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Une étude révolutionnaire a dévoilé la structure complexe des voies respiratoires nasales responsable des capacités olfactives exceptionnelles des chats domestiques. Les chercheurs ont créé un modèle informatique 3D détaillé du nez d’un chat et simulé le flux d’air transportant diverses odeurs alimentaires. L’étude révèle que l’air dans les voies nasales du chat se sépare en deux flux distincts. Un flux subit un nettoyage et une humidification, tandis que l’autre délivre efficacement l’odeur dans la région olfactive.
Le nez de chat : un outil sensoriel à double usage
Les scientifiques suggèrent que le nez de chat fonctionne comme un chromatographe en phase gazeuse très efficace et à double usage, un appareil utilisé dans les laboratoires pour détecter et séparer les produits chimiques sous forme vaporisée.
La structure nasale du chat est si compétente à cet égard qu’elle pourrait potentiellement inspirer des améliorations aux chromatographes en phase gazeuse existants.
La taille compacte de la tête d’un chat, par opposition au museau allongé d’un alligator, a probablement entraîné un changement évolutif qui a conduit à la structure labyrinthique des voies respiratoires. Cette structure unique permet aux chats de s’adapter plus efficacement à divers environnements.
Comprendre les modèles de flux
Les chercheurs ont découvert que la structure nasale optimise la détection des odeurs en fournissant une voie à grande vitesse pour les odorants, contournant le flux respiratoire plus lent.
La simulation a également révélé une découverte surprenante : une fois que l’air chargé d’odorants atteint la région olfactive, il est recirculé à travers des canaux parallèles pendant une période prolongée.
« C’était en fait une surprise », a déclaré Kai Zhao, l’auteur principal de l’étude, ajoutant : « C’est comme si vous preniez un reniflement, l’air revient là-bas, puis est traité pendant beaucoup plus longtemps. »
Cette recirculation permet un traitement plus approfondi des odeurs. Les chercheurs estiment que le nez du chat est plus de 100 fois plus efficace pour détecter les odeurs que les espèces au nez droit, semblable à celui d’un amphibien, de taille similaire.
Cette étude fournit la première comparaison quantitative de l’efficacité de la chromatographie en phase gazeuse entre les mammifères et d’autres espèces. La recherche met en lumière les voies évolutives qui ont façonné différentes structures de nez et leurs objectifs fonctionnels.
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Bien que l’on en sache beaucoup sur la vision et l’ouïe, cette étude ouvre la porte à une meilleure compréhension du nez et de son rôle vital dans la perception sensorielle.
« C’est une bonne conception si vous y réfléchissez », a déclaré Zhao. « Pour les mammifères, l’olfaction est très importante pour trouver des proies, identifier le danger, trouver des sources de nourriture et suivre l’environnement. En fait, un chien peut renifler et savoir ce qui est passé – était-ce un ami ou non ? »
Les auteurs de l’étude
L’auteur principal de l’étude est Kai Zhao, professeur agrégé d’oto-rhino-laryngologie à l’Ohio State’s College of Medicine. Zhenxing Wu, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Zhao, est le premier auteur.
Parmi les autres contributeurs figurent des chercheurs du Monell Chemical Senses Center, du Waltham Petcare Science Institute et de l’Université de Pennsylvanie. La recherche a reçu un financement partiel des National Institutes of Health et de Mars Petcare UK. L’étude a été publiée dans PLOS Computational Biology le 29 juin 2023.
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