Lignifier

La lignine est un des principaux composants du bois, avec la cellulose. C’est un groupe de composés chimiques appartenant aux composés phénoliques (il existe donc plusieurs types de lignine). On la trouve principalement dans les parois pectocellulosiques de certaines cellules végétales.

Elle est apparue au Dévonien (-380 millions d'années) avec le groupe des Ptéridophytes.

Les lignines sont le deuxième biopolymère après la cellulose synthétisé sur la Terre. La biomasse cumulée entre la cellulose et les lignines représente environ 70 % de la biomasse totale.

Sommaire 1 Structure chimique 2 Propriétés et lignification 3 Intérêt biologique 4 Enjeux économiques 5 Voir aussi 5.1 Articles connexes 5.2 Liens externes 5.3 Bibliographie 5.4 Notes et références

Structure chimique

Les lignines sont des polymères de monolignols. Il existe au moins trois types de monomères différents :

• l'alcool coniférylique (ou coniféryle),
• l'alcool para-coumarylique (ou p-coumaryle),
• l'alcool sinapylique.

La fraction de chaque monomère varie de façon importante en fonction de :

• la lignée végétale (Angiosperme, Gymnosperme, etc.),
• l’espèce,
• l’organe,
• le tissu.

Les lignines de gymnospermes sont homogènes. Le bois de ces essences est constitué à 95 % de trachéides et à 5 % de différents types de parenchymes. Le bois de résineux contient beaucoup de lignine (entre 25 et 35 %), une lignine dont la structure est « condensée » (nombreuses liaisons C-C entre les unités constitutives).

Les angiospermes étant des essences évolutivement beaucoup plus jeunes, elles ont eu le temps de diversifier leurs tissus pour le transport de fluides (chez les gymnospermes, les fonctions de transport des fluides et de support mécanique sont assurées par les trachéides). On trouve ainsi une diversité énorme des bois de feuillus dont certains sont plus poreux (riches en vaisseaux, comme les chênes) et les autres plus « fibreux » (comme les bouleaux). La lignine devient elle aussi plus diversifiée et elle varie entre les cellules des fibres et les cellules des vaisseaux.

Propriétés et lignification

La lignine se dépose dans la paroi secondaire de certaines cellules végétales, leur conférant ainsi une meilleure solidité, car la lignine est très résistante à la compression. De plus, la lignine possède un pouvoir d’imperméabilisation des cellules, du fait de son hydrophobicité. On trouve ainsi des parois imprégnées de lignine (lignifiées) dans les cellules de tissus servant au soutien de la plante (sclérenchyme) ou au transport de l’eau et des sels minéraux (xylème).

En règle générale, les cellules lignifiées, devenues imperméables, ont perdu leur cytoplasme et n’acquièrent leur rôle dans le végétal qu’une fois mortes.

La lignification est un processus fondamental de l’évolution des plantes terrestres. C’est elle qui, en effet, permet la croissance en hauteur des végétaux ligneux. Cette capacité a permis d'avoir un port dressé favorisant la réception de l'énergie lumineuse. L'ensemble de ces acquisitions étant un préalable à la conquête du milieu terrestre. La capacité de formation de lignine par les végétaux s'est mise en place au début du Paléozoïque (avec un fort développement à partir du Dévonien) et caractérise les trachéophytes (voir Flore de Rhynie).

Intérêt biologique

La lignine, qui est donc caractéristique des plantes vasculaires terrestres, offre également une barrière de protection contre l'attaque microbienne du végétal. En effet, de part sa nature chimique, la lignine est une matière extrêmement résistante à divers agents chimiques et à la dégradation biologique, ce qui explique la qualité médiocre des fourrages hautement lignifiés.

Certains micro-organismes, en particulier les champignons dits de la pourriture blanche du bois, sont capables de digérer entièrement le complexe lignine - hémicellulose - cellulose (ligninolyse) et ainsi d'améliorer la valeur nutritive des matériaux lignocellulosiques.

Selon une hypothèse de A.C Neish et C. Hébant, la lignine serait une forme de stockage des excréments de la plante. Sachant que la lignine est constituée de composés phénoliques qui sont toxiques sous forme libre pour la plante, cette dernière aurait trouvé une façon de les neutraliser en les stockant sous forme de lignine dans des cellules vasculaires mortes.

Enjeux économiques

• Les lignines sont fortement recherchées dans les bois de chauffage, ayant un pouvoir calorifique important.
• Au contraire, elles sont gênantes pour la fabrication du papier, responsables de sa coloration jaunâtre après exposition au soleil. Ce sont les produits chlorés contenus dans les substances permettant l’extraction de la lignine (délignification) des pâtes à papier qui rend cette industrie polluante.
• Enfin, elles sont peu digestes et donc peu recherchées dans la culture de plantes fourragères.

Pour les raisons évoquées ci-dessus, de nombreuses recherches sont en cours (essentiellement par transformation génétique), visant à produire des végétaux moins riches en lignine (fabrication du papier), ou au contraire, avec un taux de lignine plus important (bois de chauffage).

Mais, vu l'importance de la production du complexe lignine — hémicellulose — cellulose sur la planète, environ 25 % de cette ressource renouvelable serait accessible à des procédés de conversion biotechnologiques. Ainsi, actuellement les champignons de la pourriture blanche sont très étudiés en raison de plusieurs applications :

• Mise en place de procédés propres et économiques dans l'industrie papetière ;

• bioconversion et production de molécules à haute valeur ajoutée d'intérêts agro-alimentaire et pharmaceutique à partir de matériaux lignocellulosiques ;

• biotraitement et valorisation des matériaux lignocellulosiques (notamment pour le bétail) ;

• amélioration des sols grâce au bois raméal fragmenté.

• L'Université de Tokushima (Japon) a annoncé avoir réussi (à haute température et haute pression) a séparer la lignine des autres composants du bois, permettant de produire avec cette lignine à faible masse moléculaire une résine époxy résistante à la température et non conductrice de l'électricité, comparable selon ses inventeur aux résines actuellement utilisées ^[1]

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

Bibliographie

Notes et références

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