Les secrets de l’odorat des animaux anciens révélés à partir de leurs empreintes cérébrales

Publié le 2025-12-12 14:19:00. Comment reconstituer les capacités olfactives d’animaux disparus depuis des millions d’années ? Une nouvelle étude révèle que la taille du bulbe olfactif, centre du traitement des odeurs dans le cerveau, est étroitement liée au nombre de gènes olfactifs fonctionnels, ouvrant de nouvelles perspectives pour comprendre l’évolution du sens de l’odorat chez les mammifères.

• Une corrélation forte a été établie entre le volume du bulbe olfactif et le nombre de gènes responsables de l’odorat.
• Cette découverte permet d’estimer les capacités olfactives d’espèces éteintes, même en l’absence d’ADN.
• Des analyses de tomodensitométrie ont été réalisées sur des crânes de mammifères de toutes tailles, de la souris à l’éléphant.

Les scientifiques ont longtemps été confrontés à un défi : évaluer la finesse de l’odorat des animaux disparus. Les signaux comportementaux se perdent avec le temps, et les tissus mous, comme le nez, se décomposent rarement dans les fossiles. Une équipe du Musée national d’histoire naturelle de Stuttgart a cependant trouvé une solution ingénieuse : examiner les traces laissées par l’odorat dans le crâne lui-même.

L’étude, publiée récemment, met en évidence un lien direct entre le volume de l’endocaste – le moule interne du crâne qui conserve la forme du cerveau – et le nombre de gènes de récepteurs olfactifs encore actifs chez un animal. Plus le bulbe olfactif, structure cérébrale dédiée au traitement des odeurs, est volumineux, plus le répertoire génétique olfactif est riche et plus l’odorat est développé.

« Notre approche, qui relie le cerveau aux gènes, combine l’anatomie du crâne avec les informations génétiques », explique Quentin Martinez, l’un des auteurs de l’étude. « Cela nous aide à mieux comprendre l’évolution du sens de l’odorat chez les mammifères. »

Le crâne, une carte des capacités sensorielles

Chez les mammifères, la forme et la taille de certaines parties du cerveau se reflètent souvent dans l’espace disponible à l’intérieur du crâne. À l’avant du crâne se trouve le bulbe olfactif, une structure paire qui reçoit les signaux du nez avant de les transmettre aux centres de traitement supérieurs.

L’équipe de recherche a mesuré le volume de cet espace grâce à l’endocaste, puis l’a comparé au nombre de gènes de récepteurs olfactifs encore actifs chez chaque espèce. La logique est simple : les espèces qui dépendent fortement de l’odorat conservent davantage de gènes récepteurs, ce qui nécessite un bulbe olfactif plus grand pour traiter les informations.

Cette découverte ouvre la voie à de nouvelles méthodes de reconstruction des capacités olfactives des animaux anciens, même lorsque leur ADN est perdu. Elle permet d’aller au-delà des hypothèses basées sur le comportement ou la morphologie du nez, souvent incomplètement préservés dans les fossiles.

Scanner les mammifères, des souris aux éléphants

Pour valider cette corrélation, les chercheurs ont mené une vaste campagne de tomodensitométrie (scanner). Ils ont analysé des crânes de tous les ordres de mammifères, allant de la souris (environ 10 grammes) à l’éléphant d’Afrique (jusqu’à 5 tonnes).

« La numérisation de très gros crânes nécessite un équipement de tomodensitométrie spécifique et représente un défi technique », souligne Eli Amson, co-auteur de l’étude. « Tenter de scanner un crâne d’éléphant ou de baleine peut être une véritable aventure. »

Grâce à la reconstruction 3D haute résolution, ils ont pu visualiser la forme interne du cerveau sans endommager les précieux spécimens de musée. Ces données anatomiques ont ensuite été associées à un catalogue génomique recensant les gènes des récepteurs olfactifs chez divers mammifères.

Les résultats ont confirmé la tendance : les espèces dotées de gros bulbes olfactifs présentaient systématiquement davantage de gènes récepteurs intacts. À l’inverse, les espèces à petits bulbes avaient tendance à accumuler des pseudogènes, des gènes récepteurs qui ont perdu leur fonction au cours de l’évolution.

Renifler le passé à travers les fossiles

C’est dans l’étude des fossiles que cette nouvelle méthode révèle tout son potentiel. Les cavités cérébrales des mammifères fossiles sont souvent bien conservées, permettant de mesurer la taille de la chambre du bulbe olfactif même si le cerveau a disparu depuis longtemps.

Martinez et son équipe ont appliqué cette technique à plusieurs mammifères emblématiques disparus : les premières baleines de l’Éocène, les tigres à dents de sabre, et même le thylacine (tigre de Tasmanie).

« Nous avons constaté que certaines des premières baleines avaient encore des bulbes olfactifs très développés », précise Martinez. « Cela suggère qu’elles possédaient un odorat performant, contrairement aux baleines à dents modernes, comme les dauphins, dont les bulbes olfactifs ont considérablement diminué de taille. »

Cette observation s’inscrit dans le contexte de l’évolution des baleines. Les premières baleines vivaient dans des environnements côtiers et semi-aquatiques, où l’odorat était essentiel. Au fur et à mesure que certaines lignées se sont adaptées à la vie marine, le sens de l’odorat a diminué, tandis que l’écholocation s’est développée.