Gorter et Grendel (1925) sont les premiers à avoir mis en évidence cet assemblage lipidique en double couche. La caractérisation de cette structure découlait d’ailleurs des études sur la structure de la membrane des tissus cellulaires. On venait de démontrer que la surface minimale occupée par une couche de lipides était le double de celle des surfaces des cellules concernées (cellules d’hématies) : cela n’était concevable qu’en doublant la couche de lipides à la surface. Ultérieurement, on dut admettre que ces structures membranaires pouvaient laisser passer le glucose, le sodium et le potassium au niveau de certains défauts de structures.
La première remarque est d’ordre géométrique. Les composés lipidiques qui forment des bicouches multilamellaires comportent deux chaînes hydrocarbonées et sont incapables de s’organiser en micelles, probablement du fait d’un rapport de volume"tête polaire-squelette hydrocarboné" trop petit. Par sonication, ces structures se redispersent en assemblages de couches hydrophobes moins nombreuses, voire même jusqu’à ne laisser qu’une seule double couche hydrophobe (les vésicules sont dites unilamellaires) de diamètre de 20 à 200 nm. Parfois, ces assemblages sont stables sur une longue période, dans d’autres cas ils se révèlent instables et fusionnent en reconstituant les vésicules multilamellaires selon le principe de fusion des membranes cellulaires.

En milieu binaire eau/tensioactif, il a été possible de mettre en évidence, par diffraction aux rayons X ou par microscopie optique, une succession de phases organisées anisotropes appelées phases mésomorphes (Luzzati 1957).

Cette aptitude à l’organisation résulte des interactions attractives et répulsives au niveau des têtes polaires et des chaînes hydrophobes. Une restriction de mobilité résulte du phénomène de réorientation des molécules d’eau au voisinage des chaînes hydrophobes. Ainsi vont se former préférentiellement des phases cubiques et hexagonales lorsque les têtes polaires seront importantes. Il existe plusieurs géométries de cônes tronqués ou de cylindres selon le rapport considéré, qui définissent la structure de la phase observée (cubique, hexagonale, lamellaire). Il a été longtemps admis que seuls les phospholipides naturels étaient en mesure de s’organiser en liposomes multicouches, propriété des biomembranes (Kunitaké 1977).

Les premières vésicules de synthèse découvertes comportaient deux chaînes hydrocarbonées et une tête polaire cationique (ammonium). Leur stabilité a été naturellement attribuée d’une part à la petite taille de la tête polaire (cationique) et d’autre part à la charge électrostatique répulsive de surface (une charge pour 0,40 nm²), à l’inverse de ce qui s’observait pour les membranes naturelles (les phospholipides sont zwitterioniques). Depuis les années 1975, les recherches ont été relancées avec l’obtention de vésicules multilamellaires (MLV pour multilamellar vesicules) de synthèse à caractère cationique, zwitterionique et non ionique. De nombreuses études théoriques ont été menées sur l’aptitude des tensioactifs à fournir ou non des vésicules. Le premier critère est la nécessité de produire une phase lamellaire qui, par dilution, fournit la structure vésiculaire.

Pierre Le Perchec
Les molécules de la beauté, de l’hygiène et de la protection, CNRS Editions/Nathan