La communication chimique chez les animaux

Un stimulus chimique qui provoque une sensation olfactive est qualifié d’odeur. Lorsqu’il provoque une sensation gustative, il est qualifié de saveur. S’il provoque les deux sensations, on parle de flaveur !
Ceci étant dit, la communication chimique est universelle, on la retrouve tant bien chez les animaux que chez les végétaux mais aussi chez les bactéries.

Nous retrouvons 2 types de molécules sensorielles :

1) Les molécules inorganiques
Ces molécules se retrouvent dans le milieu externe et interne de l’espèce.
Elles interviennent dans l’interactions entre l’environnement et l’animal.
Nous pouvons citer par exemple le dioxyde de carbone ( CO2), l’oxygène ou dioxyde (O2), les sels, …


2) Les molécules sémio-chimiques
Ce sont des molécules signales qui interviennent dans l’interaction entre animaux (animal à animal). Elles peuvent être une source de communication intraspécifique (même espèce, par exemple l’odeur du chiot avec sa mère) ou interspécifique (entre différentes espèces, dont la molécule odorante aura un effet sur le comportement d’une autre espèce)

Avant de rentrer dans le vive du sujet (les phéromones), nous allons voir qu’est qui fait qu’une molécule est odorante ?

Voici quelques caractéristiques générales d’une molécule odorante (sans rentrer dans le détail pour ne pas vous surcharger d’informations):
-> Nous retrouvons ces molécules odorantes ( secrétées par des cellules individuelles ou un regroupement qu’on appel des glandes) chez les animaux comme chez les végétaux. Ceci est principalement dû à l’alimentation !
-> Elles doivent-être volatile, c’est à dire de faible poids moléculaire (formule chimique brute de moins de 18 carbones)
-> Ces molécules sont lipophiles, ce qui veut dire qu’elles sont durs à diluer dans l’eau. Ce sont donc les huiles et graisses.
-> Les protéines peuvent-être de même odorantes ( comme le mucus qui recouvre le poil de vos chiens, le mucus de poisson ou encore la bave d’escargot) ainsi que les glucides et les acides nucléiques.
Cependant, Il n’y a pas de classe chimique plus odorante que d’autre ! c’est la concentration de chaque molécule (quantité) qui joue un rôle dans la production d’odeur.

Il y a plusieurs groupements fonctionnels odorants : l’alcool (-OH), les alcanes ( CnH2n+1 , principalement chez les végétaux), les aldéhydes (-COH), Thiol (R-SH , qu’on retrouve dans l’odeur du souffre ou de l’œuf),…
D’autres molécules qui ont une une structure carboné identique mais qui ont des groupements fonctionnels différents, n’auront pas de différences olfactives. Alors, ce qui est important, c’et la géométrie de la structure carboné qui permet de déterminer l’odeur d’une molécule.
Je m’explique, la molécule qui donne l’odeur du pamplemousse et celle du souffre ont la même formule chimique brute mais une géométrie spatiale différentes (on appel ce type de molécules des énantiomères) . C’est cette analyse qui nous montre cette différence olfactive.
_{figure : Différence de la géométrie spatiale entre la molécule odorante du pamplemousse et du souffre}

Un exemple plus simple serait de comparer le glucose et le fructose : Ils ont la même formule brute mais une formule développé différente (on appel ce type de molécules des isomères)

Maintenant que nous avons vu qu’est qui constitue une molécule odorante, nous allons voir les molécules odorantes d’original animal.
Les molécules d’origine végétale ne seront pas vue dans cet article mais il faut tout de même savoir que la majorité des molécules odorantes des animaux proviennent des végétaux.
Ces derniers vont jouer un rôle inter-espèce comme par exemple la pollinisation (le transport du pollen des organes de reproduction mâle vers le organes de reproduction femelle qui va permettre la reproduction sexuée) par les abeilles.

2)A) Les molécules odorantes animal
Dans les molécules odorantes animal, nous retrouvons les terpènes, les acides gras, les composés aromatiques, les amines (les odeurs de mucus) et les stéroïdes ( Hormones et phéromones sexuelles)
toutefois, une odeur n’est pas due à une seule molécule mais un ensemble de molécules (à différentes concentrations) qui forme une odeur (qu’on appel un bouquet moléculaire).
Certaines odeurs sont peu spécifique, elles vont pouvoir être perçues et avoir un effet de signalisation chez plusieurs espèces et, à l’inverse, certaines odeurs auront des effets spécifiques qui ne seront perçues que par un nombre très limité d’individu.
-> Odeur peu spécifique : l’odeur d’urine du chien qui est perceptible par tous les animaux ( interspecifique)
-> Odeur spécifique : l’odeur d’urine d’une chienne en chaleur sera perceptible seulement par un autre membre de son espèce ( peut être perceptible pas l’Homme mais n’aura d’attraction). C’est une molécule qui va voir un effet signal que pour une espèce donnée.

Dans les odeurs spécifique (donc intraspécifique), nous retrouvons les phéromones et il en existe 3 grands groupes:
( pour rappel, une phéromone est différente d’une hormone car elle sera excrétée en dehors de l’organisme alors qu’une hormone sera interne au système, elle circule uniquement à l’intérieur du système)

1) Phéromones Incitatrices
Molécules qui vont modifier le comportement animal ( par exemple, induisent les comportements de reproduction, la recherche de nourriture,…)
Dans ces phéromones, nous avons 5 catégories :

a) Sexuelle
Elles peuvent déclencher des changements comportementaux ( un comportement d’approche par exemple, où la chienne en chaleur indique aux chiens qu’elle est disponible à la fécondation) . Les phéromones sexuelles ne sont pas persistantes et sont constituées de composés aromatiques ou stéroïdes.

b) Agrégation (surtout chez les insectes)
Molécules qui permettent la reconnaissance d’animaux d’une même espèce. Cette odeur spécifique à l’espèce permet un regroupement des animaux grégaire.

c) Piste
Phéromones déposées sur un substrat ou vaporisé dans l’air qui va former une trace odorante vers un habitat, une source d’alimentaire. Ceci va permettre de recruter des individus d’une même espèce vers un lieu donné ou permettre de retrouver son partenaire sexuel. Ce sont des phéromones à courte durée de vie

d) Alarme
Molécules qui servent à avertir les individus d’une même espèce d’un danger. Ce sont souvent des molécules défensives qui repoussent d’autres espèces mais qui ont un rôle aussi inter-espèce puisqu’elles permettent à des individus de se préparer à une attaque.
(Le venin des animaux peuvent relâcher des phéromones d’alarmes comme chez les abeilles, guêpes,… Elles peuvent avertir la ruche d’un prédateur en libérant son venin. De plus, le dard va être un marquage olfactive grâce à ces phéromones.)

e) Territorial et d’espacement
Elles jouent un rôle dans la reconnaissance de l’habitat, des zones de reproduction, de territoire,…
Ex : Le chien marque son territoire grâce aux phéromones contenues dans son urine.

2) Phéromones Modificatrices
Les phéromones modificatrices n’ont pas d’effet sur le comportement moteur mais vont changer le fonctionnement des organes par une action sur le système hormonal .
par exemple, elles peuvent avoir un rôle d’ovulation chez la brebis qui change la production de l’hormone « lutéine » qui favorise l’ovulation.
Un autre exemple, serait l’effet Lee-Boot ( Van Der Lee et Boot). Un groupe de chienne isolée de mâle vont produire des phéromones œstrogène-dépendante qui vont inhiber l’œstrus des autres femelles ou retarder leur maturité sexuelle. ( prouver chez les rongeurs mais pas établit chez les canidés )


3) Phéromones Modulatrices
Phéromones « sensées » jouer un rôle sur le changement d’humeur et sentiments. ( Il n’y a pas d’effet comportement, ni hormonal.)
( petite anecdote: Nous pouvons retrouver sur le marcher des parfums avec des « phéromones » modulatrices pour homme ou femme qui inciterait à l’accouplement. Cependant, notre organe vomero-nasal ( organe qui permet la détection des phéromones) est vestigial . Il est dépourvu de neurones sensoriels et de fibres nerveuses.

Bibliographie

Female Canine Sexual Behavior
https://veteriankey.com/female-canine-sexual-behavior/#bib13

Diane Frank, dvm, dacvb; Guy Beauchamp, phd; Clara Palestrini, dvm, phd.
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https://www.researchgate.net/publication/44675472_Systematic_review_of_the_use_of_pheromones_for_treatment_of_undesirable_behavior_in_cats_and_dogs

Birte L. Nielsen, Olivier Rampin, Nicolas Meunier, and Vincent Bombail.
Behavioral responses to odors from other species: introducing a complementary model of allelochemics involving vertebrates.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4480148/

M Goodwin, K M Gooding, F Regnier.
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https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/569903/

DOCTEUR de l’Université de Strasbourg
Discipline : Biochimie et biologie moléculaire
Carole Gavira
These : Production de terpènes fonctionnalisés
par les cytochromes P450 de plantes recombinants
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01124093/document

Aras Petrulis
Chemosignals, Hormones and Mammalian Reproduction.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3667964/

D. Trotier
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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1879726111000131