Elle a utilisé ses « capacités spéciales » pour aider les scientifiques à déchiffrer les premiers signes de maladie

Comme nous le savons tous, les chiens ont un odorat très développé. Les chiens renifleurs médicaux ont réussi à détecter divers cancers, maladies chroniques, la maladie de Parkinson chez l'homme... Le sens de l'odorat est si insaisissable et mystérieux. Cela semble être lié à l’intuition, précis et puissant, mais difficile à vérifier et à répéter. Il y a aussi quelques personnes qui ont un odorat très développé. Ils ne font pas seulement ce que font les chiens, mais ils font aussi des choses que les chiens ne peuvent pas faire.

Écrit par | BiPuXianren

Au début de la pandémie de COVID-19, de nombreux pays occidentaux ont lancé des « chiens renifleurs de COVID-19 » pour rechercher des porteurs du SARS-CoV-2. Il a été rapporté que certaines personnes étaient asymptomatiques et avaient des tests d'acide nucléique négatifs, mais ont été « diagnostiquées » comme porteuses du virus par des chiens renifleurs. Quelques jours plus tard, ils ont commencé à présenter des symptômes du Covid-19. [1]

Des études ont montré que des chiens spécialement entraînés peuvent identifier avec précision 97 % des personnes testées positives au nouveau coronavirus PCR, et peuvent également se verrouiller sur les personnes infectées dont les résultats PCR sont négatifs avec un taux de précision de 91 %. Par conséquent, certaines personnes déplorent que les prélèvements nasaux et de gorge ne soient pas aussi efficaces que les prélèvements effectués sur des chiens bien dressés. [2]

Figure 1. Tala, chien renifleur de COVID-19 en service[1]

Il y a jusqu'à 300 millions de récepteurs olfactifs dans la cavité nasale, et le volume du bulbe olfactif dans le cerveau est 30 fois plus élevé que celui des humains. Les écouvillons canins doués brillent depuis longtemps dans le domaine médical. Selon de nombreux articles de recherche et reportages, les chiens renifleurs médicaux ont réussi à détecter divers cancers, maladies chroniques, la maladie de Parkinson, etc. chez l'homme.

Les scientifiques disent que nous ne savons pas exactement ce que les chiens sentaient, mais à un niveau physiologique de base, le cancer ou l'infection par un pathogène modifie le métabolisme humain, et il existe des différences d'odeur très subtiles entre les individus malades et les individus en bonne santé, si subtiles qu'elles ne peuvent même pas être détectées à l'aide d'une analyse chimique précise, comme la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse. Les chiens, cependant, ont la capacité de sentir « l’odeur de la maladie », de détecter cette différence subtile, cette signature/ce modèle olfactif unique qui est caractéristique d’une personne malade, et d’y répondre. [3]

Par exemple, l’odeur corporelle émise par une certaine partie de la peau humaine est composée de composés A, B, C et D dans une proportion spécifique. Si vous retirez l’une de ces quatre substances et laissez un chien la sentir, il n’aura aucune réaction. Cependant, l’odeur corporelle ABCD émise par un individu malade est différente de celle d’une personne en bonne santé. Il se peut que la teneur du composant B soit trop élevée. Ensuite, si vous laissez un chien sentir le patient, il peut identifier avec sensibilité que l'odeur corporelle ABCD a des caractéristiques différentes de celles des personnes ordinaires et donner un retour d'information.

De nombreuses équipes de recherche scientifique tentent d'utiliser l'odorat des chiens pour analyser et déconstruire l'odeur de la maladie et déterminer avec précision lequel ou lesquels des composants de l'ABCD sont anormaux et provoquent l'odeur anormale.

Lorsqu’il s’agit d’identifier les patients par l’odorat, les humains sont en effet bien inférieurs aux chiens. Mais il existe quelques super odorants qui font vraiment ce que font les chiens, et en même temps font des choses que les chiens ne peuvent pas faire.

Le musc sent si bon

Envoie-moi des signaux de la maladie de Parkinson

Le cerveau humain commence à constituer une bibliothèque d’odeurs dès la petite enfance et continue de se développer jusqu’à l’âge adulte. Pour les personnes atteintes d’une maladie génétique appelée hyperosmie, cette bibliothèque d’odeurs peut être très vaste et sophistiquée, leur donnant une capacité extraordinaire à détecter et à identifier les odeurs.

Joy Milne, une Écossaise septuagénaire, était infirmière et souffre d'hypersmie héréditaire. Elle a découvert ce super pouvoir lorsqu’elle était enfant. La grand-mère de Joy a non seulement transmis son super odorat hérité de sa mère à sa petite-fille, mais a également entraîné la petite Joy à identifier les caractéristiques des odeurs, tout comme sa mère l'a entraînée.

En tant qu’infirmière, Joy a constitué une riche bibliothèque d’odeurs cliniques qui lui permet de détecter l’odeur de la maladie. Lorsque son mari, Les, a reçu un diagnostic de maladie de Parkinson il y a environ trois décennies, Joy a réalisé que l’odeur musquée qu’elle sentait depuis des années provenant de la nuque de son mari était un signe avant-coureur – elle la sentait également chez d’autres patients atteints de la maladie de Parkinson.

Figure 2. M. et Mme Milne le jour de leur mariage[4]

En 2015, Rice est décédé des suites d'une maladie. Dès lors, l’infirmière Milne a commencé à tenir la promesse qu’elle avait faite à son mari avant sa mort : contribuer au diagnostic et au traitement de la maladie de Parkinson.

Elle est entrée et a « vécu » dans un laboratoire de l'École de chimie de l'Université de Manchester, travaillant avec des T-shirts et des gazes utilisées par les patients atteints de la maladie de Parkinson et reniflant le sébum qu'ils contenaient. C’est vrai, c’est l’huile sécrétée par les glandes sébacées de la peau.

Le sébum est un fluide biologique cireux et riche en lipides qui émet des odeurs corporelles, qui, en termes scientifiques, sont des composés organiques volatils (COV) produits par le métabolisme humain. Les patients atteints de la maladie de Parkinson présentent un métabolisme anormal du sébum (et cette anomalie évolue à mesure que la maladie progresse). Le sébum contient donc des biomarqueurs uniques qui s'évaporent et pénètrent dans la cavité nasale des personnes dotées d'un super odorat, devenant ainsi « l'odeur de la maladie de Parkinson ». [5]

Milne a déclaré que l'odeur corporelle musquée du patient était concentrée dans les zones où la sécrétion de sébum était plus importante, à savoir le haut du dos et le front, mais qu'il n'y avait aucune odeur anormale dans les aisselles. De plus, elle peut détecter si une personne est atteinte de la maladie avec une précision de 95 %. [6]

Figure 3. Milne au travail[7]

Perdita Barran, chef du laboratoire et directrice du département de spectrométrie de masse de l'École de chimie, a utilisé l'odorat de Milne pour effectuer une double analyse chimique (désorption thermique-chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse) et olfactive des composés volatils du sébum collectés auprès de patients et de personnes en bonne santé. Après une analyse approfondie des données, elle a finalement identifié un groupe de métabolites volatils liés à la maladie de Parkinson : l'aldéhyde périllique, l'acide hippurique, l'eicosane et l'octadécanal. [8]

Comparés aux personnes en bonne santé, les patients atteints de la maladie de Parkinson présentent des niveaux significativement plus élevés d'eicosane dans le sébum, des niveaux significativement plus faibles de périllaldéhyde et aucune augmentation évidente d'acide hippurique et d'octadécanal.

Lorsqu’il a senti cette combinaison inhabituelle de métabolites, Milne a pu détecter un arôme fort et musqué.

Biscuits sucrés, fermentation à tartiner

Les troubles du sommeil surviennent plus tôt

Comme mentionné précédemment, le métabolisme anormal du sébum des patients atteints de la maladie de Parkinson change à mesure que la maladie progresse. L’objectif de Milne n’est pas seulement d’identifier les patients qui peuvent être vus par tout le monde. Elle espère aider les médecins et les scientifiques à optimiser les méthodes de diagnostic précoce afin qu'ils puissent diagnostiquer un patient atteint de la maladie de Parkinson à un stade précoce qui ne présente aucun symptôme typique, ni même aucune anomalie.

Milne a commencé à travailler avec le collègue de Balan, Drupad Trivedi, un expert en métabolomique à l’Institut de biotechnologie de l’Université de Manchester.

La maladie de Parkinson est plus fréquente chez les personnes d’âge moyen et les personnes âgées. Il s’agit de la deuxième maladie neurodégénérative la plus courante, touchant 6 millions de patients dans le monde. Les symptômes typiques comprennent des dysfonctionnements du mouvement tels que des tremblements au repos, une rigidité musculaire, une bradykinésie et des troubles de l’équilibre postural, qui apparaissent généralement aux stades intermédiaires et tardifs ; avant cela, les patients connaîtront une période prodromique qui durera plusieurs années.

Les personnes atteintes de la maladie de Parkinson prodromique ne présentent pas encore de dysfonctionnement moteur, mais peuvent présenter des signes apparemment sans rapport, notamment des changements dans l'odeur corporelle, des changements dans la santé de la peau, une diminution de l'odorat, de la constipation et un trouble du comportement du sommeil à mouvements oculaires rapides (RBD).

Pendant le sommeil paradoxal (REM), le corps d’une personne normale est paralysé pour l’empêcher de mettre en pratique ses actions dans les rêves ; mais certaines personnes ne sont pas retenues par cela et feront des mouvements violents pendant leur sommeil, ce qui est le RBD.

Selon Trivedi, au moins 70 % de ces personnes développeront des maladies neurologiques.

Milne se souvient des premiers symptômes de son mari, dont le trouble du comportement en sommeil paradoxal. « J'ai remarqué qu'il avait une drôle d'odeur à ce moment-là, mais je n'y ai pas prêté attention ; plus tard, il a développé une maladie de Parkinson à part entière et son odeur corporelle est devenue une odeur forte et musquée. »

Figure 4. Surveillance et enregistrement des épisodes de RBD[9]

Trivedi et Milne ont tenté de déchiffrer l'odeur corporelle des patients atteints de la maladie de Parkinson prodromique.

L'équipe de recherche a recruté des patients atteints de la maladie de Parkinson, des patients atteints de RBD et des volontaires sains pour participer à l'expérience, a collecté des échantillons de sébum dans la partie supérieure de leur dos, a comparé les niveaux de métabolites volatils du sébum grâce à des méthodes d'analyse chimique et d'apprentissage automatique, et, combinés au rapport olfactif de Milne, a finalement donné 18 caractéristiques VOC des patients atteints de RBD, prouvant que les caractéristiques chimiques de leurs métabolites se situaient entre le groupe sain et le groupe atteint de la maladie de Parkinson. [10]

Il convient de souligner ici que les patients atteints de RBD participant au projet ne présentaient pas de dysfonctionnement moteur et que l'équipe de recherche n'a pas été en mesure de déterminer s'il s'agissait de patients atteints de la maladie de Parkinson au stade prodromique.

Pour Milne, les échantillons de Parkinson sentaient le musc, et le groupe RBD sentait globalement le biscuit sucré, mais trois des échantillons RBD semblaient contenir un peu de Parkinson mélangé.

Un suivi clinique ultérieur a montré que 2 des 3 patients suspectés de RBD ont développé des signes typiques de la maladie de Parkinson.

« C’est vraiment cool de pouvoir sentir la maladie et la déconstruire avec autant de détails », a déclaré Trivedi. D'un point de vue de la chimie analytique, cela signifie que vous avez identifié des signatures volatiles très cohérentes, et que le super-nez les a également détectées. Bien sûr, toutes les personnes atteintes de TCSP ne développeront pas la maladie de Parkinson. Nous devons donc approfondir nos recherches pour déterminer les différences de signatures olfactives corporelles entre les personnes atteintes de TCSP prodromique et celles qui ne développent pas la maladie.

Des pairs universitaires ont salué les travaux de Trivedi et d'autres : « Les maladies neurodégénératives sont difficiles à diagnostiquer, surtout aux stades précoces. Cette étude confirme l'existence de modifications détectables des caractéristiques des facteurs prédictifs de la maladie de Parkinson au stade précoce. Si nous parvenons à diagnostiquer la maladie de Parkinson à un stade précoce, nous pourrions ralentir efficacement sa progression, voire la traiter, cette maladie dévastatrice. »[11]

La matière grise brûle, la douleur est insupportable

Signes de sensibilité pendant la grossesse, la beauté de l'entraînement

Comment les humains ont-ils développé un super odorat et quel est son mécanisme fondamental ? Les scientifiques n’ont pas encore acquis de connaissances approfondies sur ce sujet. Cependant, sur la base d’années de recherche et d’observation, ils ont tenté d’expliquer les causes de l’hypersensibilité olfactive à partir de quatre dimensions.

Génétique

Des études ont montré que certains facteurs génétiques peuvent améliorer l’odorat, comme la duplication ou la surexpression du gène KAL1, ou des mutations dans le canal ionique sodique Nav1.7 codé par le gène SCN9A.

L'expression du gène KAL1 produit la glycoprotéine anosmine-1, qui est importante pour la croissance et la migration des cellules nerveuses dans le système olfactif. Sa perte peut conduire à une anosmie, tandis que sa surexpression peut être liée à une hypersensibilité olfactive. [12]

Le gène SCN9A est également connu sous le nom de gène de la douleur. Le canal ionique sodique voltage-dépendant Nav1.7 qu'il code est comme un interrupteur de douleur. Si le changement est anormal, le corps humain deviendra complètement insensible à la douleur ou extrêmement effrayé par la douleur. Ceux qui manquent de perception de la douleur perdent souvent leur odorat, tandis que ceux qui ont particulièrement peur de la douleur peuvent acquérir un odorat exceptionnel. [13]

D’autres études ont montré que les patients atteints du syndrome de Lowe (syndrome oculo-cérébro-rénal), une maladie génétique due à des mutations du gène OCRL, peuvent également naître avec un bon odorat. [14]

Problèmes de santé et grossesse

De nombreuses études ont rapporté des associations entre divers problèmes de santé et l’hypersmie. Ces conditions comprennent la maladie de Lyme, les migraines, les troubles hydriques, les carences hormonales et l’utilisation de certains médicaments. Bien que les mécanismes spécifiques par lesquels ils améliorent l’odeur ne soient pas clairs, il est raisonnable de supposer qu’ils peuvent affecter indirectement les signaux produits par les récepteurs olfactifs en affectant les électrolytes corporels.

De nombreuses femmes enceintes affirment que certaines odeurs auxquelles elles étaient habituées deviennent soudainement désagréables. Des études antérieures ont montré qu’environ deux tiers des femmes enceintes estiment que leur odorat est plus fort que celui des personnes ordinaires.

Les chercheurs ont examiné des dizaines d’articles sur la façon dont la grossesse modifie l’odorat et ont conclu que l’odorat général des femmes enceintes n’est pas amélioré, mais qu’elles deviennent plus sensibles à certaines odeurs. Il n’existe pas suffisamment de preuves pour prouver qu’ils peuvent détecter des odeurs qu’ils n’étaient pas capables de détecter auparavant.[15] Une augmentation de l’odorat pendant la grossesse est généralement un changement temporaire plutôt que permanent.

Différences cérébrales et mémoire

Dans une étude publiée en 2019, des scientifiques ont tenté de découvrir les caractéristiques extraordinaires du cerveau des super-odorants. Ils ont recruté 25 hommes qui ont déclaré avoir un odorat accru et 20 hommes normaux et ont comparé le volume de matière grise dans les régions du cerveau liées à l'olfaction à l'aide de scanners cérébraux. [16]

Les résultats ont montré que dans le cerveau des super-odorants, deux zones clés responsables de la collecte d’informations sur les odeurs et de l’apprentissage et de la mémorisation des odeurs ont des volumes plus importants de matière grise et une activité neuronale plus forte. Bien entendu, l’équipe de recherche ne peut pas déterminer si ces différences sont génétiques ou acquises.

Parfois, un odorat allergique est étroitement associé à des souvenirs spécifiques, en particulier négatifs. Une équipe a un jour mené une enquête auprès de personnes qui pensaient avoir un excellent odorat pour comprendre l’importance de leur « mémoire olfactive ». Les résultats de l’enquête ont montré que les répondants associaient des odeurs telles que le parfum et la sueur à des conséquences négatives spécifiques et à des souvenirs désagréables, et que pour eux, ces odeurs environnementales déclencheraient des sentiments d’agacement et de dégoût. [17]

Bien sûr, cette enquête n'est pas assez complète et nous ne savons pas si le nez des personnes interrogées est sensible à toutes sortes d'odeurs ou s'il est seulement capable de réagir aux souvenirs négatifs.

D’autres études ont abouti à des conclusions similaires : la sensibilité de certaines personnes à des odeurs spécifiques, comme le formaldéhyde et la pyridine, est associée à des expériences négatives, et leur « super odorat » se développe en fonction d’expériences négatives dans des situations de travail.

Entraînement délibéré

Peut-on entraîner un super odorat ? Si tel est le cas, combien de temps durerait la superpuissance ?

Des scientifiques britanniques ont tenté d'«entraîner» l'odorat. Ils ont recruté plus de 200 volontaires et, à l’aide d’un dispositif de distribution d’odeurs personnalisé, leur ont demandé de sentir des odeurs de différentes concentrations selon les besoins. L'appareil peut émettre 8 niveaux de concentration d'alcool phényléthylique (parfum de rose) ou d'huile d'eucalyptus (parfum de menthe), allant du niveau le plus bas à peine perceptible au niveau le plus élevé extrêmement fort. [18]

Chaque personne doit d’abord effectuer un test d’odorat pour déterminer le niveau de concentration le plus bas qu’elle peut sentir. En faisant la moyenne de tous les résultats des tests, nous obtenons le « seuil de concentration le plus bas qu’une personne moyenne peut sentir ».

Si quelqu'un peut sentir une concentration 3 niveaux inférieure au seuil moyen, cela signifie qu'il est hypersmique.

Lors d'un test ultérieur, 2 % des participants se sont distingués et ont démontré un excellent odorat. Dix pour cent supplémentaires des personnes ont brièvement ressenti un odorat exceptionnel lors de tests répétés une fois par semaine pendant dix semaines, mais sont ensuite rapidement revenues à la normale.

Il y a des raisons de croire que l’entraînement peut conduire à un odorat extraordinaire. Ces sommeliers et parfumeurs professionnels ne sont-ils pas capables, grâce à une formation, de pénétrer dans les aspects les plus subtils des saveurs ? En fait, il n’est pas rare que les personnes souffrant d’anosmie retrouvent leur odorat grâce à l’entraînement. [19] Par conséquent, une formation délibérée peut également aider à développer la capacité unique de Milne à diagnostiquer certaines maladies.

Références

[1] https://www.theguardian.com/world/2021/may/24/faster-than-pcr-test-dogs-detect-covid-coronavirus-london-bmj

[2] https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0268382#sec014

[3] https://www.nature.com/articles/d41586-022-01629-8

[4] https://www.bbc.com/news/uk-scotland-62795737

[5] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7908024/

[6] https://www.smithsonianmag.com/smart-news/woman-who-can-smell-parkinsons-helps-develop-a-skin-swab-diagnostic-test-180980741/

[7] https://www.bbc.com/news/uk-scotland-47627179

[8] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6487537/

[9] https://www.lemonde.fr/blog/realitesbiomedicales/tag/rem-sleep-behavior-disorder/

[10] https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.03.01.530578v1.full

[11] https://www.the-scientist.com/news-opinion/disease-scent-signatures-disclose-what-the-nose-knows-71161

[12] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4412513/

[13] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ejp.1272

[14] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25480730/

[15] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3915141/

[16] https://link.springer.com/article/10.1007/s11682-018-0008-9

[17] https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/1359105313481080

[18] https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-laryngology-and-otology/article/abs/superosmic phenomena/4D0D83E5A49D994EC6E3C6FD19AC17AE

[19] https://www.fifthsense.org.uk/stories/

Cet article est soutenu par le projet de vulgarisation scientifique « Chine Ciel étoilé ».

Produit par : Association chinoise pour la science et la technologie, Département de vulgarisation scientifique

Producteur : China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.

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