Les micelles sont des structures sphériques stables formées par des centaines de molécules amphipathiques, c'est-à-dire des molécules caractérisées par une région polaire (hydrophile) et non polaire (hydrophobe). Comme les molécules qui les composent, les micelles ont un centre fortement hydrophobe et leur surface est "tapissée" de groupes polaires hydrophiles.
Ils résultent, dans la plupart des cas, du mélange d'un groupe de molécules amphipathiques avec de l'eau, c'est donc un moyen de «stabiliser» les régions hydrophobes de nombreuses molécules ensemble, ce qui est motivé par l'effet hydrophobe et organisé par les forces de van der Waals.
Le schéma structurel d'une micelle (Source: Original anglais: SuperManu. Espagnol: AngelHerraez / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)
Les détergents et les savons, ainsi que certains lipides cellulaires, peuvent former des micelles, qui ont une importance fonctionnelle, au moins chez les animaux, du point de vue de l'absorption des graisses et du transport des substances liposolubles.
Les phospholipides, l'une des classes de lipides les plus abondantes et les plus importantes pour les cellules vivantes, peuvent dans certaines conditions former, en plus des liposomes et des bicouches, des structures micellaires.
Les micelles peuvent également être formées dans un milieu apolaire et dans ce cas elles sont appelées «micelles inverses», car les régions polaires des molécules amphipathiques qui les forment sont «cachées» dans le centre hydrophile tandis que les portions apolaires sont en contact direct avec le milieu. qui les contient.
Structure
Les micelles sont constituées de molécules amphipathiques ou, en d'autres termes, de molécules qui ont une région hydrophile (hydrophile, polaire) et une autre région hydrophobe (hydrofuge, apolaire).
Parmi ces molécules, on peut citer les acides gras, les molécules de tout détergent et les phospholipides des membranes cellulaires par exemple.
Dans le contexte cellulaire, une micelle est couramment composée d'acides gras (de longueur variable), dont les groupements carboxyle polaires sont exposés vers la surface de l'agrégat, tandis que les chaînes hydrocarbonées sont «cachées» dans un centre hydrophobe, adoptant ainsi un structure plus ou moins sphérique.
Les phospholipides, qui sont d'autres molécules amphipathiques de grande importance pour les cellules, sont généralement incapables de former des micelles, car les deux chaînes d'acides gras qui composent leurs «queues hydrophobes» occupent une grande taille et rendent toute forme de tassement difficile. sphérique.
La formation d'une micelle médiée par l'environnement aqueux (Source: Jwleung / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)
Au lieu de cela, lorsque ces molécules sont dans un milieu aqueux, elles «se nichent» dans des bicouches (semblables à un sandwich); c'est-à-dire dans des structures plus plates, où chacune des "surfaces" exposées vers le milieu est composée des têtes polaires des groupes attachés au glycérol et le "remplissage" du sandwich est constitué des queues hydrophobes (les acides gras estérifiés en les deux autres carbones du squelette glycérol).
La seule façon pour un phospholipide de participer à la formation d'une micelle est lorsque l'une de ses deux chaînes d'acides gras est éliminée par hydrolyse.
Organisation
Dans une micelle, comme mentionné, le «centre» séquestre les parties non polaires des molécules qui les composent et les isole de l'eau.
La région centrale d'une micelle est donc constituée d'un environnement hautement désordonné, aux caractéristiques fluides, dans lequel la mesure du rayon est entre 10 et 30% plus petite que celle des chaînes entièrement étendues de molécules non amphipathiques. associé au complexe moléculaire.
De même, la surface d'une micelle n'est pas homogène mais plutôt "rugueuse" et hétérogène, dont certaines études de résonance magnétique nucléaire indiquent que seul un tiers est couvert par les parties polaires des monomères constitutifs.
Fonction
Les micelles ont des fonctions très importantes, tant dans la nature que dans l'industrie et dans la recherche.
En ce qui concerne leurs fonctions dans la nature, ces agrégats moléculaires sont particulièrement importants pour l'absorption intestinale des graisses (monoglycérides et acides gras), car des micelles de tailles et de compositions différentes peuvent se former à partir des molécules grasses ingérées avec les aliments et les transporter vers le à l'intérieur des cellules de la muqueuse intestinale, permettant leur absorption.
Les micelles interviennent également dans le transport du cholestérol (une autre classe de lipides cellulaires) acquis par l'alimentation et de certaines vitamines dites «liposolubles», c'est pourquoi elles sont également exploitées pharmacologiquement pour le transport et l'administration de médicaments aux caractéristiques apolaires.
Les détergents et savons utilisés quotidiennement pour l'hygiène intime ou pour le nettoyage de différents types de surfaces sont composés de molécules lipidiques capables de former des micelles lorsqu'elles sont en solution aqueuse.
Ces micelles se comportent comme de minuscules billes dans un roulement, donnant aux solutions savonneuses leur consistance glissante et leurs propriétés lubrifiantes. L'action de la plupart des détergents dépend fortement de leur capacité à produire des micelles.
Dans la recherche et l'étude des protéines membranaires, par exemple, des détergents sont utilisés pour «purifier» les lysats cellulaires des lipides qui forment les bicouches caractéristiques des membranes, ainsi que pour séparer les protéines membranaires intégrales des composants hydrophobes. de cela.
Formation
Pour comprendre la formation des structures micellaires, notamment dans les détergents, il est nécessaire de prendre en compte un concept un peu abstrait: la concentration micellaire critique ou CMC.
La concentration micellaire critique est la concentration de molécules amphipathiques à laquelle les micelles commencent à se former. Il s'agit d'une valeur de référence au-dessus de laquelle une augmentation de la concentration de ces molécules ne se terminera que par une augmentation du nombre de micelles, et en dessous de laquelle celles-ci sont préférentiellement organisées en couches à la surface du milieu aqueux qui les contient..
Différences et similitudes entre une micelle et une bicouche formée par des phospholipides (Source: 31 mars 2003 dans: Utilisateur: Stephen Gilbert, 31 mars 2003 dans: Utilisateur: Stephen Gilbert, 27 décembre 2004 dans: Utilisateur: Quadell, traduction Utilisateur: imartin6 / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) via Wikimedia Commons)
Ainsi, la formation de micelles est une conséquence directe de "l'amphiphilicité" des tensioactifs et dépend fortement de leurs caractéristiques structurelles, en particulier de la relation de forme et de taille entre les groupes polaires et apolaires.
En ce sens, la formation de micelles est favorisée lorsque la section transversale du groupe polaire est beaucoup plus grande que celle du groupe apolaire, comme cela se produit avec les acides gras libres, avec les lysophospholipides et avec des détergents tels que le dodécyl sulfate de sodium (SDS).
Deux autres paramètres dont dépend la formation des micelles sont:
- Température: la température micellaire critique (CMT) a également été définie, qui est la température au-dessus de laquelle la formation de micelles est favorisée
- Force ionique: qui concerne surtout les détergents ou tensioactifs de type ionique (dont le groupe polaire a une charge)
Références
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