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Présentation ceremonie martinique-071209
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Présentation ceremonie martinique-071209

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Les molécules responsables de la stabilité des bois: cas des bois tropicaux de Guyane Française. …

Les molécules responsables de la stabilité des bois: cas des bois tropicaux de Guyane Française.
Présentation Prix de Thèse 2008 Université des Antilles et de la Guyane -Mariana ROYER

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  • En effet, on sait que le bois est constitué d’un réseau de macromolécules qui assure le maintien de l’arbre et est responsable d’une partie de ses propriétés physiques et mécaniques. La proportion relative des trois constituants principaux du bois est assez bien connue mais on sait aussi que certaines propriétés macroscopiques ne peuvent s’expliquer uniquement par ces trois constituants. En effet, l’arbre est constitué de trois parties, l’écorce, l’aubier qui est le bois le plus jeune contenant des cellules encore vivantes de parenchyme qui assure la circulation de la sève et le stockage de l’amidon et le duramen qui est lui constitué de cellules mortes lors de la duraminisation, phénomène se produisant lors du vieillissement du bois. Malgré leur constitution macromoléculaire similaire, les propriétés macroscopiques de ces deux parties de l’arbre sont très différentes. Par exemple, une assez souvent nette différence apparaît dans leur couleur. L’aubier est souvent blanc et le duramen dans les tons marrons rouges. On sait aussi que l’aubier est beaucoup moins durable que le duramen, que l’on appelle « bois parfait » de part ces meilleures propriétés. Le bois parfait est le duramen externe c’est à dire le duramen plus proche de la zone de transition entre l’aubier et le duramen. C’est d’ailleurs dans cette zone de transition que s’effectue la biosynthèse des extractibles lors de la duraminisation. Ces petites molécules imprégnant le bois ne sont pas associées de façon covalente à la matrice mais par des liaisons hydrogène de faibles énergie, d’où le fait qu’elles sont extractibles.  Les extractible jouent donc un rôle dans des propriétés telles que la durabilité naturelle, la stabilité dimensionnelle, la couleur, les propriétés acoustiques ou encore l’odeur et d’une espèce à l’autre leur quantité et leur nature varient. Cependant, il y a encore peu d’informations concernant leur nature et leurs fonctions dans l’arbre.
  • Nous avons donc choisi deux essences guyanaises aux propriétés remarquables et abondantes sur le territoire afin de déterminer l’influence des extractibles dans leur stabilité. Sous le vocable « stabilité », on entend durabilité naturelle qui est la capacité du bois à résister aux attaques des agents de biodégradation tels que les champignons et les termites , stabilité dimensionnelle qui est sa capacité à limiter fortement son gonflement lors des variations de l’humidité de l’air, et stabilité vibratoire, c’est-à-dire la capacité du bois à limiter l’amortissement des vibrations.  On sait que le wapa et la bagasse sont des espèces très durables (classe 1) et exceptionnellement stables si l’on regarde leur variation dimensionnelles par rapport à leur densité avec des retraits volumiques en moyenne de 7% dans le duramen. On ne sait rien sur leur propriétés acoustiques mais nous avons voulu également explorer cet aspect de la stabilité. Nous avons pour chacune des espèces étudié l’influence des extractibles sur les trois propriétés citées et essayé d’identifier la nature des composés responsables de ces propriétés afin d’appréhender les mécanismes mis en jeu dans ces processus de stabilisation. Durant cet exposé, je vais donc vous présenter les travaux effectués sur chacune de ces propriétés l’une après l’autre dans l’ordre cité ainsi que les principaux résultats obtenus.
  • Transcript

    • 1. Dr. MARIANA ROYER Université Antilles Guyane Fort de France, Martinique le 11 décembre 2009
    • 2. Présentation générale
      • Docteur en Chimie – Université des Antilles et de la Guyane, décembre 2008
      • Actuellement chercheur postdoctoral au Centre de recherche sur le bois (Université Laval, Québec)
    • 3. Le contexte: La forêt guyanaise 96% DU TERRITOIRE 1/3 de la surface forestière française Source: PUBLICATION CCIG JUIN 2008 Aménagement forestier guyanais en Millions d’hectares Domaine privé de l’État ONF Production de bois Parc Amazonien Réserves protégées
    • 4. CONSTITUANTS MACROMOLÉCULAIRES LIGNINE – HEMICELLULOSE – CELLULOSE
      • Assurent le maintien de l’arbre
      • Sont responsables de certaines propriétés physiques et mécaniques.
      Problématique du projet de thèse: Les extractibles-Agents de stabilisation du bois?
      • Proportions relatives assez bien connues.
      • N’EXPLIQUENT PAS les propriétés très variables que l’on observe d’une essence à l’autre ou à l’intérieur d’une même essence.
      Aubier Ecorce Duramen interne Duramen externe
    • 5. MÉTABOLITES SECONDAIRES (FAIBLES POIDS MOLÉCULAIRES) LES EXTRACTIBLES
      • Durabilité naturelle
      • Stabilité dimensionnelle
      • Couleur
      • Propriétés acoustiques
      • Odeur
      • Leur quantité et leur nature varient d’une espèce à l’autre.
      • PEU D’INFORMATIONS existent quant à leur nature et leur fonctions dans l’arbre
      Problématique du projet de thèse: Les extractibles-agents de stabilisation?
    • 6. Les Objectifs Déterminer l’influence des extractibles sur la stabilité de deux essences guyanaises dont le bois a des propriétés remarquables. 1. DURABILITÉ NATURELLE (forte résistance à la biodégradation) 2. STABILITÉ DIMENSIONNELLE (blocage des mécanismes de gonflement ou de retrait face aux variations d’humidité de l’air) 3. STABILITÉ VIBRATOIRE (faible amortissement acoustique)
    • 7.
      • Choix de deux essences aux propriétés remarquables.
          • Wapa ( Eperua falcata ) et Bagasse ( Bagassa guianensis )
      • Ciblage par extraction du groupe de molécules jouant un rôle dans la propriété étudiée.
          • Extraction avec 5 solvants de polarité croissante.
          • Mesure de la perte de la propriété étudiée après extraction par comparaison avec un contrôle non extrait.
          • Étude de la variabilité à l’intérieur de l’arbre (aubier, duramen externe, duramen interne).
      • Analyse de la composition chimique
          • Étude de la variabilité de la quantité d’extractibles selon la direction radiale de l’arbre.
          • Analyse de la composition des extraits ayant démontré une influence sur l’une des propriétés étudiées.
      Démarche expérimentale générale
    • 8. Matériels et Méthodes: Échantillonnage et méthode d’extraction du bois 5 solvants = 5 groupes de molécules de nature différentes 3 types d’échantillons
    • 9. Matériels et Méthodes: Mesure des propriétés DURABILITÉ NATURELLE STABILITÉ DIMENSIONNELLE STABILITÉ ACOUSTIQUE Inoculum
    • 10. Matériels et Méthodes: Analyses chimiques CHROMATOGRAPHIE LIQUIDE HAUTE PERFORMANCE RESONANCE MAGNETIQUE NUCLEAIRE
    • 11.
      • Durabilité naturelle
        • Tests sols:
          • Mise en évidence lors des tests sols de la perte de la propriété après extraction à l’acétate d’éthyle.
          • Mise en évidence de l’amélioration de la durabilité naturelle après extraction à l’eau et au méthanol.
        • Tests en boîte de Pétri
          • Mise en évidence de l’activité antifongique de l’extrait brut de duramen externe de Bagasse.
          • Faible activité des extraits de Wapa.
        • Analyse de l’extrait bio-actif de Bagasse
          • 18 composés identifiés dont 4 nouvelles molécules .
      Résultats principaux
    • 12.
      • Stabilité dimensionnelle
        • Pour les 2 essences;
          • Mise en évidence de la perte de la stabilité dimensionnelle après extraction du bois au méthanol.
            • sur les propriétés hygroscopiques du bois
            • et sur les mécanismes de gonflement du bois
          • Très significative pour le Wapa.
          • Analyse de l’extrait physico-actif du duramen externe de Wapa.
            • 16 composés isolés et identifiés.
      Résultats principaux
    • 13. Résultats principaux
      • Stabilité acoustique, propriétés viscoélastiques
        • Première mesure des paramètres acoustiques du bois des deux essences = amélioration des connaissances.
        • Les 2 essences présentent des caractéristiques acoustiques de bois standards.
        • Les extractions n’ont pas démontré d’effets significatifs sur cette propriété.
        • On note toutefois une augmentation de l’amortissement (perte de la stabilité) après extraction au méthanol sur les paramètres acoustiques pour la Bagasse.
    • 14. Conclusions
        • Développement des connaissances sur la nature des extractibles
          • Participation à la caractérisation phytochimique des essences guyanaises.
        • Mise en évidence du rôle des extractibles dans les propriétés de stabilité du bois.
          • Agents d’anti-gonflement.
          • Agents antifongiques.
    • 15. Source potentielle importante de nouveaux produits naturels. Un végétal peut contenir au-delà de centaines de métabolites secondaires de nature et de structure différentes. Seuls 10% des espèces végétales dans le monde ont fait l’objet d’études phytochimiques et pharmacologiques. Ma thématique de recherche à l’UL La forêt recèle bien plus que du bois!
    • 16. La problématique générale: Les voies de valorisation actuelles?
      • En Guyane, c’est seulement depuis 2008 que les résidus sont brûlés pour les besoins énergétiques:
        • UNITÉ PILOTE DE PRODUCTION D’ELECTRICITÉ BASÉE A KOUROU
        • MAIS AVANT DE TOUT BRÛLER!!!!
    • 17. Quelques résultats (1): Activité biologique des écorces de Wapa et Bagasse.
      • La tyrosinase est responsable de l’hyperpigmentation de la peau.
      • Responsable des tâches apparaissant lors du vieillissement de la peau.
      CAPACITÉ A INHIBER L’ENZYME TYROSINASE A 0,600 mg/ml
    • 18. Quelques résultats (2): Activité biologique des écorces de Wapa et Bagasse. CAPACITÉ A INHIBER L’ENZYME ELASTASE A 1 mg/ml
      • Est responsable de la perte d’élasticité des tissus (rides, vieillissement, emphysème pulmonaire).
      • Sous forme bactérienne, est responsable de maladies telles que la pneumonie, septicémie, infections urinaires, infections gastrointestinales, infections de la peau (nécrose).
    • 19. Les opportunités: Voies de valorisation
      • Valorisation des résidus de l’industrie forestière par l’identification d’extraits ou de composés bio ou physico actifs
            • Accès à de nouveaux marchés
      • Proposer une alternative économique à l’industrie de la filière bois :
        • Développement de nouveaux produits à haute valeur ajoutée:
        • - traitement de préservation du bois, émergence de technologie novatrice, produits de santé naturels.
        • Sans pour autant nuire à ses activités principales.
      • Remplacer les additifs de synthèse par des composés naturels
        • Naturels
        • Grande ressource : monde végétal
        • Coût faible
    • 20.
      • UMR ECOFOG.
      • CNRS
      • Fond Social Européen
      • Université des Antilles et de la Guyane.
      • Conseil Régional de la Guyane.
      REMERCIEMENTS MERCI A MES PARENTS POUR LEUR PRÉCIEUX SOUTIEN ET LEUR CONFIANCE EN MOI.

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