Soutenance mémoire
Le matériau bois
L’arbre est un organisme végétal appartenant à l’embranchement des spermaphytes qui se répartit en deux grandes catégories : les résineux ou conifères appelés gymnosperme et les feuillus appelés angiosperme. Le bois constitue le volume principal de l’arbre et se défini comme étant un amas de plusieurs tissus secondaires résistants. En plus du rôle de conduction et de stockage de réserves, le bois dans l’arbre joue également le rôle de soutien. Par ailleurs, les réserves stockées sont utilisées pour la formation du tronc, des branches et des racines des plantes ligneuses.
Anatomie du bois : de l’arbre à la cellule
Le matériau bois est un matériau anisotrope, de structure tridimensionnelle c’est-à-dire que ses caractéristiques physiques, technologiques et mécaniques évoluent selon l’orthotropie considérée (plans ligneux). De plus, le plan ligneux d’une espèce est déterminé grâce aux caractéristiques morphologiques et à la disposition des cellules.
Observation macroscopique
L’étude de l’anatomie des bois se fait selon trois plans d’orthotropie : LT, LR, TR (longitudinal tangentiel, radial et transversal), perpendiculaires. Ils correspondant aux trois directions d’anisotropie du bois pour la majorité de ses propriétés. Le plan LT correspond au débit sur dosse, le plan LR correspond quant à lui au débit sur quartier et le plan TR correspond à une utilisation dite en bois « de bout ».
Le plan tangentiel est parallèle à l’axe de la tige et tangent aux cernes annuels d’accroissement, le plan transversal est perpendiculaire à l’axe de la tige et le plan radial passe par l’axe de la tige. Ces trois directions, radiale (R), tangentielle (T) et longitudinale (L) représentent les directions anisotropes du bois. L’arbre se définit macroscopiquement comme étant un ensemble de couches cylindroconiques concentriques présentées de l’intérieur vers l’extérieur du tronc . Au centre de l’arbre se retrouve un tissu spongieux formant une partie importante de l’arbre quand celui ci est jeune, il s’agit du xylème primaire. Le bois est généralement constitué de l’aubier et du duramen ou bois parfait. L’aubier est la partie fonctionnelle de l’arbre, il renferme les cellules vivantes et les matières de réserve (amidon). Au fil des années, il se transforme en bois parfait, à la suite de réactions enzymatiques, en passant par la zone de transition que l’on peut distinguer selon les essences, car elle est variable au cours d’un cycle de duraminisation (Bergström, 2000).
Le bois parfait peut avoir une teinte distincte de l’aubier (on parle généralement de couleur foncée) : c’est le cas chez l’Okoumé et le chêne (Quercus sp). Parfois, le bois (dit de cœur) ne se duraminise pas et il ressemble à un prolongement de l’aubier tel qu’observable chez le Doussié (Afzelia africana) et chez le Sapin (Abies sp) (Dirol et Deglise, 2001). De plus, la duraminisation engendre généralement une diminution de l’imprégnabilité mais une augmentation de la résistance aux organismes de dégradation. En d’autre termes, l’aubier est plusimprégnable que le duramenmais présente une plus grande sensibilité face aux organismes de dégradation.
Le cambium, ou assise cambiale intérieure, se défini comme étant une fine couche de cellules méristématiques secondaires qui assurent la croissance de l’arbre. Ce sont des cellules indifférenciées mais qui ont la faculté de se diviser afin de produire vers l’intérieur des cellules du xylème secondaire ou du bois différencié et vers l’extérieur, des cellules de phloème secondaire ou liber. Le phloème joue principalement le rôle de conducteur de la sève élaborée. Par ailleurs, il peut aussi servir de réserve comme pour les parenchymes et de tissu de soutien comme pour les fibres libériennes.
L’écorce est un revêtement périphérique du tronc, des branches et des racines, constituée d’un ensemble de tissus protecteurs qui sont produits par l’assise SUBEROPHELLODERMIQUE. L’écorce est constituée également de cellules génératrices, méristème secondaire, qui produit du liège ou suber vers l’extérieur, et du phelloderme vers l’intérieur. L’écorce est souvent riche en toxines qui la rend plus protectrice.
Observation microscopique
Microscope optique : structuration du bois
Les études microscopiques du bois selon les trois plans définis, ont permis d’observer les cellules du bois, leurs caractéristiques intrinsèques et ainsi de distinguer une espèce d’arbre d’une autre : pour une espèce précise, et dans l’ensemble de la structure des branches et du tronc, le plan ligneux reste similaire.
L’observation microscopique en coupe transversale de résineux et feuillus provenant des zones tempérées réalisée au niveau des accroissements annuels (cernes) montre la présence de deux zones anatomiques distinctes. Ces deux zones caractérisent le bois de printemps ou bois initial et le bois d’été appelé bois final qui se différencient par une variation des dimensions et des épaisseurs des parois des fibres. Le bois initial se caractérise par les trachéides chez les résineux et les vaisseaux chez les feuillus. Les parois cellulaires du bois deviennent en fonction de la saison, soit plus épaisses et dures (fin de l’été) soit plus fines (printemps). En effet, à la fin de l’été, la conduction de sève se réduit.
Généralement, les trachéides dans le bois de résineux sont réparties de façon homogène. On peut aussi observer des rayons médullaires et des canaux résinifères axiaux, comme ils ont été décrits et observés par Détienne en 2011 . Selon Détienne, les trachéides sont obliques à leurs extrémités et sont reliées entre elles par des ponctuations aréolées. Les rayons ligneux quant à eux sont des éléments horizontaux associés aux canaux résinifères horizontaux qui communiquent avec les trachéides par les ponctuations aréolées au niveau des champs de croisement.
Les angiospermes (ou bois des feuillus) ont une anatomie plus complexe que celle des gymnospermes. Le bois d’angiosperme a un lumen presque inexistant, des vaisseaux et des fibres très épaisses. Chez les feuillus, les vaisseaux de gros diamètres sont reliés par de nombreuses ponctuations et construisent un réseau complexe vertical avec les fibres . Chez les résineux, le parenchyme axial est inclu dans le réseau ainsi constitué. De plus, les rayons ligneux des angiospermes sont soit constitués d’une simple rangée de cellules soit de plusieurs rangées selon l’essence.
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Table des matières
Introduction générale
Première partie
Étude Bibliographique
État de l’art sur le bois
I. Le matériau bois
II. Anatomie du bois : de l’arbre à la cellule
II.A. Observation macroscopique
II.B. Observation microscopique
II.B.1. Microscope optique : structuration du bois
II.B.2. Microscrope électronique : structure cellulaire des tissus des végétaux
Généralité
Structures cellulaires des tissus végétaux des bois tropicaux.
III. Composition chimique du bois
III.A. La cellulose
III.B. Les hémicelluloses et les pectines
III.C. Les lignines
III.D. Les extractibles et autres substances de faibles poids moléculaires
III.D.1. Les flavonoïdes
III.D.2. Les tanins
Tanins hydrolysables (gallotanins et ellagitanins)
Tanins condensés ou proanthocyanidines
Propriétés et utilisation des tanins
III.E. Les cendres
IV. Extraction et caractérisation des tanins
IV.A. Méthodes d’extraction des tanins
IV.A.1. Extraction à l’eau chaude
IV.A.2. Extraction au soxhlet
IV.A.3. Extraction assistée par micro-ondes (EAM)
IV.A.4. Extraction par fluide supercritique
IV.A.5. Extraction par liquide pressurisé
IV.B. Méthodes de caractérisation
IV.B.1. Spectroscopie de masse MALDI-TOF
IV.B.2. Chromatographie Liquide Haute Performance (HPLC)
IV.B.3. Spectroscopie d’absorption Ultraviolet-Visible (UV-Vis)
IV.B.4. Spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier (FTIR)
Présentation de l’espèce utilisée dans le cadre de l’étude : l’Okoumé
(Aucoumea klaineana Pierre)
I. Généralités
II. Ecologie de l’Okoumé
III. Environnement économique et utilisation du bois d’Okoumé
IV. Maladie et ravageurs
V. Utilisation de la résine d’Okoumé
VI. Analyse chimique de l’Okoumé
VI.A. Composition chimique de la résine d’Okoumé : travaux antérieurs
VI.B. Composition chimique de la résine d’Okoumé : travaux récents
VI.B.1. Taux d’extractibles présents dans le bois d’Okoumé
VI.B.2. Les éléments minéraux
VI.B.3. Taux de lignines dans l’Okoumé
Les composites bois-plastiques
I. Généralités
II. Réactivité chimique et valorisation des refus du bois d’Okoumé dans le domaine des composites bois-polymères
II.A. Contrôle de la réaction à l’interface bois-anhydride succinique ou 2-octène- 1-yl d’anhydride succinique
II.B. Polymérisation par rayonnement gamma de l’acrylamide dans l’Okoumé
Problématique et Objectifs
Deuxième partie
RÉsultats et Discussion
Chapitre 1 :Extraction et caractérisation des tanins d’Okoumé : travaux préliminaires
I. Présentation
II. Extraction and Characterization of Aucoumea klaineana Pierre (Okoume) Extractives
II.A. Résumé
II.B. Abstract
II.C. Introduction
II.D. Materials and Methods
II.D.1. Materials
II.D.2. Methods
Soxhlet extraction with different solvents
Tannins Extraction
Thermogravimetric Analysis
Stiasny Number
II.E. Results and Discussion
II.E.1. Soxhlet Extraction with Different Solvents
II.E.2. Extracting Yield of Tannins
II.E.3. Thermogravimetric Analysis
II.E.4. Stiasny Index
II.F. Conclusions
II.G. References
III. Résultats complémentaires
III.A. Détermination de la structure moléculaire des acides gras par chromatographie en phase gazeuse
Chapitre 2 :Extraction, identification et caractérisation des tanins d’Okoumé : optimisation
I. Présentation
II. The condensed tannins of Okoume (Aucoumea klaineana Pierre): A molecular structure and thermal stability study
II.A. Résumé
II.B. Abstract
II.C. Introduction
II.D. Materials and methods
II.D.1. Samples.
II.D.2. Extraction of polyphenols at room temperature
II.D.3. Total phenolic content measurement.
II.D.4. Determination of proanthocyanidin content
Anthocyans measurement by the acid hydrolysis in butanol method
Condensed tannins measurement by the acid condensation of vanillin method
Conclusion générale
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