Le bois de tension à l'échelle de la paroi cellulaire : méthodes et caractérisations mécaniques par nanoindentation par AFM et spectroscopie Raman

The tension wood at the cell wall scale : methods and mechanical characterizations by AFM nanoindentation and Raman spectroscopy

• Auteur / Autrice : Aubin Normand
• Direction : Anne Charrier, Aude L. Lereu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biophysique
• Date : Soutenance le 16/05/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CINAM) - Institut Fresnel (Marseille, France)
• Jury : Président / Présidente : Bruno Clair
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Leproux, Brigitte Chabbert, Olivier Arnould
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Bruno Clair, Evelyne Toussaint

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microfibrilles

Spectroscopie Raman

Nanoindentation

Bois de réaction

Mots clés libres

Paroi cellulaire de bois

Bois de tension

Nanoindentation

Spectroscopie Raman

Angle de microfibrilles

Nanomécanique

Wood cell wall

Tension wood

Nanoindentation

Raman spectroscopy

Microfibrils angle

Nanomechanics

Résumé

Les arbres ont, au cours de l’évolution, développés une fonction motrice active leur permettant de se réorienter efficacement. Pour cela, les feuillus ont la capacité de générer une forte tension d’un côté de la tige ou des branches. Cette tension peut être mesurée à l’échelle macroscopique, mais plusieurs théories, parfois incompatibles, existent pour en expliquer le mécanisme sous-jacent à l’échelle de la cellule. Dans cette thèse, nous développons d’une part une méthode permettant d’acquérir des données sur le comportement mécanique de la paroi de la cellule de bois, que nous appliquons ensuite pour comparer du bois de peuplier normal et en tension. D’autre part, nous explorons le potentiel de la spectroscopie Raman pour² la détection et la mesure de tensions résiduelles au sein de nos échantillons, qui fait actuellement l’objet de débat. Ces deux axes d’études, couplés entre eux, sont à même d’apporter des informations nouvelles, permettant à terme d’appuyer ou de disqualifier les théories expliquant le phénomène de génération de tension au sein des arbres feuillus. De plus, les méthodes développées dans cette thèse sont adaptées à l’étude du matériau bois dans d’autres cadres d‘études, par exemple pour la caractérisation de matériaux biosourcés.

Trees have, in the course of evolution, developed an active motor function allowing them to reorient themselves efficiently. To do this, deciduous trees have the ability to generate a strong tension on one side of the stem or branches. This tension can be measured at the macroscopic scale, but several theories, sometimes incompatible, exist to explain the underlying mechanism at the cellular level. In this thesis, we develop a method to acquire data on the mechanical behavior of the wood cell wall, which we then apply to compare normal and tensioned poplar wood. On the other hand, we explore the potential of Raman spectroscopy for the detection and measurement of residual stresses within our samples, which is currently under debate. These two lines of study, coupled together, are able to provide new information, allowing to support or disqualify the theories explaining the phenomenon of tension generation in hardwood trees. Moreover, the methods developed in this thesis are adapted to the study of wood material in other fields of study, for example for the characterization of biosourced materials.