Olfaction et gustation, sens méconnus et souvent négligés en physiologie comme en pathologie, agissent en synergie pour détecter les substances chimiques de l'environnement, en relation avec le système trigéminal. Ces deux systèmes sont complémentaires, partagent certaines caractéristiques communes, mais comportent également d'importantes différences de fonctionnement. Le système olfactif permet la détection d'arômes volatiles, les odorants (jusqu'à 10 000 odeurs détectées par l'homme), diffusés jusqu'à l'épithélium olfactif par aéroportage, puis captés par les récepteurs olfactifs dont la transduction du signal repose sur la mise en jeu d'une protéine G. Les nerfs olfactifs, ainsi formés par les afférences olfactives provenant de chaque récepteur, se projettent ensuite sur le bulbe olfactif, lieu de nombreuses connexions synaptiques, puis rejoignent le cortex piriforme (aire olfactive primaire). Le système gustatif, quant à lui, permet de détecter une saveur primaire présente en bouche (sucré, salé, acide, amer, umami, voire gras) grâce aux récepteurs gustatifs situés dans les bourgeons du goût, au sein des papilles gustatives. La transduction du signal gustatif diffère selon le type de récepteurs et de saveurs primaires : métabotropiques et ioniques. Le signal gustatif rejoint ensuite le cortex gustatif primaire (insula et cortex operculaire) après relais dans le noyau solitaire du bulbe et le thalamus. Les systèmes olfactif et gustatif se rejoignent au niveau des cortex orbitofrontal et cingulaire (cortex associatif), et leurs actions se potentialisent. Grâce à leurs projections centrales sur des structures cérébrales impliquées dans le système de récompense (amygdale, cortex orbitofrontal, etc.), olfaction et gustation participent à la sensation hédonique de la prise alimentaire. Nombreuses situations ou pathologies peuvent conduire à la distorsion du goût et/ou de l'odorat, en lien avec une atteinte possible à différents niveaux des voies afférentes sensorielles et dont la prise en charge en pratique clinique est difficile.