Quelle est l’odeur de la mer ?
― Un gaz libéré quand le plancton est mangé
Parfois, avant même d’apercevoir la mer, le nez nous dit : « Ça y est, c’est la mer. » Cette odeur n’est pas celle du sel. C’est un gaz que de minuscules végétaux invisibles libèrent quand ils sont mangés ou abîmés. Et notre nez le repère même quand il n’y en a qu’une infime trace dans l’air.
Vous roulez vers la côte, la vitre entrouverte. Des bâtiments vous cachent encore la mer.
Et pourtant, une odeur particulière entre soudain. Un peu de poisson, un peu d’algue nori, une odeur qui rappelle des souvenirs.
Pourtant, si l’on dissout du sel dans de l’eau, cette odeur n’apparaît pas. Alors, que sent donc notre nez ?
L’odeur de la mer s’explique par deux choses
Le phytoplancton qui flotte dans la mer stocke dans son corps une substance appelée « DMSP ». Quand elle se décompose, elle donne un gaz, le « sulfure de diméthyle (DMS) ». C’est le principal responsable de l’odeur de la mer.
Le sulfure de diméthyle sent même très dilué. Il suffirait d’une molécule sur environ 300 millions de molécules d’air pour que l’on perçoive l’odeur. Voilà pourquoi on la sent avant de voir la mer.
Autrement dit, l’odeur de la mer n’est pas celle de l’eau de mer elle-même. C’est un signal qui monte de l’endroit où, dans l’eau, les êtres vivants se mangent les uns les autres.
Quand le plancton est « mangé », l’odeur apparaît
On pense que le phytoplancton stocke du DMSP pour garder l’eau de son corps dans l’eau de mer salée. Le DMSP lui-même ne sent presque rien.
Le changement se produit quand la cellule du plancton se rompt. Si un petit animal du zooplancton la croque, ou si des virus ou des bactéries la détruisent, son contenu se répand. Des enzymes coupent alors le DMSP et forment du sulfure de diméthyle.
Le sulfure de diméthyle se dissout mal dans l’eau et s’échappe de la surface de la mer vers l’air. Regardez la figure 1. Le gaz né dans l’eau, en bas à gauche, se répand vers le ciel comme le montre la flèche vers le haut. Il atteint le nez de la personne à droite, l’oiseau marin en haut et même les nuages.
Pour les oiseaux marins, cette odeur dit : « Ici, il y a à manger »
Pour nous, c’est un parfum plein de charme. Pour un oiseau marin, c’est une information vitale. Les puffins et les albatros sont connus pour avoir un bon odorat, du moins pour des oiseaux.
Là où le zooplancton broute activement le phytoplancton, le sulfure de diméthyle est plus concentré. Les petits poissons et le krill, qui mangent le zooplancton, s’y rassemblent aussi. En volant vers l’odeur la plus forte, les oiseaux marins retrouveraient les zones de nourriture dans une mer qui semble partout identique.
Mais on a découvert récemment un problème. Des algues se fixent à la surface du plastique qui flotte en mer et peuvent dégager la même odeur. C’est l’une des raisons pour lesquelles les oiseaux marins avalent du plastique en le prenant pour de la nourriture.
Le sulfure de diméthyle n’est pas propre à la mer. On en trouverait dans l’odeur du nori vert (aonori) et dans celle du chou ou du maïs bouillis. À forte dose, l’odeur est désagréable ; diluée, elle évoque « la mer » ou « quelque chose de bon ». Selon la quantité, l’impression change complètement.
Une odeur très forte à l’arrivée ne gêne plus au bout de quelques minutes. Elle n’a pas disparu. Le nez et le cerveau réagissent moins à un stimulus qui ne change pas. C’est un mécanisme du corps pour mieux remarquer les nouveautés.
Résumé
L’odeur de la mer n’est pas celle du sel, mais celle du sulfure de diméthyle, formé quand le DMSP stocké par le phytoplancton se décompose. Le nez le détecte même très dilué, d’où une odeur perceptible avant de voir la mer. Elle guiderait les oiseaux marins vers la nourriture et participerait à la formation des nuages.
L’odeur de la mer est un message : ce qui se mange et se fait manger
dans l’eau est monté jusque dans l’air.
Une autre odeur née de l’air est présentée dans l’article sur l’odeur de la pluie, et des êtres vivants qui trouvent leur chemin grâce aux odeurs dans l’article sur le retour des saumons dans leur rivière natale.
- Au bord de la mer, comparez l’intensité de l’odeur quand le vent souffle de la mer et quand il souffle de la terre. Le vent venu de la mer apporte plus d’odeur.
- Vérifiez si votre perception change entre votre arrivée sur la plage et dix minutes plus tard. Vous verrez votre nez s’habituer.
- À la maison, sentez l’odeur d’un sachet de nori vert que l’on vient d’ouvrir. Elle vous rappellera peut-être celle du bord de mer.
La perception des odeurs varie d’une personne à l’autre. Au bord de l’eau, ne vous approchez pas trop des vagues et regardez où vous marchez.
Pour aller plus loin ― termes, formules et lien avec les manuelsLe niveau (collège, lycée, université) est indiqué à chaque fois
- CollègeAu programme de sciences du collège
- LycéeAu programme de chimie ou de biologie du lycée
- Lycée+Approfondissement du lycée ou encadré de manuel
- Univ.Matière universitaire non vue au lycée (chimie marine, chimie de l’atmosphère, physiologie sensorielle)
- RechercheSujet que les chercheurs étudient en ce moment, pas encore établi même à l’université
CollègeVocabulaire : ce phénomène a un nom
- Sulfure de diméthyle (DMS) : petite molécule formée d’un atome de soufre lié à deux groupes méthyle (carbone et hydrogène). On le considère comme le principal composant de l’odeur de la mer.
- DMSP (diméthylsulfoniopropionate) : substance que stockent le phytoplancton et les algues. En se décomposant, elle donne du sulfure de diméthyle.
- Seuil olfactif : la concentration la plus faible à laquelle une personne remarque une odeur. Il varie beaucoup selon les substances.
CollègeLycéeVérifier par le calcul : combien de molécules d’odeur entrent dans le nez en une inspiration ?
Imaginons qu’on inspire, en une fois, de l’air contenant la plus faible concentration de sulfure de diméthyle détectable. Calculons avec l’équation des gaz le nombre de molécules de sulfure de diméthyle qui entrent dans le nez.
| En symboles | N ＝ x × ( P × V ÷ ( R × T ) ) × NA |
| En mots | nombre de molécules d’odeur ＝ proportion dans l’air × (moles d’air inspiré) × nombre de molécules par mole |
| D’où vient-elle ? | De l’équation d’état des gaz parfaits (pression × volume ＝ moles × constante des gaz × température), qui donne les moles d’air, puis de la constante d’Avogadro, qui les convertit en nombre de molécules |
| Symbole | Sens et unité |
| N | Nombre de molécules de sulfure de diméthyle entrant dans le nez (unités) |
| x | Part des molécules de sulfure de diméthyle parmi les molécules d’air |
| P | Pression de l’air (pascals) |
| V | Volume d’air inspiré en une respiration (mètres cubes) |
| R | Constante des gaz (joules par mole par kelvin) |
| T | Température absolue (kelvins) |
| NA | Constante d’Avogadro (nombre de molécules par mole) |
| Constante des gaz R | 8.31 |
| Température absolue T à 20 ℃ (kelvins) | 293 |
| 1 atmosphère P (pascals) | 101300 |
| Volume d’une respiration normale V | 0.5 litre |
| Constante d’Avogadro NA (unité : « gai » ; 1 gai ＝ 1 billion × 100 millions, soit 1020) | 6020 |
| Seuil olfactif x du sulfure de diméthyle (valeur mesurée par la méthode du sac olfactif à trois points de comparaison) | 3 milliardièmes |
| Constante des gaz × température | 8.31 × 293 ＝ 2434.83 |
| Volume d’une mole d’air (mètres cubes) | 2434.83 ÷ 101300 ≒ 0.0240 |
| Conversion en litres | 0.0240 × 1000 ＝ 24 |
| Moles d’air dans une respiration | 0.5 ÷ 24 ≒ 0.0208 |
| Nombre de molécules d’air dans une respiration (gai) | 0.0208 × 6020 ≒ 125 |
| Conversion de gai en billions | 125 × 100000000 ＝ 12500000000 |
| Pour 1 molécule sur 1 milliard (billions) | 12500000000 ÷ 1000000000 ＝ 12.5 |
| Pour 3 sur 1 milliard, sulfure de diméthyle entrant dans le nez (billions) | 12.5 × 3 ＝ 37.5 |
Même pour la plus faible odeur de mer, environ 37 billions de molécules entrent dans le nez en une inspiration. Pourtant, par rapport à tout l’air, cela ne fait qu’une molécule sur 300 millions.
| Volume du Tokyo Dome (mètres cubes), valeur communément admise | 1240000 |
| Quantité pour 1 milliardième | 1240000 ÷ 1000000000 ＝ 0.00124 |
| Quantité pour 3 milliardièmes (mètres cubes) | 0.00124 × 3 ＝ 0.00372 |
| Conversion en litres | 0.00372 × 1000 ＝ 3.72 |
Dans un Tokyo Dome entier d’air, il suffit de mélanger environ deux bouteilles en plastique de gaz de sulfure de diméthyle. Le nez humain le remarque à une dilution de cet ordre.
LycéeLycée+Pourquoi passe-t-il de l’eau à l’air ?
LycéeLe sulfure de diméthyle a de petites molécules et presque aucune partie qui s’accorde avec l’eau. Son point d’ébullition est donc bas, environ 37 ℃, et il se dissout mal dans l’eau. Né près de la surface de la mer, il passe facilement dans l’air sous forme de gaz.
Lycée+Le rapport entre ce qui se dissout dans l’eau et ce qui reste dans l’air s’exprime par la « loi de Henry ». Le sulfure de diméthyle est plus stable dans l’air que dans l’eau de mer, et plus le vent agite la surface, plus il s’échappe vite dans l’air.
Univ.Enzymes et effet sur les nuages
L’enzyme qui coupe le DMSP en sulfure de diméthyle et en acide acrylique s’appelle « DMSP lyase » ; algues et bactéries en posséderaient. Dans l’air, le sulfure de diméthyle est oxydé par des molécules très réactives formées par des réactions photochimiques, et finit en fines particules d’acide sulfurique. Ces particules servent de noyaux aux gouttelettes de nuage (noyaux de condensation). C’est pourquoi l’hypothèse CLAW a été proposée en 1987 : le phytoplancton régulerait le climat par l’intermédiaire des nuages. Notre perception des odeurs dépend de la quantité de chaque molécule qui se fixe sur les récepteurs olfactifs.
📖 Dérivation de la formule et suite : Sulfure de diméthyle (Wikipédia) ／ Gaz parfait (Wikipédia)
RechercheCe que l’on ne sait pas encore bien
- Le plancton régule-t-il le climat par les nuages ? L’hypothèse CLAW a été largement testée, mais une synthèse de 2011 conclut que l’effet de régulation est plus faible que prévu. La question reste ouverte.
- Pourquoi le plancton stocke-t-il du DMSP ? Outre l’adaptation au sel, plusieurs hypothèses existent : neutraliser des substances qui abîment la cellule, ou le rendre moins appétissant.
- Comment le nez perçoit-il si finement l’odeur du soufre ? Selon certains travaux, un récepteur et des ions cuivre interviennent dans la détection des odeurs soufrées ; le mécanisme est encore à l’étude.
Le contenu de cet article est donc, lui aussi, « une explication dans l’état actuel des connaissances ». On pense que l’odeur de la mer contient aussi d’autres substances, émises par exemple par les algues.
Lien avec les manuels (par niveau)
| Niveau | Matière et chapitre | Où dans l’article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences : « liens entre êtres vivants », « états de la matière » | Relation mangeur-mangé, propriétés des gaz |
| Lycée | Chimie : « équation d’état des gaz », « quantité de matière » | Calcul du nombre de molécules par inspiration |
| Lycée+ | Chimie : « solubilité des gaz » | Loi de Henry et passage de la mer à l’air |
| Univ. | Chimie marine, chimie de l’atmosphère, physiologie sensorielle | DMSP lyase, noyaux de condensation, récepteurs olfactifs |
| Recherche | Écologie marine, science du climat | Tests de l’hypothèse CLAW, oiseaux marins et plastique |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Odeur du bord de mer, nori et légumes bouillis |
- Wikipédia en japonais, « Diméthylsulfure (sulfure de diméthyle) » (ウィキペディア日本語版「ジメチルスルフィド（硫化ジメチル）」)
- Charlson, Lovelock, Andreae, Warren (1987) Oceanic phytoplankton, atmospheric sulphur, cloud albedo and climate. Nature 326
- Nevitt, Veit, Kareiva (1995) Dimethyl sulphide as a foraging cue for Antarctic Procellariiform seabirds. Nature 376
- Savoca et al. (2016) Marine plastic debris emits a keystone infochemical for olfactory foraging seabirds. Science Advances 2
- Yoshio Nagata et Norifumi Takeuchi (永田好男・竹内教文), « Résultats de mesure du seuil de substances odorantes par la méthode du sac olfactif à trois points de comparaison » (三点比較式臭袋法による臭気物質の閾値測定結果), Bulletin du Centre japonais de santé environnementale (日本環境衛生センター所報)
- Quinn, Bates (2011) The case against climate regulation via oceanic phytoplankton sulphur emissions. Nature 480
※Cet article est une explication scientifique grand public. Les valeurs données sont des repères et des estimations pour comprendre les mécanismes. Le seuil olfactif varie beaucoup selon la méthode de mesure et selon les personnes.