Les mécanismes d'action précis des H.E. et leur sélectivité envers certaines bactéries restent jusqu'à présent mal élucidés. 

Selon les chercheurs, cette sélectivité est le résultat de la composition variée des fractions actives des huiles, qui présentent souvent des actions synergiques (le résultat de leur action commune est meilleur que la somme de leurs résultats individuels). 

Il semble que le mécanisme d'action de ces huiles est lié essentiellement à la structure de la paroi et à la perméabilité membranaire des bactéries à Gram+ et Gram- (voir explications ci-après). 

            Les travaux de BURT (2004) ont montré qu'une H.E. active exercera son pouvoir antimicrobien par son interférence avec la bicouche lipidique de la cellule cible grâce à sa propriété hydrophobe*, ce qui entraîne une perturbation de la perméabilité et perte des constituants de la cellule. En plus, cette réaction varie en fonction de la nature de la bicouche lipidique, ce qui explique la résistance des bactéries Gram- (MAHMOUD, 2004). En outre, DABBAH et ses collaborateurs (1970) ont mis en évidence la grande sensibilité des bactéries Gram+ par rapport aux Gram- et aux champignons

            D'autres études réalisées sur l'HE d'arbre à thé ou Tea tree (par les chercheurs FREEMAN et CAREL en 2006) ont montré qu'elle provoquait des fuites d'ions potassium (K+) au niveau des membranes cellulaires d’E. coli et S. aureus. Cette fuite de K+ est la toute première preuve de l'existence de lésions irréversibles au niveau de la membrane de la bactérie. 

            Des alcools tels que le thymol, le carvacrol, des composants actifs d'H.E., rendent perméable la membrane des bactéries, un effet précurseur de leur mort. Les HE ont donc bien des propriétés bactéricides. 

On peut penser que d'autres alcools tels que le linalol ou le terpinène-4-ol ont le même effet sur la membrane bactérienne. 

            D'après CAILLET et ses collaborateurs (2007), l'action antimicrobienne des HE se déroule en trois phases:

-  attaque de la paroi bactérienne par l'HE, provoquant une augmentation de la perméabilité puis la perte des constituants cellulaires;

-  acidification de l'intérieur de la cellule, bloquant la production de l'énergie cellulaire et la synthèse des composants de structure;

-  destruction du matériel génétique, conduisant à la mort de la bactérie.

Les 2 types de bactéries :

        Deux types de bactéries sont mises en évidence par une technique de coloration particulière : la coloration de Gram.

Cette technique de coloration repose sur les caractéristiques structurales  de la paroi et de la membrane des bactéries. Après coloration, les bactéries Gram - apparaissent de couleur rose lors d'une observation microscopique, les bactéries Gram+ apparaissent de couleur violette. 

           La paroi des bactéries gram – comporte une membrane externe en contact avec le milieu extérieur.

Cette membrane externe est principalement composée de phospholipides organisés en bicouche et contenant de nombreuses protéines.

Sous la membrane externe se trouve une fine couche de peptidoglycane.

Vient ensuite l'espace périplasmique* qui est un espace de stockage d'enzymes et de nutriments.

La membrane plasmique entoure le cytoplasme bactérien. Elle est elle aussi composée d'une bicouche phospholipidique dans laquelle sont insérées de nombreuses protéines ayant des rôles importants dans le métabolisme bactérien (transport, synthèse de molécules, ...).

La paroi des bactéries Gram + comporte une épaisse couche de peptidoglycane, contrairement à celle des Gram -.

L'espace périplasmique, beaucoup plus étroit que chez les Gram -, est aussi un espace de stockage d'enzymes, de protéines, d'ions, etc.… Il se situe entre la couche de peptidoglycane et la membrane plasmique.

La membrane plasmique a une structure et une fonction comparables à celle des bactéries Gram -.

Schéma de la structure de la paroi de bactéries Gram + et Gram -