Giuliano Iurilli, directeur du laboratoire des systèmes neurobiologiques, IIT Rovereto

Celle avec Giuliano Iurilli n’était pas une « discussion”  comme il l’appelait. Mais une véritable rencontre.

Il parlait de choses hypercomplexes en les rendant accessibles et il le faisait de manière naturelle et agréable. Nous avons beaucoup souri et fait des pauses pendant lesquelles chacun réfléchissait à ce que l’autre avait dit. Ainsi, nous pouvions nous parler et mieux nous comprendre.
Pour ces raisons, l’article sera publié à la fois dans la section Réunions et dans la section Psychologie du parfum.
Merci Giuliano et à bientôt !

Après avoir écrit l’article sur l’étude conçue et réalisée (entre autres) par Giuliano Iurilli,  j’avais encore des questions en suspens et j’ai voulu connaître l’évolution de ce dossier. Bref, j’étais  curieuse. Et comme, comme le disent les Anglais, la curiosité tue le chat, j’ai pensé qu’il valait mieux chercher à contacter le Dr Iurilli par courrier électronique, à lui écrire, à lui demander si je pouvais lui parler de tout cela.

Ainsi dit, ainsi fait. Après s’être écrit, il s’est rendu disponible pour « une petite conversation ».
En Italie, en Europe en général, tout est toujours plus compliqué. ​​Assistants, courriels sur courriels pour expliquer les objectifs et il n’est pas certain que l’on puisse entrer en contact. 

Vingt et un feuillets de transcription.
Par conséquent, ce que vous lirez sera un résumé, bien que très fidèle, de ce que nous nous sommes dit. À l’exception, bien sûr, des communications personnelles. Qui sont et restent telles.

Je le remercie d’avoir utilisé un langage compréhensible pour beaucoup.
Quant à moi, j’avoue que si je me souvenais assez bien de l’anatomie et de la physiologie du système olfactif, j’ai tout relu, avec l’approche obsessionnelle qui me caractérise dans ces moments-là.

Tout d’abord, je voulais savoir comment il en était venu à faire de la recherche dans ce domaine.

G.I : Je n’ai abordé ce domaine qu’après mon doctorat. Avant, je m’intéressais principalement aux mécanismes cérébraux qui sous-tendent la vision. Ce n’est qu’après mon postdoc, lorsque j’ai déménagé à Harvard dans le laboratoire de Bob Datta, que j’ai commencé à étudier les problèmes olfactifs, essentiellement parce que, contrairement aux autres sens, c’est le sens le plus mystérieux..

Mes premiers travaux sur l’odorat visaient à déterminer les circuits cérébraux qui permettent la connexion directe entre les bulbes olfactifs, la deuxième station olfactive après l’épithélium olfactif dans le nez, et la mise en œuvre d’un comportement inné guidé par l’odorat. Nous avons utilisé la souris comme modèle animal. Les comportements innés guidés par l’odeur sont, par exemple, ceux de défense en présence d’un prédateur. Par exemple, le comportement de « gel » déclenché chez la souris par la perception du TMT (triméthylthiazoline, une molécule odorante émanant des fèces de renard). Un autre comportement dépendant de l’olfaction est le comportement sexuel. La réponse comportementale d’une souris mâle à l’odeur d’urine d’une souris femelle est le phénomène comportemental le plus « évident » que j’aie jamais observé chez les souris, bien plus que l’odeur des prédateurs, par exemple. Enfin, l’odeur de la nourriture.

Oui, je suis un expert dans ce domaine de la neurobiologie qui n’est plus une niche, sinon Nature n’aurait pas publié notre travail. Dans des revues comme ANutre ou Science, nous publions ce qui est nouveau, mais qui suscite l’intérêt de la plupart des scientifiques ; par conséquent, même ceux qui ne sont pas des experts dans votre notre domaine .

Je m’intéresse également à des aspects plus psychologiques et sociaux, mais je me concentre sur les problèmes de calcul posés par l’olfaction, c’est-à-dire la manière dont le cerveau reconnaît et catégorise les odeurs, au niveau du matériel.

G.I. : Le fait est que j’ai un peu de mal à trouver des doctorants et des chercheurs postdoctoraux qui veulent faire de la recherche sur l’olfaction.

Ils ne semblent pas intéressés.
En fait, il s’agit d’un problème commun que je partage avec mes collègues. Au printemps dernier, lorsque j’ai passé un mois aux États-Unis, j’ai fait le tour des universités et donné des séminaires à Brown, Duke et Yale, et tous mes collègues m’ont dit la même chose.

M.Z.M. : C’est dommage. Quelles réponses vous êtes-vous données entre collègues ?

  G.I. : Je pense qu’après la pandémie, beaucoup moins de gens veulent faire de la recherche, de la recherche fondamentale en général, je veux dire. C’est beaucoup de temps et d’efforts, mais on ne fait pas d’affaires.  Je dirais qu’il n’est pas très sexy de faire de la recherche olfactive.

M.Z.M. Au contraire, moi je trouve ça très sexy.
G.I. : (Sourit) Mais non. Le deuxième point est que les problèmes impliquant la perception olfactive, ou le comportement olfactif, sont beaucoup plus difficiles à étudier que d’autres. En effet, il est très difficile de contrôler les stimuli dans l’espace et dans le temps.

Contrairement au système visuel ou auditif, pour lequel nous pouvons réellement tester le système, le circuit cérébral, en fournissant une entrée au système et en mesurant sa réponse, il est terriblement difficile de le faire avec les odeurs.

De nouvelles technologies devraient probablement être développées, mais pour l’instant nous ne savons pas comment.

Supposons par exemple que je veuille étudier comment un stimulus sensoriel déclenche en moi une envie irrésistible de manger un cheeseburger. Si j’étudiais la vision, je devrais essayer de comprendre comment l’enseigne McDonald’s imprimée sur ma rétine conditionne mon comportement. De la rétine aux centres nerveux qui contrôlent mon comportement, l’information doit traverser dix synapses, c’est-à-dire dix stations de traitement de l’information.

Au contraire, s si je sens l’odeur d’un cheeseburger c’est un peu différent parce que l’information qui atteint les centres de contrôle à environ trois synapses. En théorie, il serait donc plus facile de comprendre comment un stimulus physique externe affecte le comportement d’un animal. En théorie…

M.Z.M. : Je comprends et j’en reviens au sujet : ces trois niveaux restent cependant un peu mystérieux.
Il y a peut-être des variables qui nous échappent parce qu’elles ne sont pas quantifiables.
Vous avez donné l’exemple de la nourriture. J’en donne un encore plus « basique » :

Avez-vous déjà rencontré une personne et l’avez-vous trouvée, à fleur de peau, très agréable ou extrêmement désagréable (sans aucune interaction) ? À ma connaissance, les phéromones humaines n’ont pas encore été découvertes, bien que….

G.I. : Oui, c’est ce qu’on dit… 
(Julian fait une pause significative et je trouve la conversation encore plus intéressante)

M.Z.M : Oui, c’est ce que l’on dit depuis des décennies, notamment parce que nous, les humains, n’avons pas d’organe de vomissement nasal. Mais on pourrait en tirer quelque chose … Y a-t-il une théorie intéressante à ce sujet ?

G.I. : Il y a les travaux de Noam Sobel, qui travaille à l’Institut Weizmann.  Je pense que c’est le scientifique qui s’intéresse le plus à l’olfaction (parmi ceux qui s’intéressent à l’olfaction, Noam est certainement celui qui a l’approche la plus quantitative de tous.  À suivre absolument).
(Et il sourit, moi aussi à vrai dire, la définition qu’il a donnée à son collègue est … curieuse).

G.I. : Mais il est aussi très créatif. Il y a aussi le travail sur les larmes, dans lequel une phéromone serait impliquée.

M.Z.M : Je ne connais pas cette expérience.

G.I. : Si je fais renifler des larmes à un homme, il aura en moyenne tendance à les trouver moins attirantes sexuellement et à se montrer moins agressif. En effet, les larmes contiennent une molécule odorante qui diminue la testostérone chez l’homme. On ne sait pas encore quelle est cette molécule, mais il existe déjà des études sur les souris qui montrent un phénomène comportemental similaire et, dans ce cas, la molécule a été identifiée. La molécule humaine pourrait être similaire à celle de la souris. Imaginez quand il sera possible de la synthétiser…

Récemment, Sobel a reçu un don substantiel pour mener une étude sur une autre question d’importance clinique, probablement liée à l’odorat..

Des expériences préliminaires ont jusqu’à présent montré que les femmes isolées des odeurs pendant les trois premiers mois de leur grossesse ont tendance à faire moins de fausses couches. Mais ces résultats sont encore trop préliminaires et ne doivent en aucun cas être considérés comme une preuve de quoi que ce soit, étant donné qu’il s’agit d’un sujet très sensible et d’une grande souffrance pour de nombreuses femmes.

Cependant, il existe des phénomènes olfactifs tels que celui-ci que l’on peut, ou plutot qu’il est important étudier.

M.Z.M. : C’est vrai. Je me souviens que lorsque j’étudiais à l’université de Padoue, j’étais étudiante loin de chez moi, je partageais un appartement avec deux collègues et, à un moment donné, nous avons eu l’occasion de nous rencontrer et d’échanger des idées. 
(Et Iurilli conclut ma phrase)

G.I. : Oui, la synchronisation du cycle.

M.Z.M. … et nous nous sommes dit, incroyable, il doit y avoir une explication et en classe nous avons entendu parler de ces expériences dans les collèges américains qui ont confirmé notre expérience. Cependant, la question de l’existence des phéromones humaines restait encore largement ouverte.

G.I. : Mais vous savez, on dit parfois que ces phénomènes n’existent pas parce que nous pensons normalement, dans ce cas, à la définition classique des phéromones. Mais cela ne veut pas dire qu’il ne peut pas y avoir de substances chimiques volatiles qui agissent directement au niveau hormonal. Je pense que c’est la partie de la neuroscience de l’olfaction qui mérite davantage d’investissements dans la recherche. Je pense également que de grandes découvertes seront faites dans ce domaine au cours des prochaines années.

Or, nous savons déjà, par exemple, qu’il existe des circuits allant du nez à l’hypothalamus et à la libération d’hormones. C’est certain. Mais jusqu’à présent, nous n’avons pas encore pu comprendre les mécanismes, car on commence à disposer d’outils permettant d’étudier le fonctionnement des différentes parties et de les manipuler..

Il serait formidable que nous puissions recruter des chercheurs pour étudier ce domaine car, avec un peu de chance, des découvertes très importantes pour l’humanité en résulteraient.

M.Z.M. : Une chose qui me frappe et à laquelle je suis particulièrement attachée, c’est la retombée en termes thérapeutiques.
Permettez-moi de vous donner un exemple dans mon domaine, la psychologie clinique : la résistance aux médicaments.

Il existe des formes de dépression qui ne peuvent pas être traitées précisément parce que le patient ne répond pas aux thérapies pharmacologiques traditionnelles (j’entends par traditionnelles les thérapies actuelles).

Selon les données de l’OMS, 300 000 patients en Italie ne répondent pas aux traitements conventionnels.
La douleur psychique des patients et la souffrance de leurs proches sont énormes.

J’ai lu récemment que des centres italiens administraient à certains de ces patients (les plus résistants et les plus suicidaires) une molécule appelée eskétamine, sous une forme strictement contrôlée.

La nouvelle molécule a une quinzaine de jours d’avance sur l’efficacité des thérapies traditionnelles qui prennent plusieurs semaines avant de donner des résultats.Les symptômes s’améliorent dès les premières heures avec des effets plus puissants et persistants que les thérapies classiques et sont bien tolérés. Mais il s’agit d’un médicament à usage hospitalier.

G.I. : Dans ce cas, j’imagine qu’il ne s’agit pas de récepteurs olfactifs mais d’utiliser les muqueuses olfactives pour faire entrer directement le médicament, pour lui faire franchir la barrière hémato-encéphalique, c’est-à-dire la membrane qui sépare les parois externes des vaisseaux sanguins du cerveau. Dans le nez, le cerveau est presque « directement » en contact avec l’extérieur du corps..

M.Z.M. : Oui, je le pense.  Je crois aussi fermement aux développements qu’il y aura en psychopharmacologie.  Pour l’instant, j’ai parfois le sentiment que l’on procède forcément par tâtonnements.  J’ai l’habitude de donner cet exemple : c’est un peu comme beaucoup d’éléphants dans un magasin de cristal : pour en abattre un, on en abat beaucoup, trop.

G.I. : Je suis tout à fait d’accord, c’est ce que j’essaie toujours d’expliquer aussi. Vous donnez l’exemple des éléphants, je donne l’exemple de la mécanique. De quoi s’agit-il ? Quand vous avez un problème avec votre voiture, vous allez chez le mécanicien et c’est un peu comme si le mécanicien ouvrait le capot et versait de l’huile dessus en espérant que ça marche. En réalité, le mécanicien ne travaille pas comme ça parce qu’il sait à quoi ressemble le moteur à l’intérieur et il sait donc quelles parties du moteur doivent être réparées et comment le faire.

M.Z.M. : Savez-vous que les créateurs de parfums, pas tous bien sûr mais beaucoup, vont aussi dans ce sens ? L’aspect thérapeutique des odeurs et des parfums.

G.I. : L’aspect hédoniste des parfums est à mille lieues du mien mais l’aspect thérapeutique m’intéresse beaucoup.

Il est toutefois important, à mon avis, de donner à tout cela une forme scientifique, de créer un modèle scientifique, c’est-à-dire une carte du fonctionnement du système. .C’est alors qu’il peut fonctionner, car lorsqu’on a un modèle, on a une carte qui permet d’aller d’un point A à un point B, même si on n’a pas encore emprunté la route qui relie A et B . Il s’agit de connaître un phénomène et de pouvoir le gouverner.

M.Z.M. : Oui, je comprends ce que vous voulez dire. En fait, j’ajouterais : je crois que dans les prochaines années, il y aura d’importantes synergies entre des professionnels ayant des « savoir-faire » différents. Elles commencent déjà à se produire, pour autant que je sache. Dans ce cas précis, entre les scientifiques qui font de la recherche olfactive et les créateurs de parfums d’autre part. Précisément pour arriver à des odeurs et des parfums qui peuvent être véritablement thérapeutiques.

Je voudrais revenir sur votre recherche publiée dans Nature. Je reste fasciné par le fait que c’est précisément dans le bulbe olfactif qu’il y a une discrimination subtile des odeurs et que celle-ci s’atténue quelque peu, voire se généralise, dans le relais ultérieur. Le système limbique, avec toutes ses zones émotionnelles-mnésiques-affectives, contribue-t-il à ce phénomène ?

G.I. : Ce que vous dites est exact. Mais je ne pense pas que ce soit précisément le cas.  En effet, que tout cela se passe dans les bulbes olfactifs ou dans le cortex olfactif n’est pas très important.  Ce n’est pas que l’information voyage du nez aux bulbes olfactifs, au cortex olfactif, au cortex et au rhinal, à l’hippocampe. Ce n’est pas le cas, car l’information voyage toujours dans les deux sens, ni le long de chemins linéaires entre des stations successives, car ces stations dans le cerveau sont toutes interconnectées dans des combinaisons différentes.

Ainsi, si quelque chose se passe dans le cortex olfactif ou l’hypothalamus, cela se répercute dans les bulbes olfactifs. En effet, ce qui se passe dans l’hippocampe, où se trouvent les souvenirs, se répercute dans les bulbes olfactifs en l’espace de quelques millisecondes.

Comme vous pouvez le comprendre, les neurosciences traversent une certaine crise en ce qui concerne le problème de la causalité.
(Giuliano Iurilli s’enthousiasme, on sent que ce sujet lui tient à cœur. Et je le laisse continuer librement)

G.I. : Dans le cerveau, il est très difficile de déterminer les causes, quelle structure du cerveau provoque autre chose, car, s’agissant d’un système cyclique, il n’est pas possible de déterminer qui est à l’origine de quoi.

C’est pourquoi ceux qui étudient le cerveau tentent d’utiliser de nouveaux outils mathématiques. Les outils classiques inventés par l’humanité jusqu’à présent sont tous basés sur la causalité séquentielle, sur une logique qui n’est pas celle que l’on retrouve aujourd’hui dans les réseaux neuronaux et dans le cerveau.

Pour en revenir au sujet, je répondrai : ce n’est pas que tout se passe déjà dans les bulbes olfactifs, il n’y a pas de séparation.

Enfin, il faut savoir que la perception d’une odeur se fait en 200 millisecondes environ. Et dans ces 200 millisecondes, tout s’est déjà passé dans le cerveau. C’est-à-dire que la transmission synaptique a lieu en 2 millisecondes ; il y a donc déjà eu 100 passages d’informations dans ces 200 millisecondes. C’est complexe.    Et ce qui s’est passé dans les bulbes, aura-t-il eu un effet sur la perception olfactive ?

M.Z.M : Intéressant et plein de défis. Si je peux me permettre, sur quoi travaillez-vous en ce moment ?

 G.I. : Je continue à traiter les données que nous avons obtenues ces dernières années et qui concernent la perception olfactive, mais plus particulièrement les ondes cérébrales qui s’activent lorsque nous reniflons, même en l’absence d’odeurs. En revanche, les filles et les garçons qui travaillent avec moi dans le laboratoire étudient ce qui détermine la syntaxe de notre comportement moteur.

L’hypothèse est que notre comportement moteur n’est presque jamais une simple question de stimulus-réponse. Tout ce que je fais en ce moment n’est pas simplement une réponse à un stimulus. Aujourd’hui, ceux qui étudient le cerveau émettent l’hypothèse qu’il existe des règles gravées dans notre cerveau que nous ne connaissons pas, mais qui déterminent la séquence spontanée d’actions que chacun d’entre nous fera dans les dix prochaines secondes environ, même si nous n’en sommes pas conscients. De même que toutes les séquences possibles de notes de musique ne sont pas entraînantes, toutes les séquences possibles de gestes moteurs ne sont pas fonctionnelles. Un cerveau normal n’exécute que les séquences les plus fonctionnelles. Pour cela, il existe des règles syntaxiques, comme celles qui régissent les langues compréhensibles ou la musique..

M.Z.M : En parlant de maladies neurodégénératives, je pense à la maladie d’Alzheimer, dont l’incidence dans la population est de plus en plus élevée. En Italie, on estime que la démence touche plus de 1,2 million de personnes.

Dans 60 à 70 % des cas, il s’agit de la maladie d’Alzheimer.

Je sais que dans de nombreux hôpitaux en France, par exemple, on utilise des séries d’odeurs, généralement des odeurs qui caractérisent la vie de beaucoup d’entre nous, pour essayer de garder les traces de la mémoire le plus longtemps possible. Surtout en ce qui concerne la mémoire à long terme.

Toutefois, dans ce contexte, une méthode clinique est utilisée et les données quantitatives manquent. Je pense que cela mériterait une étude plus approfondie

M.Z.M. : Une dernière question : existe-t-il déjà, et je me réfère à l’article que j’ai lu sur votre étude publiée dans Nature, essentiellement des cerveaux artificiels destinés à être utilisés dans un nouveau robot ?

G.I. : Bien sûr, il y a plusieurs tentatives, mais on peut toujours s’améliorer. Mais l’essentiel est ce qui a été dit précédemment .Il faut d’abord découvrir la carte des odeurs.

Dans le système visuel, si je vous donne une longueur d’onde, vous pouvez me dire quelle est la couleur. Il suffit de consulter la carte des couleurs.. Ce n’est pas le cas dans le système olfactif.
Toutefois, un de mes chers collègues de Harvard travaille d’arrache-pied sur ce sujet. 

Il s’appelle Alex Wiltschko.

Cette année, il a publié dans Nature la première carte des odeurs utilisant l’IA.  Il est ainsi possible de prédire très précisément ce que sentiront un panel de « nez » lorsqu’ils seront exposés à une nouvelle molécule. Cela signifie que l’on peut aussi prédire comment certaines molécules jamais synthétisées auparavant seront perçues par un être humain. Et de la même manière que l’on peut numériser les couleurs pour les transmettre par exemple de ma webcam à l’écran de votre ordinateur, peut-être que dans quelques années on pourra faire de même avec les odeurs.

Voilà : c’est LA nouvelle la plus frappante à laquelle je ne m’attendais pas (encore).

Giuliano Iurilli et moi parlons encore quelques instants de cela. Nous resterons en contact. Ce sera un grand plaisir pour moi de connaître les développements (imminents) de cette étude et de pouvoir écrire à ce sujet sur mon site web.