Micelle

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Schéma d'une micelle directe formée par des phospholipides en solution aqueuse.
Schéma d'une micelle inverse formée par des phospholipides dans un solvant organique.

Une micelle (nom féminin dérivé du nom latin mica, signifiant « parcelle ») est un agrégat sphéroïdal de molécules possédant une tête polaire hydrophile dirigée vers le solvant et une chaîne hydrophobe dirigée vers l'intérieur. Une micelle mesure de 0,001 à 0,300 micromètre.

Solvatation[modifier | modifier le code]

L'hydrophobie des chaînes entraîne le regroupement des molécules et la mise en place de structures sphériques ou cylindriques visant à éliminer le solvant. Elles sont faiblement liées, maintenues dans le solvant grâce à des agents qui les stabilisent, tels les détergents ou les macromolécules. Les solutions colloïdales — dont l'aspect évoque une colle (par exemple, un gel) — sont riches en micelles. Selon la polarité du solvant, on parle de micelles directes (dans un solvant polaire, tel l'eau) ou de micelles inverses (dans un solvant apolaire, tel l'huile).

Tensioactifs[modifier | modifier le code]

Dans les détergents, la présence conjointe de groupes fonctionnels possédant une affinité, et pour l'eau, et pour les graisses, permet la formation de micelles, les molécules s'organisant en fonction des forces de répulsion vis-à-vis du solvant : dans l'eau, les extrémités lipophiles sont tournées vers l'intérieur de la micelle tandis que les extrémités hydrophobes forment l'interface de la micelle avec le solvant. Dans un solvant organique, par exemple de l'huile, l'arrangement est inversé. La formation de micelles se produit à partir d'une température, dite de Krafft, et d'une certaine concentration, appelée concentration micellaire critique ou CMC. Les tensio-actifs forment alors des agglomérats de quelques dizaines ou centaines de molécules. Ces micelles, séparant le milieu intérieur du solvant, sont des modèles d'organisation simples rappelant les membranes des cellules vivantes.

Schema d'un liposome, une micelle, et une bicouche lipidique.

Structures micellaires[modifier | modifier le code]

L'organisation des tensioactifs dans une solution est fortement dépendante de leur concentration et de la température. Afin de minimiser les effets de répulsions, les tensioactifs adoptent des configuration spatiales particulières. Dans l'exemple d'un milieu aqueux:

  • Premièrement, à basse concentration les tensioactifs viennent se placer à la surface du solvant, interface eau/air par exemple.
  • A partir d'une certaine concentration appelée CMC (Concentration Micellaire Critique) les tensioactifs vont formé des micelles directes. Ce sont des sphères de taille définie par la nature du tensioactif avec les têtes hydrophiles tournées vers l'extérieur, vers le solvant, et les queues Lipophile regroupées à l’intérieur.
  • Lorsqu'on augmente encore la concentration on atteint une seconde CMC à partir de laquelle les tensioactifs ne s'organisent plus en micelles sphérique mais en bâtonnets cylindriques
  • On atteint successivement encore d'autres CMC : Arrangement Hexagonal de micelles cylindriques
  • Organisation en phase lamellaires
  • Lorsque l'eau en devient même minoritaire on forme alors des micelles inverses.
Organisations micellaires

Dans un milieu organique on peut observer le même schéma en inversant l'orientation de la tête et de la queue.

Exemples[modifier | modifier le code]

Les lessives lavent le linge grâce, notamment, à l'action des tensioactifs qui permettent de former des micelles avec les salissures, qui restent ainsi en suspension dans l'eau. Dans la vinaigrette, mélange d'huile (liquide organique, hydrophobe) et de vinaigre (liquide aqueux, lipophobe), des molécules organiques amphiphiles naturelles présentes dans la moutarde assurent la stabilisation de l'émulsion. Dans la mayonnaise, c'est la lécithine (présente dans le jaune d'œuf) ou l'ovalbumine (protéine du blanc d'œuf) qui jouent ce rôle.

Les protobiontes sont des polymères entourés d'une micelle de lipides.

Il existe aussi des tensioactifs de différents origines :

  • naturel [1]: lécithine, cholestérol...
  • synthétique :
    • anionique : syndet et savon
    • cationique : ammonium quaternaire, les dérivés de bétaïne...
    • non ionique classé selon leur balance hydrophile/lipophile (HLB) : SPAN et TWEEN

Floculation[modifier | modifier le code]

En neutralisant les charges électriques présentes en surface des micelles, les agents floculants permettent l'agrégation, puis la sédimentation des micelles : ce processus, appelé floculation, est universellement utilisé pour le traitement primaire de l'eau dans les stations d'épuration, pour dépolluer les eaux résiduaires ou comme étape préalable de purification des eaux destinées à la consommation.

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Jules Wellinghoff (2014), Nanoparticles may harm the brain, Science / News, 2014-07-11
  • Kristina Bram Knudsen & al (2014), Differential toxicological response to positively and negatively charged nanoparticles in the rat brain ; Nanotoxicology ; November 2014, Vol. 8, No. 7, Pages 764-774 (doi:10.3109/17435390.2013.829589) (résumé)
  • Marcel Lahmani, Catherine Bréchignac & Philippe Houdy, Les Nanosciences, Vol 2 "Nanomatériaux et nanochimie", Pages 555, 556, édition Belin, juin 2006

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en)Carey MC, Small DM.: "Micelle Formation by Bile Salts: Physical-Chemical and Thermodynamic Considerations.", Arch Intern Med., 1972;130(4):506-527. texte intégral