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On a tous appris que le sens de l’odorat fonctionne comme un système de clés-serrures.

Les molécules détectables s’insèrent dans des récepteurs capables de reconnaitre leur forme spécifique.

Ce paradigme a été inventé en 1894 par le chimiste allemand Emil Fisher et il a perduré pendant plus d’un siècle. L’idée des clés-serrures était séduisante, car au moment de sa création, la physique quantique n’avait pas encore été élaborée. Elle le sera à partir de 1900 jusqu’à approximativement la fin de la décennie 1920.

En fait, aujourd’hui encore, cet ancien concept de réceptacle à géométrie variable reste largement diffusé même s’il a été à maintes reprises mis à mal par d’éloquents contre-exemples. Le plus connu est celui du ferrocène et du nickelocène, deux molécules de taille et de forme rigoureusement identiques et qui pourtant, engendrent des odeurs bien distinctes.

Noter que l’odorat humain peut compter sur 347 différents récepteurs olfactifs travaillant de concert. Cela signifie que nous ne distinguons pas seulement 347 odeurs différentes, mais bien 2³⁴⁷ combinaisons différentes (multipliez 2 par lui-même 347 fois), plus que le nombre d’atomes dans l’Univers. Le principe de clé-serrure n’est pas vraiment compatible avec l’idée de déclencher plus d’un récepteur par molécule odoriférante.

Alors comment fonctionne notre odorat si ce n’est pas comme une clé qui s’insère parfaitement dans une serrure faite pour elle ? Pour dépasser ce paradigme d’une autre époque, il faut comprendre certains principes de la physique quantique.

À l’échelle des atomes, ceux-ci n’ont pas une localité et une vitesse bien définies. Cela est dû au principe d’indétermination (d’incertitude) qui fait d’une particule un mélange indissociable d’onde-corpuscule ayant la possibilité statistique de se retrouver n’importe où dans l’univers. Un objet quantique comme un atome ou une molécule n’a pas de frontière bien délimitée et son énergie est définie par sa fréquence plutôt que par sa masse et sa vitesse.

Une molécule (odorante) est une onde avec une fréquence de vibration propre ! Étonnant de penser que notre nez ne capte pas une forme moléculaire, mais bien sa fréquence. Cela explique que certaines molécules distinctes aient des odeurs indiscernables puisque leur fréquence de vibration est commune, preuve de cette nouvelle façon de comprendre les odeurs face à l’ancienne basée sur des clés-serrures.

Ces fréquences vibratoires se situent dans l’infrarouge moyen. On ne peut pas les voir et elles sont trop ténues et hors limites pour être perceptibles par nos récepteurs cutanés ou par notre œil. En fait, comprendre que l’odorat est sensible aux ondes infrarouges moyennes explique le gap qu’il y avait dans le spectre des fréquences sensibles par nos différents sens. En effet, cette nature quantique du sens de l’odorat remplit précisément un vide dans le spectre des fréquences détectables par les autres sens du corps humain.

Œil : spectre visible = 0,4 – 1 µm;
Odorat : infrarouge moyen = 1 µm – 3 µm;
Peau : infrarouge lointain = 3 µm – 1000 µm;
Eau : microondes et ondes radio = 1 mm – 100 km;
Oreille : ondes sonores = 10 km – 10 000 km.

Quelle conséquence le quantique apporte-t-il ?

Une conséquence majeure découle de ce changement de paradigme. Si l’odorat détecte les ondes infrarouges émises par les molécules et non directement ces molécules, la conséquence la plus évidente est la vitesse de propagation des odeurs. Une molécule n’a pas besoin de se déplacer spatialement pour être perçue par notre nez puisque ses ondes électromagnétiques infrarouges le font à la vitesse de la lumière. Cela explique comment il est possible de détecter des odeurs dont les molécules n’auraient jamais eu le temps de se diffuser.

Il suffit d’une seule molécule pour générer une onde se propageant quasi instantanément à l’échelle des distances planétaires. Le problème de savoir comment la molécule diffuse vers notre nez devient caduc. Son onde le fait parfaitement bien. Auparavant, je ne comprenais pas comment les requins réussissaient à sentir l’odeur du sang sur de très longues distances alors qu’il n’y avait aucune chance qu’une seule molécule ait pu voyager aussi loin aussi rapidement.

Évidemment, comme tout détecteur, chacun des 347 récepteurs de notre nez possède son degré de sensibilité. Une onde d’amplitude inférieure au niveau faisant réagir ceux d’entre eux qui y sont sensibles ne sera peut-être pas détectée, sauf si l’effet tunnel, une autre bizarrerie de la physique quantique, en décide aléatoirement autrement.

Grâce à la dualité onde-corpuscule des molécules, le transport des odeurs est un phénomène non pas mécanique comme on le croyait autrefois, mais quantique. Les odeurs ne se propagent pas à la vitesse de diffusion des gaz, mais à la vitesse de la lumière. Le concept de clé-serrure a été battu en brèche et il est important de cesser d’y faire référence.

Cet article a été largement inspiré des travaux du professeur Marc HENRY de l’Université de Strasbourg.