Structure des molécules odorantes :

Les molécules en mélange avec l’air sont des particules microscopiques dont les assemblages d’atomes peuvent être déterminés au moyen des rayons X et par spectroscopie. Ce sont des molécules formées essentiellement de carbone, d’hydrogène, d’oxygène et de certains autres atomes comme l’azote ou le soufre. Malgré la complexité des structures physico-chimiques des molécules odorantes, il est possible de décrire quelques schémas organisateurs généraux [21].

Ainsi, si l’on considère les édifices carbonés, les atomes de carbone peuvent être disposés en chaîne ou en cycle si le dernier atome est relié au premier. Cette distinction initiale chaîne-cycle est primordiale, les chaîne-cycles ayant une géométrie bien définie, plus rigide que celle de chaînes [21]. En effet La cyclisation permet de transformer des molécules linéaires inodores ou peu odorantes en composés cycliques présentant de fortes odeurs, souvent agréable, exemple du pseudo ionone peu odorante qui peut être cyclisée en ionone à puissante odeur de violette en solution dilué et à puissante odeur de cèdre en solution concentrée [4]. Au-delà de

globulaire, comme dans le cas du camphre. Il existe aussi des combinaisons, l’objet moléculaire pouvant avoir à la fois un cycle et une chaîne, faits l’un et l’autre essentiellement d’atomes de carbone [21].

Un autre élément de la structure concerne évidemment la longueur des chaînes et la grandeur des cycles. Les chaînes sont dites courtes, moyennes ou longue (au-delà de 10 atomes).les arrangements structuraux sont donc innombrables. Ainsi la molécule responsable de l’odeur de jasmin est un cycle de 5 atomes de carbone porteur de deux chaînes, une courte et une moyenne ; la molécule responsable de l’odeur de violette est un cycle de 6 atomes de carbone porteur de quatre chaînes, trois courtes et une moyenne [21].

Holley(1999) donne l’exemple de la famille des cétones cycliques. Selon le nombre de carbone de leur cycle (la structure moléculaire étant par ailleurs identique), les cétones cycliques produisent des qualités olfactives différentes. Ainsi, lorsque le cycle contient entre 5 et 8 carbones, une odeur menthée est perçue ; lorsqu’il en comprend entre 9 et 12, une odeur camphrée est perçue et lorsqu’il en contient entre 14 et 18, on perçoit une odeur musquée [62].

Une autre propriété de la structure moléculaire est la chiralité, c’est à dire l’asymétrie qui interdit la superposition d’un objet avec son image miroir. Il existe donc pour les molécules des formes droites et des formes gauches. Pour les molécules odorantes, une même structure peut se distinguer par deux odeurs distinctes suivant qu’il s’agisse de la forme droite ou de la forme gauche. Ainsi, la carvone droite a l’odeur de cumin, la carvone gauche l’odeur de menthe verte (figure 33) ; le limonène droit à l’odeur de mandarine, le limonène gauche l’odeur de citron. Cette différenciation suppose que les protéines réceptrices localisées au niveau des cils des cellules réceptrices de l’épithélium olfactif possèdent également cette propriété chirale et que la liaison n’est possible que pour une seule forme. Evidemment, deux molécules énantiomorphes peuvent présenter une odeur identique [21].

Figure 33 : Chiralité de la carvone. La carvone droite (a) à l’odeur de cumin, la carvone gauche a

l’odeur de menthe verte (b) [21].

D’ailleurs, toutes les molécules odorantes distinctes du point de vue physico-chimique peuvent théoriquement être distinguées comme ayant des qualités olfactives distinctes, le rapport entre la structure de la molécule et la qualité de l’odeur est extrêmement complexe. Deux molécules ayant une structure très similaire peuvent provoquer la perception d’odeurs très différentes, l’une peut provoquer la perception d’une odeur tandis que l’autre et inodore et, à contrario, deux molécules très différente de point de vue structural peuvent déclencher des perceptions d’odeurs équivalentes (figure 34) [21].

Plus récemment a été introduit le concept d’odotope ou olfactophore. Un olfactophore décrit la disposition spatiale relative des groupes susceptibles d’interagir avec les récepteurs olfactifs. Ces groupes ne sont pas définis de manière stricte, mais au contraire en termes généraux de type d’interaction (donneur ou accepteur de liaison hydrogène, site hydrophobe, région polarisable, zone stériquement interdite, etc.). Ces modèles sont construits sans nécessiter la connaissance préalable du récepteur, en comparant les structures de séries de molécules ayant des odeurs semblables. Il faut donc construire un olfactophore pour chaque odeur ou classe d’odeurs. L’hypothèse sous-jacente est donc bien qu’à une odeur ou classe d’odeurs correspond un récepteur dont les particularités du site d’interaction peuvent être déduites de l’examen des caractéristiques structurales communes des molécules qui possèdent cette odeur. C’est ainsi qu’ont été développés des modèles simplifiés faisant intervenir des liaisons hydrogène et des forces de dispersion. Les olfactophores se sont révélés des outils utiles pour la conception assistée par ordinateur de nouveaux odorants ayant des odeurs particulières (comme par exemple les odeurs de muscs, d’amande amère, de santal, d’ambre gris). Le premier composé dont la structure a été conçue sur ces bases semble être la Koavone® (E)-3,4,5,6,6-pentaméthylhept-3-en-2-one, qui a une odeur semblable à la 8-méthyl-β-ionone.

L’univers des qualités olfactives est donc aussi large que celui des molécules odorivectrices, d’ailleurs les molécules nouvellement synthétisées possèdent des qualités propres qui les singularisent et permettent de les identifier au même titre que les odorants de notre environnement habituel [23].