Rhamnolipides : Une classe puissante et polyvalente de biosurfactants

Les biosurfactants, c’est-à-dire les agents de surface dérivés d’organismes biologiques, suscitent de plus en plus d’intérêt à mesure que l’on prend conscience de la nécessité de disposer de produits chimiques et de produits plus écologiques et que l’on en fait la demande. Il existe de nombreuses classes de biosurfactants, dont la structure moléculaire et les propriétés chimiques varient. Nous avons exploré précédemment les sophorolipides, un sous-ensemble de la classe des glycolipides des biosurfactants. Cette fois, nous allons nous pencher sur une autre classe de glycolipides : les rhamnolipides.

Dérivés et produits le plus souvent par la bactérie Pseudomonas aeruginosa, les rhamnolipides sont un type de biosurfactant de faible poids moléculaire (LMW) et un sous-ensemble de la famille des glycolipides. Ils sont l’un des glycolipides les plus étudiés. Comme leur nom l’indique, les rhamnolipides ont deux parties distinctes : une tête à base de rhamnose et une queue d’acide gras (lipide).

Le rhamnose est un type de molécule de sucre hydrophile (qui attire l’eau), tandis que la queue lipidique est hydrophobe (qui repousse l’eau) et se compose d’une ou plusieurs chaînes d’acides gras β-hydroxy saturés/insaturés. Comme d’autres classes de biosurfactants, les rhamnolipides ne sont pas homogènes. Au contraire, leur structure chimique peut varier de diverses manières :

• Monomère ou dimère dans la tête de rhamnose : La « tête » du rhamnolipide est constituée soit d’une molécule de rhamnose, soit de deux molécules de rhamnose liées entre elles (respectivement mono-rhamnolipides ou di-rhamnolipides).
• Taille et structure de la queue des acides gras : La « queue » d’acide gras des rhamnolipides varie en longueur et en structure de ramification. Elle se compose généralement d’une ou deux chaînes d’acides gras liées entre elles, chaque chaîne étant composée d’un nombre variable d’atomes de carbone.

Propriétés et avantages

Comme d’autres biosurfactants, les rhamnolipides abaissent efficacement la tension superficielle, présentent une faible toxicité, ont une forte capacité de mouillage et favorisent la biodégradation de substrats peu solubles (par exemple, l’émulsification de l’huile). Cependant, malgré le nombre important de recherches sur les rhampnolipides, la raison exacte pour laquelle Pseudomonas aeruginosa produit des rhamnolipides n’est toujours pas entièrement connue de nombreux chercheurs et fait l’objet de nombreuses spéculations.

Il est intéressant de noter que les rhamnolipides jouent des rôles multiples pour l’organisme producteur dans la nature. Par exemple, les rhamnolipides présentent des propriétés antimicrobiennes qui profitent à Pseudomonas aeruginosa en lui procurant un avantage naturel par rapport à d’autres micro-organismes lors de la colonisation d’une niche. Les premières études sur les rhamnolipides ont démontré une activité antimicrobienne contre une grande variété de bactéries et de champignons tels que Bacillus subtilis, Serratia marcescens et Chaetomium globosum.

Applications industrielles et commerciales

Les rhamnolipides ont des applications dans de nombreux secteurs, notamment la biorestauration, les cosmétiques, l’agriculture, l’industrie alimentaire et les produits pharmaceutiques, en raison de leurs capacités biologiques et de surface efficaces.

Quelques exemples :

• Bioremédiation : Les Rhamnolipides sont capables d’absorber efficacement le pétrole des déversements d’hydrocarbures dans l’eau ou le sol, agissant comme des dispersants biodégradables.
• Récupération assistée du pétrole : Les rhamnolipides pourraient remplacer les tensioactifs chimiques dans la récupération chimique traditionnelle, qui sont couramment utilisés dans l’extraction du pétrole brut.
• Agriculture : Les rhamnolipides peuvent agir comme bio-pesticides contre les parasites agricoles et peuvent être utilisés comme émulsifiants et agents dispersants dans les formulations de pesticides.
• Transformation des aliments : Les rhamnolipides servent d’agents antimicrobiens, capables de nettoyer les produits alimentaires et de réduire la détérioration des aliments. Ils ont la capacité de limiter la croissance des bactéries d’origine alimentaire, telles que B. subtilis et L. monocytogenes.
• Produits pharmaceutiques : Les rhamnolipides peuvent être utilisés pour produire des nanoparticules destinées à l’administration de médicaments, et des études in vitro récentes suggèrent qu’ils peuvent inhiber la croissance de nombreuses lignées de cellules cancéreuses humaines, ce qui en fait un agent anticancéreux potentiel.

Les rhamnolipides sont sans aucun doute un biosurfactant vert prometteur et en plein essor dans un large éventail d’industries. S’ils sont produits économiquement et à grande échelle, ils peuvent jouer un rôle important dans l’abandon des tensioactifs synthétiques dérivés du pétrole et de l’huile de palme au profit de produits et de processus plus écologiques et plus durables.

Références et lectures complémentaires

1. Thakur P, Saini NK, Thakur VK, Gupta VK, Saini RV, Saini AK. Rhamnolipid the Glycolipid Biosurfactant: Emerging trends and promising strategies in the field of biotechnology and biomedicine. Microbial Cell Factories. 2021 Dec;20(1):1-5. https://doi.org/10.1186/s12934-020-01497-9
2. Chong H, Li Q. Microbial production of rhamnolipids: opportunities, challenges and strategies. Microbial cell factories. 2017 Dec;16(1):1-2. https://doi.org/10.1186/s12934-017-0753-2
3. Abdel-Mawgoud AM, Lépine F, Déziel E. Rhamnolipids: diversity of structures, microbial origins and roles. Applied microbiology and biotechnology. 2010 May;86(5):1323-36. https://doi.org/10.1007/s00253-010-2498-2
4. Bhattacharya B, Ghosh TK, Das N. Application of bio-surfactants in cosmetics and pharmaceutical industry. Scholars Academic Journal Pharmacy. 2017;6(7):320-9. https://doi.org/10.21276/sajp