Chiens' Sens de l’odorat éblouissant

Ils n’ont pas de nez,
Les fils déchus d’Eve;
Même l’odeur des roses
N’est pas ce qu’ils supposent;
Mais plus que l’esprit ne révèle
Et plus que les hommes ne croient.
– extrait de « The Song of the Quoodle », G.K. Chesterton
Mon chien Jones avait l’habitude de faire la chose la plus curieuse chaque fois que mon ami Burk visitait ma maison. Jones était un bâtard de la fourrière, donc avant que nous l’adoptions, il avait peut-être pris des habitudes peu recommandables. Mais il s’approchait de Burk, se frottait contre lui et commençait à lever la patte sur lui.

Jones, un mélange de lévrier et de labrador noir qui, béni soit son grand cœur, est décédé à l’âge de 15 ans il y a quelques années, n’a jamais fait cela avec aucun autre visiteur. Burk ne sentait pas mauvais, ne portait pas de vêtements puants, ne se montrait pas hostile et ne provoquait pas Jones. Burk avait son propre chien, un coonhound à os rouge nommé Hattie, mais d’autres visiteurs avaient des chiens. En bref, il n’aurait pas dû se démarquer de quelque façon que ce soit des autres. Mais pour Jones, Burk était comme un mur frais pour un graffeur.

Pourquoi ? Pour moi, le comportement de Jones – que même un expert en reconnaissance canine a reconnu comme inhabituel – épitomise le mystère que constitue l’odorat des chiens. Qu’est-ce qui se cache derrière cette étonnante capacité, qui fait que le monde n’est pas visuel comme pour nous, mais riche en odeurs ? En quoi leur nez diffère-t-il du nôtre et comment leur cerveau réagit-il ? Enfin, y a-t-il une réponse à la raison pour laquelle Jones a essayé de pisser sur Burk chaque fois qu’il mettait les pieds chez moi ?

Les renifleurs olympiques

L’odorat des chiens surpasse le nôtre de plusieurs ordres de grandeur – il est 10 000 à 100 000 fois plus aigu, disent les scientifiques. « Supposons qu’ils soient juste 10 000 fois meilleurs », déclare James Walker, ancien directeur du Sensory Research Institute de l’université d’État de Floride, qui, avec plusieurs collègues, est parvenu à cette estimation stupéfiante au cours d’une étude rigoureusement conçue et souvent citée. « Si vous faites l’analogie avec la vision, ce que vous et moi pouvons voir à un tiers de mile, un chien pourrait voir à plus de 3 000 miles et voir toujours aussi bien. »

Dit autrement, les chiens peuvent détecter certaines odeurs en parties par trillion. Qu’est-ce que cela signifie en termes que nous pouvons comprendre ? Eh bien, dans son livre Inside of a Dog, Alexandra Horowitz, chercheuse en cognition canine au Barnard College, écrit que si nous pouvons remarquer si notre café a été additionné d’une cuillère à café de sucre, un chien pourrait détecter une cuillère à café de sucre dans un million de gallons d’eau, soit la valeur de deux piscines olympiques. Un autre spécialiste des chiens a comparé leur capacité à attraper l’odeur d’une pomme pourrie dans deux millions de barils.

Des experts ont rapporté d’incroyables histoires vraies sur l’acuité de l’odorat des chiens. Il y a le chien renifleur de drogue qui a « trouvé » un récipient en plastique rempli de 35 livres de marijuana immergé dans de l’essence à l’intérieur d’un réservoir d’essence. Il y a aussi le labrador noir égaré dans les rues de Seattle, capable de détecter des excréments d’orque flottant à plus d’un kilomètre dans les eaux agitées de Puget Sound. Il y a le chien renifleur de cancer qui a « insisté » sur la présence d’un mélanome dans une tache sur la peau d’un patient que les médecins avaient déjà déclaré sans cancer ; une biopsie ultérieure a confirmé la présence d’un mélanome dans une petite fraction des cellules. Et ainsi de suite.

Un nez pour les odeurs

Que possèdent les chiens que nous n’avons pas ? Tout d’abord, ils possèdent jusqu’à 300 millions de récepteurs olfactifs dans leur nez, contre environ six millions chez nous. Et la partie du cerveau d’un chien consacrée à l’analyse des odeurs est, toutes proportions gardées, 40 fois plus grande que la nôtre.

Le nez des chiens fonctionne aussi très différemment du nôtre. Lorsque nous inspirons, nous sentons et respirons par les mêmes voies respiratoires à l’intérieur de notre nez. Lorsque les chiens inhalent, un pli de tissu juste à l’intérieur de leur narine permet de séparer ces deux fonctions. « Nous avons découvert que lorsque le flux d’air pénètre dans le nez, il se divise en deux voies différentes, l’une pour l’olfaction et l’autre pour la respiration », explique Brent Craven, bioingénieur à l’université d’État de Pennsylvanie, qui a modélisé le flux d’air et le transport des odeurs à l’aide de scans IRM haute résolution du nez d’un cadavre de laboratoire (voir figure 1). Craven et ses collègues travaillent à la rétro-ingénierie du nez canin, en partie pour aider à la conception de « nez » artificiels capables de renifler les odeurs aussi bien que le meilleur ami de l’homme.

Chez nous, les humains, l’odorat est relégué à une petite région sur le toit de notre cavité nasale, le long de la voie principale de circulation de l’air. Ainsi, l’air que nous sentons entre et sort avec l’air que nous respirons. Chez les chiens, l’équipe de Craven a découvert qu’environ 12 % de l’air inspiré fait un détour par une zone en retrait à l’arrière du nez, dédiée à l’olfaction, tandis que le reste de l’air entrant passe par ce recoin et disparaît dans le pharynx jusqu’aux poumons. Dans la zone en retrait, l’air chargé d’odeurs est filtré par un labyrinthe de structures osseuses en forme de volutes appelées turbines (voir figure 2). Comme les fanons d’une baleine qui tamisent le krill, les turbinats filtrent les molécules odorantes en fonction de leurs propriétés chimiques. Les récepteurs olfactifs situés dans le tissu qui tapisse les turbinats, à leur tour, « reconnaissent » ces molécules odorantes par leur forme et envoient des signaux électriques au cerveau pour analyse.

Stratégie de sortie

Lorsque nous expirons par le nez, nous envoyons l’air usé vers l’extérieur par où il est entré, forçant ainsi les odeurs entrantes. Lorsque les chiens expirent, l’air usé sort par les fentes situées sur les côtés de leur nez. La façon dont l’air expiré tourbillonne contribue en fait à faire entrer de nouvelles odeurs dans le nez du chien. Plus important encore, elle permet aux chiens de renifler plus ou moins continuellement. Dans une étude réalisée à l’Université d’Oslo en Norvège, un chien de chasse tenant sa tête haute face au vent alors qu’il était à la recherche de gibier a reniflé dans un flux d’air continu pendant jusqu’à 40 secondes, couvrant au moins 30 cycles respiratoires.

Nous ne pouvons pas remuer nos narines indépendamment. Les chiens le peuvent. Ceci, ainsi que le fait que la portée dite aérodynamique de chacune de leurs narines est plus petite que la distance entre les narines (voir figure 3), les aide à déterminer par quelle narine une odeur est arrivée. Cela les aide à localiser la source des odeurs – nous avons tous vu des chiens sur une odeur intéressante faire des allers-retours sur sa piste invisible.

Un deuxième système olfactif

En plus de tout cela, les chiens ont une deuxième capacité olfactive que nous n’avons pas, rendue possible par un organe que nous ne possédons pas : l’organe voméronasal, également appelé organe de Jacobson. Situé au fond du conduit nasal du chien, l’organe de Jacobson capte les phéromones, ces substances chimiques propres à chaque espèce animale qui annoncent la disponibilité à l’accouplement et d’autres détails liés au sexe.

Les molécules de phéromones que l’organe détecte – et leur analyse par le cerveau – ne se mélangent pas avec les molécules d’odeurs ou leur analyse, car l’organe possède ses propres nerfs menant à une partie du cerveau entièrement consacrée à l’interprétation de ses signaux. C’est comme si l’organe de Jacobson avait son propre serveur informatique dédié.

Maîtres de la traque

Si les compétences olfactives de base des chiens nous étonnent, ce qu’ils parviennent à réaliser avec ces compétences est vraiment stupéfiant.

Prenez la traque, par exemple. Deborah Wells et Peter Hepper, du Centre du comportement animal de l’Université Queen’s de Belfast, en Irlande du Nord, ont montré dans une étude que des chiens amenés perpendiculairement à un sentier récemment parcouru par une personne pouvaient déterminer la direction prise par cette personne à partir de cinq pas seulement. En d’autres termes, le premier pas dans la direction empruntée par la personne est un peu moins odorant que les pas suivants, car ses molécules odorantes ont commencé à se diffuser dans l’air. « Je trouve cela vraiment étonnant, un peu hallucinant, qu’ils soient capables de détecter des discriminations olfactives aussi infimes », déclare Horowitz.

Les chiens pisteurs poussent ce type de pistage à l’extrême, accomplissant régulièrement des exploits remarquables dans des environnements inconnus et sur la piste de personnes inconnues, comme des personnes disparues. « La question de savoir comment les chiens font, c’est-à-dire comment ils suivent un gradient, est très importante », explique Walker. Ils sont capables d’arriver à un point d’embranchement dans les bois et de dire : « Ok, je pense que la petite Sally a couru par là. Il s’est passé quelque chose, et je dois prendre une décision ». C’est assez étonnant si on y pense d’un point de vue technique, car les odeurs de la petite Sally ne sont pas les seules. Il y a le vent qui change, l’humidité qui change. Il y a d’autres odeurs – un cerf a déféqué par ici, et par là, il y a l’urine d’un lapin. Et d’une manière ou d’une autre, ce chien est capable de dire : ‘Oui, mais je me concentre sur la petite Sally' »

Des questions ouvertes

Ces mystères sont le piment des chercheurs sur les chiens. Dans une étude de 2003, par exemple, Wells et Hepper ont constaté que les chiens conduits à angle droit par rapport à un sentier tracé par l’homme une heure après que le sentier ait été parcouru identifiaient la bonne direction des sentiers qui avaient été tracés de gauche à droite plus fréquemment que ceux qui avaient été tracés de droite à gauche.

« C’était un résultat intéressant, et je ne suis pas trop sûr de ce qui se passe ici », m’a dit Wells dans un courriel. « C’est peut-être lié à un biais latéral – nous savons que les chiens montrent de fortes préférences motrices, les chiens mâles utilisant davantage leur patte gauche que les chiens femelles, qui, en revanche, ont tendance à utiliser davantage leur patte droite. » Certaines études sur d’autres espèces montrent que les biais latéraux peuvent s’étendre au système olfactif, dit-elle, et d’autres recherches sont à prévoir avec les chiens.

Un homme marqué

Et qu’en est-il de Jones et de mon ami Burk ? Lorsque j’ai parlé à Horowitz du comportement de mon chien – qui nous a toujours pris, Burk et moi, également au dépourvu – et que j’ai demandé pourquoi Jones avait pu faire cela, elle a ri et a dit : « Je ne peux pas vous le dire. Il y a des endroits où ma science ne va pas ». Elle pouvait émettre des théories, disait-elle : Les chiens marquent avec leur urine les endroits qu’ils pensent que beaucoup d’autres chiens vont sentir, ou peut-être parce qu’il y a quelque chose de désirable ou d’intéressant dans cet endroit. Peut-être que Burk sentait déjà de manière assez parfumée quelque chose d’autre, a-t-elle proposé.

Quoi qu’il en soit, ai-je dit, Burk aurait dû se sentir honoré par un tel traitement, non ? Horowitz a encore ri. « Il n’aurait certainement pas dû le voir comme une insulte », a-t-elle dit. « Le chien vous a distingué. »