Pourtant, avant le milieu du XIXe siècle et l'avènement des molécules synthétiques, seuls les riches pouvaient se les offrir. Les précieuses huiles essentielles naturelles limitaient la disponibilité des parfums aux senteurs de la nature. Avec le temps et l'avènement des molécules synthétiques, les parfums fins se sont démocratisés et sont devenus plus accessibles. Cela a également favorisé de nouvelles explorations et une augmentation de la productivité.
Les principaux fabricants de parfums créent de nouvelles molécules
Les principaux fabricants de parfums, tels que Firmenich, International Flavors & Fragrances (IFF) et Givaudan, cherchent tous à contribuer positivement à la solution globale. Aujourd'hui, ces leaders de l'industrie font breveter des molécules conçues spécialement comme des secrets commerciaux. Ils créent continuellement de nouvelles molécules pour combler le vide d'un trillion de senteurs ! En fait, Givaudan, selon son site web, a "transformé les chimistes en concepteurs de molécules" et s'est "engagé à apporter 2 à 5 nouvelles molécules chaque année au spectre des molécules aromatiques".
Incomparable par conception...Il y a des signatures dans les molécules
Les molécules sont uniques. Elles contiennent toutes une signature distinctive. En se concentrant davantage sur les détails chimiques, les groupes fonctionnels des molécules odorantes peuvent être associés à des senteurs caractéristiques. Les molécules se déplacent. Il est essentiel de les exploiter et de les concentrer pour créer une odeur. Linda Buck et Richard Axel ont reçu le prix Nobel 2004 lorsqu'ils ont découvert que notre perception des molécules odorantes (l'odeur) est dictée par tout un ensemble de cellules sensorielles. Un type de molécule odorante interagit avec plusieurs types de récepteurs, de sorte que la sensation globale est créée par la combinaison des récepteurs activés. Buck et ses collègues ont découvert que des groupes de neurones olfactifs étaient activés lorsqu'ils testaient une série d'alcools n-aliphatiques sur des neurones individuels de souris[1]. Qu'est-ce que cela signifie ?
Dieu est dans le détail
"Le bon Dieu estdans le détail", proclamait Gustave Flaubert. Par exemple, les "alcools n-aliphatiques" ont des odeurs d'herbes, de rose, de bois et d'orange. En revanche, les "acides n-aliphatiques" sentent le gras, l'aigre, le rance ou la sueur. La différence entre les alcools et les acides est comparable à la différence entre une symphonie et des notes bruyantes et discordantes. Tout cela est très subtil. Ces différences subtiles dans la composition chimique donnent lieu à des odeurs distinctes, comme l'arôme d'ananas du "butyrate d'éthyle" et l'arôme d'abricot du "butyrate de pentyle".
Identifier et isoler la molécule odorante individuelle, puis travailler avec les parfumeurs pour comprendre quelle combinaison créera le plus de demande, tel est le travail quotidien de la "chimie des parfums".
L'organique se marie au synthétique pour créer un "bébé" à l'odeur agréable
Le mariage de mélanges d'huiles essentielles et d'ingrédients parfumés synthétiques pour une fraîcheur et un parfum durables est la clé absolue. Pour les parfumeurs, c'est un avantage concurrentiel et technique : le parfum ne s'estompe pas s'il reste stable. Ce fort impact olfactif montre comment la molécule synthétique, associée à l'huile biologique, crée un parfum structuré. C'est le summum de la création, un "bébé" pour son créateur.
Comment un nez peut-il ressembler à un autre ?
En mars dernier, une autre étude a été menée, dans laquelle des ordinateurs ont prédit l'odeur de molécules à partir de leur structure, grâce à un projet de crowdsourcing de grande envergure. Les données relatives à la perception olfactive ont été combinées à des algorithmes d'apprentissage automatique pour "renifler" les profils aromatiques des composés. Dans une combinaison de chimie, d'ingénierie et de crowdsourcing, une équipe de scientifiques a fait appel à des volontaires du monde entier pour prédire les profils olfactifs. La relation entre la structure moléculaire et la perception olfactive a laissé les chercheurs perplexes.
L'intelligence artificielle est-elle destinée à remplacer le nez ?
En programmant l'apprentissage automatique dans un ordinateur, l'étude a démontré que les ordinateurs pourraient bientôt identifier les odeurs directement à partir des molécules. Pablo Meyer, d'IBM, s'est associé à Leslie B. Voshall et Andreas Keller, de l'université Rockefeller, pour concevoir le projet crowdsourcé DREAM Olfaction Prediction Challenge (défi de prédiction de l'olfaction). L'objectif était de cartographier les propriétés chimiques des odeurs afin de prédire les réactions comportementales d'un sujet donné. Les résultats ont montré que "les ordinateurs peuvent se concentrer sur les caractéristiques moléculaires responsables des odeurs que les humains ne sont pas capables de discerner en regardant la structure d'une molécule"[2].[2]
Ils ont fait appel à 49 personnes pour renifler 476 molécules. Ces "renifleurs" ont classé chaque molécule en fonction de qualités telles que "ail", "sucré", "fruit", "épices", "brûlé", "urineux", "pourri" et "poisson". L'équipe IBM-Rockefeller a ensuite fourni une partie des données à des équipes d'informaticiens qui ont développé des algorithmes d'apprentissage automatique capables de prédire l'odeur d'une molécule. Les algorithmes ont pu identifier avec précision l'"agrément" et l'"intensité" d'une molécule, ainsi que de nombreuses autres qualités "odorantes".
"Il s'agit d'une avancée majeure dans le décodage de la façon dont le cerveau interprète les messages du nez", déclare Eric Block, professeur de chimie à l'université d'Albany, SUNY, et expert en chimie de l'olfaction, l'identification des molécules sur la base de leur odeur "est peut-être à l'horizon, mais pas encore à portée de main".
Lors d'une expérience, les scientifiques ont pris la molécule de musc, couramment utilisée en parfumerie, et ont remplacé les atomes d'hydrogène de la molécule par un isotope plus lourd, le deutérium. Cet échange a doublé la masse des atomes d'hydrogène et modifié les vibrations de la molécule, tout en laissant sa forme inchangée. Les résultats de l'étude semblent montrer que les molécules de musc au deutérium ont une odeur différente de celle des molécules de musc à l'hydrogène, ce qui confirme que les vibrations moléculaires déterminent l'odeur.
L'étude suggère que les récepteurs de notre nez peuvent détecter un "mécanisme quantique à l'échelle nanométrique" connu sous le nom de "tunnel électronique inélastique". Ce tunnel électronique inélastique permet de détecter les vibrations moléculaires. Il y a plus de 20 ans, cette idée a été considérée comme farfelue lorsqu'elle a été proposée à l'UCL en 1996. Les physiciens ont admis à contrecœur que l'idée fonctionnait "en théorie" ; après quelques décennies, le projet a été mené à bien et vérifié.
Quelle est la prochaine étape pour les molécules odorantes ?
Je peux supposer qu'il est possible de créer des molécules odorantes qui peuvent transporter les gens dans un sens altéré de la réalité, créant ainsi de nouveaux souvenirs associés à des expériences virtuelles ou réelles. La réaction d'un être humain à une odeur est personnelle et peut signifier différentes choses pour différentes personnes, en fonction de leur expérience de l'odeur au moment de l'expérience. Il existe cependant des réactions communes que les molécules odorantes induisent. Nous sommes à l'aube d'un nouveau voyage des sens qui va changer le monde, bienvenue dans le récit olfactif.
[1] Dr. Angelika Börsch-Haubold, Small Molecules Make Scents, http://www.scienceinschool.org/2007/issue6/scents
[2] Les ordinateurs prédisent l'odeur des molécules à partir de leur structure, Elizabeth K. Wilson Chemical & Engineering News Volume 95 Issue 9 Date d'édition : 27 février 2017