Les scientifiques ont percé le secret derrière les capacités impressionnantes du nez des chats. Les chats ont un système de circulation d’air unique dans leurs cavités nasales qui semble être la clé.
Un labyrinthe complexe de structures osseuses des voies respiratoires à l’intérieur de leur nez leur donne une capacité extraordinaire à flairer la nourriture, les amis et les ennemis.
Le premier examen détaillé des voies respiratoires nasales d’un chat a révélé ces informations fascinantes. L’équipe de recherche a construit un modèle informatique 3D du nez des chats.
À l’aide de ce modèle, ils ont imité une inhalation d’air mélangé à des odeurs courantes de nourriture pour chats. Leurs découvertes étaient tout simplement impressionnantes.
Comment les nez de chat fonctionnent en interne
L’équipe a remarqué que l’air inhalé par le chat se divise en deux flux différents. Un flux est nettoyé et humidifié.
L’autre flux transporte l’odeur directement et rapidement vers la région olfactive. C’est la partie du cerveau du chat responsable de l’odorat.
« Essentiellement », expliquent les chercheurs, « le nez de chat fonctionne comme un chromatographe en phase gazeuse très efficace et à double usage. »
Les scientifiques comparent les nez de chat aux chromatographes en phase gazeuse
Un chromatographe en phase gazeuse est un outil de laboratoire qui détecte et sépare les produits chimiques sous forme vaporisée. Le nez des chats remplit cette fonction si efficacement qu’il pourrait inspirer des améliorations aux chromatographes en phase gazeuse que nous utilisons aujourd’hui.
Les nez d’alligator imitent également la chromatographie en phase gazeuse. Cependant, leur longue structure est très différente de la tête compacte d’un chat.
Les chercheurs pensent que la tête plus petite du chat a entraîné des changements évolutifs. Cela a entraîné la formation de la structure complexe des voies respiratoires qui s’adapte parfaitement à leurs petites têtes. Il permet aux chats de s’adapter à une variété d’environnements.
Kai Zhao, auteur principal de l’étude et professeur agrégé d’oto-rhino-laryngologie à l’Ohio State’s College of Medicine, a offert son point de vue.
« C’est une bonne conception si vous y réfléchissez », a-t-il déclaré. Zhao a expliqué à quel point l’odorat est important pour les mammifères. Il les aide dans des tâches telles que trouver de la nourriture, identifier les menaces et suivre les changements environnementaux.
Les chiens en sont un bon exemple, a noté Zhao. « Un chien peut renifler et savoir ce qui est passé – était-ce un ami ou non ? » Il croit qu’il y a probablement eu diverses façons pour différentes espèces d’évoluer et d’améliorer leurs systèmes olfactifs.
Le secret des nez étonnants des chats peut résider dans les modèles de flux d’air
En observant et en analysant de près ces modèles de flux d’air, l’équipe de Zhao a déduit que les deux zones de flux d’air différentes pourraient servir à deux fins distinctes. Cette recherche fascinante a été publiée dans PLOS Computational Biology le 29 juin 2023.
Dans le passé, le laboratoire de Zhao utilisait des modèles pour étudier les modèles de flux d’air dans le nez des rats et des humains. Mais le modèle de chat à haute résolution et les expériences de simulation correspondantes sont leur projet le plus complexe à ce jour.
Ils ont construit ces modèles complexes à l’aide de micro-CT scans de la tête d’un chat. Ils ont identifié différents types de tissus dans la cavité nasale à un niveau microscopique.
Beaucoup de temps et d’efforts ont été consacrés au développement de ce modèle et à la compréhension des avantages fonctionnels de la structure nasale du chat.
Zhao a déclaré: « Le nez du chat a probablement un niveau de complexité similaire à celui du chien, et il est plus complexe que celui d’un rongeur – et cela soulève la question – pourquoi le nez a-t-il évolué pour être si complexe? »
Le mystère du flux d’air résolu à l’aide de simulations informatiques
Des simulations informatiques de la respiration les ont aidés à trouver la réponse. Les chercheurs ont observé deux zones de flux d’air distinctes lors d’une inhalation simulée.
Les poumons reçoivent un flux d’air qui filtre et se répand lentement au-dessus du toit de la bouche. L’autre flux transporte rapidement les odeurs à travers un passage central vers la région olfactive à l’arrière de la cavité nasale.
L’étude a également révélé un phénomène inattendu. Une fois que l’air atteint la région olfactive, il circule dans des canaux parallèles. « C’est comme si vous preniez une bouffée d’air, l’air revient là-bas, puis est traité pendant beaucoup plus longtemps », a expliqué Zhao.
Zhao et son équipe sont devenus les premiers à quantifier les différences d’efficacité de la chromatographie en phase gazeuse entre les mammifères et les autres espèces. Le nez des chats, estiment-ils, est plus de 100 fois plus efficace pour détecter les odeurs qu’un nez droit semblable à celui d’un amphibien trouvé dans un crâne de taille similaire.
Ils proposent une théorie parallèle de la chromatographie en phase gazeuse. Dans ce modèle, des bobines olfactives parallèles, alimentées par le flux odorant à grande vitesse, augmentent la longueur effective du trajet d’écoulement. Cela ralentit la vitesse du flux d’air local. La vitesse plus lente pourrait potentiellement permettre un meilleur traitement des odeurs.
Même si nous comprenons de manière significative la vision et l’ouïe, nous avons une connaissance limitée des systèmes olfactifs.
« Nous en savons tellement sur la vision et l’ouïe, mais pas tellement sur le nez », a admis Zhao. Cependant, les travaux de son équipe peuvent servir de tremplin pour comprendre les voies évolutives derrière différentes structures nasales et leurs objectifs fonctionnels spécifiques.
Nouvelle technologie imitant la fonctionnalité des nez de chat
Les résultats de l’étude pourraient aller au-delà de la lumière sur l’évolution du nez des mammifères. Elle ouvre également des perspectives intéressantes pour les applications technologiques.
Le mécanisme de circulation d’air unique trouvé dans le nez des chats pourrait inspirer des conceptions plus efficaces pour les outils. Plus précisément, l’amélioration des chromatographes en phase gazeuse utilisés dans divers domaines scientifiques.
En fin de compte, il semble que les chats, avec leurs structures respiratoires particulières et leur nez compact, aient beaucoup plus à apporter à la science qu’on ne le pensait auparavant.
Leurs capacités de reniflement raffinées pourraient être la clé pour améliorer notre compréhension du système olfactif. Nous avons beaucoup à apprendre sur son évolution et son application potentielle dans la technologie.
Zhenxing Wu, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Zhao, est le premier auteur de l’étude. Les co-auteurs supplémentaires incluent Jianbo Jiang et Fritz Lischka du Monell Chemical Senses Center à Philadelphie ; Scott McGrane du Waltham Petcare Science Institute au Royaume-Uni ; et Yael Porat-Mesenco de l’Université de Pennsylvanie.
Ce travail a été en partie financé par les National Institutes of Health et Mars Petcare UK.
En savoir plus sur les chats
Souvent gardés comme animaux de compagnie, les chats sont de petits mammifères carnivores, connus scientifiquement sous le nom de Felis catus.
C’est l’un des animaux de compagnie les plus anciens et les plus aimés de l’humanité.
Historiquement, les chats ont été domestiqués au Proche-Orient il y a environ 9 500 ans. Les anciens Égyptiens vénéraient les chats et adoraient même une déesse féline nommée Bastet.
Attributs physiques
Physiquement, les chats sont des créatures agiles et agiles. Leurs corps sont extrêmement flexibles. La famille des chats est connue pour ses capacités d’escalade et de saut.
La vision nocturne d’un chat est excellente, meilleure que la plupart des autres animaux. En raison de leur incroyable capacité odorante, les gens comparent souvent les nez de chat aux chromatographes de haute technologie.
Ils ont également une excellente ouïe. Ils communiquent en utilisant une variété de vocalisations (miaulement, ronronnement, sifflement) ainsi que le langage corporel.
Comportement
Les chats sont des chasseurs solitaires qui préfèrent s’attaquer à de petites proies comme les rongeurs ou les oiseaux. Même les chats domestiques bien nourris adopteront souvent ce comportement. Ce sont aussi des créatures territoriales qui utilisent le marquage olfactif pour définir leur territoire.
Ils se toilettent une grande partie de leur journée et sont réputés pour leur propreté. Les chats dorment aussi beaucoup, certains chats plus âgés dormant plus de 20 heures par jour.
Races
Les chats viennent dans une grande variété de races. Chaque race a son apparence et ses traits de comportement spécifiques.
Par exemple, les chats siamois sont connus pour leurs yeux bleus saisissants et leur pelage court et élégant, tandis que les Maine Coons sont de grands chats amicaux à longue fourrure.
Régime
Sur le plan nutritionnel, les chats sont des carnivores nécessaires. Cela signifie que leur corps a besoin d’un régime principalement composé de viande. Ils ont un métabolisme unique qui nécessite plus de protéines que celui des chiens.
Fait intéressant, les chats ont également un désintérêt distinct pour les sucreries en raison d’une mutation dans un récepteur gustatif clé. Ils ne peuvent pas goûter la douceur comme les humains ou certains autres animaux.
la reproduction
Sur le plan de la reproduction, les chats ont un taux de natalité élevé. Les femelles sont «polyestreuses». Cela signifie qu’ils peuvent avoir de nombreux cycles tout au long de l’année s’ils ne sont pas stérilisés.
Dans l’ensemble, les chats sont des animaux de compagnie indépendants mais affectueux, chacun avec sa personnalité unique. Ils ont été les compagnons des humains pendant des milliers d’années et continuent d’être aimés par les gens du monde entier.
0 réponse à “Le nez et la structure nasale des chats fonctionnent mieux que les équipements d’analyse chimique de haute technologie”