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L'odeur d'un produit influe sur la façon dont nous y réagissons. Il n'est donc pas surprenant que les parfums fassent partie intégrante de plus de 25 catégories de produits - des cosmétiques comme les parfums, les crèmes et les déodorants aux produits ménagers comme les détergents et les nettoyants. En effet, le marché mondial des ingrédients de parfumerie valait plus de huit milliards de dollars en 2021.
Sur les quelque 3000 ingrédients de parfumerie existants, la grande majorité n'est pas produite de manière durable. Ils sont basés sur des ressources fossiles et reposent généralement sur des méthodes de production énergivores ou, dans de rares cas, impliquent l'utilisation de matériaux obtenus à partir de plantes rares et d'animaux en voie de disparition.
Freideriki Michailidou pense qu'il est grand temps que cela change. Cette Grecque de 31 ans enseigne et fait de la recherche au laboratoire de toxicologie dirigé par la professeure Shana Sturla de l'ETH Zurich et était dernièrement junior fellow au Collegium Helveticum. Freideriki Michailidou souhaite utiliser les dernières techniques biochimiques pour créer de nouveaux parfums - et surtout, des parfums durables - à partir de matières premières naturelles et renouvelables.
Cela lui permet de combiner sa passion pour les parfums, qu'elle fabrique pendant son temps libre à partir d'huiles essentielles, avec son intérêt scientifique professionnel pour la chimie verte : «Je ne peux et ne veux pas imaginer un monde sans parfums, mais la production future devrait être rendue plus respectueuse de l'environnement.»
Une fascination précoce pour les sciences naturelles
Freideriki Michailidou, Frida pour les intimes, a grandi dans la ville de Ioannina, dans le nord de la Grèce. À l'âge de neuf ans, elle avait déjà développé une passion pour les sciences naturelles, jouant avec sa trousse de chimie et dévorant tous les numéros du National Geographic qui lui tombaient sous la main. Sa mère, qui est enseignante, l'a encouragée à poursuivre sa passion pour les sciences. «Je savais dès mon plus jeune âge que je voulais devenir chimiste ou biologiste», explique Freideriki Michailidou.
Elle a finalement opté pour la chimie et a étudié à Thessalonique, Lyon et St. Andrews, où elle a fait des recherches sur la biocatalyse dans le cadre de sa thèse de doctorat. Il s'agit d'une technologie qui utilise des enzymes et des micro-organismes vivants comme catalyseurs de réactions chimiques. «Dans la nature, les enzymes facilitent une foule de réactions chimiques. C'est une propriété inhérente aux enzymes que nous pouvons utiliser en laboratoire», explique Freideriki Michailidou.
La biocatalyse était soudainement sur toutes les lèvres en 2018, lorsque Frances Arnold a partagé le prix Nobel de chimie avec George Smith et Gregory Winter pour ses travaux sur l'évolution dirigée des enzymes. Beaucoup espèrent encore que c'est ce qui rendra l'industrie chimique plus verte. L'une d'entre elles est Freideriki Michailidou, qui, après avoir travaillé brièvement dans l'industrie puis comme postdoc à Münster, est arrivée à l'ETH Zurich en tant que boursière Marie Skłodowska-Curie en 2019. À l'époque déjà, Freideriki Michailidou avait l'ambition d'utiliser la biocatalyse pour produire de nouveaux parfums durables.
Parfums à base de fleurs rares
Pour élargir la gamme de parfums disponibles, la chercheuse a choisi un chemin ardu. Elle a décidé d'analyser et d'imiter les propriétés de fleurs rares qui ne poussent que sur la plus haute montagne de Grèce, le mont Olympe, où elles dégagent des parfums uniques.
Personne d'autre n'avait jamais décodé les parfums de ces fleurs particulières. Outre le fait qu'elles poussent à plus de 2100 mètres au-dessus du niveau de la mer, elles sont protégées par des lois de conservation qui interdisent aux gens de les cueillir. «Le défi consistait à recueillir les molécules odorantes volatiles, qui attirent normalement les abeilles et autres pollinisateurs, sans endommager la plante», explique Freideriki Michailidou.
Pour relever ce défi, elle a escaladé le mont Olympe l'été dernier. Elle a emporté l'un des pièges à odeurs du groupe Biocommunication de l'ETH Zurich, un dispositif équipé d'une cloche en verre ou d'un sac en plastique, qui est placé avec précaution au-dessus d'une plante. Les molécules odorantes peuvent alors être capturées et stockées pour une analyse ultérieure en laboratoire.
Freideriki Michailidou déclare que son séjour sur le mont Olympe a été incroyablement spécial : «J'avais l'impression d'être l'une de ces pionnières et pionniers des sciences naturelles dont j'ai lu les histoires pendant toute mon enfance.»
Les promesses de la biocatalyse
De retour à l'ETH Zurich, Freideriki Michailidou a décodé les molécules en laboratoire. Grâce à un appareil qui utilise la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, elle peut identifier des parfums naturels qui n'ont jamais été examinés auparavant. Ce n'est qu'une fois que les structures moléculaires des nouvelles senteurs ont été dévoilées qu'elle peut commencer à les imiter chimiquement.
Pour ce faire, elle développe une technique de biocatalyse qui exploite des matières premières naturelles et renouvelables. Contrairement à de nombreux catalyseurs synthétiques, les biocatalyseurs offrent une sélectivité exquise et sont plus respectueux de l'environnement car ils fonctionnent à des températures et des pressions plus basses et consomment moins d'énergie.
«Non seulement les bonnes enzymes rendent la production de parfums plus propre et plus sûre, mais elles accélèrent également l'ensemble du processus», explique Freideriki Michailidou. Pour trouver ces enzymes, elle utilise une méthode d'essai calquée sur l'évolution naturelle, mais qui intègre également la conception de protéines assistée par ordinateur et l'apprentissage automatique.
Aucun test sur les animaux
L'approche de Freideriki Michailidou présente encore un autre avantage. Le potentiel allergique des ingrédients parfumés peut être déterminé sans aucun test sur les animaux. En effet, ils sont testés in vitro en laboratoire à l'aide de cellules cutanées isolées.
«Nous avons intégré les considérations de sécurité dans notre processus de conception», explique Freideriki Michailidou. Toutes les molécules toxiques ou susceptibles de déclencher une réaction allergique ne sont pas utilisées.
Le rêve d'inventer des parfums
Freideriki Michailidou pense que de plus en plus de méthodes biocatalytiques se prêteront bien aux processus de production industrielle, notamment aux applications dans les secteurs pharmaceutique et alimentaire. Mais il y a encore beaucoup de travail à faire, car la biocatalyse est actuellement encore trop chère par rapport aux alternatives synthétiques.
Néanmoins, Freideriki Michailidou ne doute pas que la demande de parfums produits de manière durable soit élevée. Pour confirmer cette impression, elle a l'intention, avec le groupe de recherche sur le comportement des consommatrices et consommateurs de l'ETH Zurich, de découvrir ce qu'ils et elles pensent réellement des parfums et des fragrances naturels. En fonction de ces résultats, Freideriki Michailidou pourrait également se voir fonder sa propre start-up. «Ce serait un rêve qui se réaliserait», dit-elle.