Etude des interactions hémicelluloses-cellulose pour l’élaboration de nouveaux matériaux biosourcés

Investigation of hemicelluloses-cellulose interactions to elaborate new biosourced materials

• Auteur / Autrice : Zahraa Jaafar
• Direction : Bernard Cathala
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie, biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 28/10/2019
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ecologie, Géosciences, Agronomie et Alimentation
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biopolymères, Interactions, Assemblages BIA (Unité de recherche INRA - Université de Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Tatiana Budtova
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patricia Bertoncini
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Pierre Laborie, Naceur Belgacem

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aérogels

Éco-matériaux

Mots clés libres

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Résumé

Les parois végétales constituent l’essentiel de la biomasse lignocellulosique et sont une ressource d’intérêt pour la réalisation de matériaux biosourcés. La compréhension des interactions entre les composants pariétaux est cruciale afin de comprendre l’assemblage des parois végétales, la déconstruction de la biomasse lignocellulosique pour la production de molécules d’interêt ainsi que la conception de matériaux biosourcés durables. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce travail de thèse qui porte sur deux objectifs principaux: i) L’étude des interactions hémicellulosescellulose, notamment l’effet de la structure de l’hémicellulose sur l’organisation des complexes hémicelluloses-cellulose.ii) L’élaboration de nouveaux matériaux biosourcés grâce aux propriétés issus de ces interactions examinées. Pour atteindre le premier objectif, l’adsorption des hémicelluloses (xylanes et mannanes) sur des surfaces modèles de cellulose, à base de nanocelluloses, a été suivi par la technique de Microbalance à Cristaux de Quartz avec Dissipation (QCM-D). Les hémicelluloses acétylés forment des couches plus denses et moins hydratées que les hémicelluloses dépourvues de groupements acétyles.Le second objectif a porté sur l’étude de matériaux biosourcés à base de complexes hémicelluloses-cellulose. Pour cela, la capacité des complexes xyloglucanes/nanocelluloses à stabiliser des émulsions de Pickering a été évalué. D’une autre part, des aérogels biomimétiques à base de complexesxyloglucanes/nanocelluloses ont été élaborés.

Plant cell walls are the essence of the lignocellulosic biomass. They are an interesting resource for the production of biosourced materials. Understanding the interactions between the cell wall components is crucial in order to understand the plant cell wall assembly, deconstruct the lignocellulosic biomass for the production of molecules of interest as well as designing of sustainable biosourced materials. It is in this context that this thesis work is carried out, which has two main objectives: i) Study of hemicelluloses-cellulose complexes, in particular the effect of the structure of hemicellulose on the organisation of hemicelluloses-cellulose complexes. ii) Elaboration of new biosourced materials based on the properties resulting from these examined interactions. To achieve the first objective, the adsorption of hemicelluloses (xylans and mannans) on cellulose model surfaces, prepared withnanocelluloses, was monitored by the Quartz Crystal Microbalance with Dissipation technique (QCM-D). Acetylated hemicelluloses form more rigid and less hydrated layers on cellulose surfaces, than hemicelluloses without acetyl decorations. The second objective was to study biosourced materials based on hemicellulosescellulose complexes. For this purpose, the ability of xyloglucan/nanocelluloses complexes to stabilize Pickering emulsions was evaluated. On the other hand, biomimetic aerogels based on xyloglucan/nanocelluloses complexes have been developed.