Impact de l'acylation des lignines sur le développement des ligneux, la formation du bois et la conversion énergétique de la biomasse

Impact of lignin acylation on tree development, wood formation and efficiency of biomass conversion into energy

• Auteur / Autrice : Laura Vimenet
• Direction : Gilles Pilate, Richard Sibout
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie. Biochimie, biologie cellulaire et moléculaire, physiologie et nutrition
• Date : Soutenance le 02/12/2025
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie intégrée pour la valorisation de la diversité des Arbres et de la Forêt (Orléans ; 2018-....) - Biopolymères, Interactions, Assemblages BIA (Unité de recherche INRA - Université de Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Maury
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rozenn Le Hir
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hugues Renault, Marie Baucher
• DOI : 10.70675/50a98761z27a6z40a5zb817z1fc77dc7a258

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acylation

Bois -- Chimie

Lignine

Bioéthanol

Recherche

Biomasse -- Conversion

Peupliers

Mots clés libres

Saccharification

Résumé

Les lignines sont des polymères phénoliques de la paroi végétale résultant de l’assemblage de trois monomères principaux (H, G et S) parfois acylés avec d’autres composés phénoliques. De par les diverses liaisons possibles entre unités, les lignines présentent une grande variété de structures. Cette variabilité se traduit par des propriétés chimiques et mécaniques contrastées, qui jouent un rôle important dans l’adaptation des arbres à leur environnement. En effet, les lignines imperméabilisent les vaisseaux conducteurs de sève, participent à la défense contre les pathogènes et renforcent la résistance mécanique du bois face aux contraintes physiques. Cependant, leur étroite association avec les polysaccharides limite l’accessibilité à la cellulose, constituant ainsi un frein majeur à la valorisation du bois pour la production de bioéthanol. Des études antérieures ont montré que les lignines acylées sont plus facilement éliminées lors des prétraitements alcalins, ouvrant des perspectives intéressantes pour la conversion du bois en biocarburants. Le sujet de thèse porte sur les conséquences peu connues de cette acylation. En combinant des approches de biotechnologie végétale, de biochimie et de microscopie-spectroscopie, nous avons généré et caractérisé différentes lignées de peupliers présentant des niveaux variables d’acylation et des compositions monomériques contrastées.Les impacts de l’acylation sur le développement des arbres, la physiologie du bois et la composition pariétale ont été évalués. De plus, les groupements acyles de lignines ont été localisés dans les tiges de peuplier et de Brachypodium aux échelles tissulaire et pariétale. Enfin, des échantillons de bois de peuplier appauvris en lignine de type S se comportent de façon surprenante durant la saccharification.

Lignins are phenolic polymers of the plant cell wall resulting from the assembly of three main monomers (H, Gand S) occasionally acylated by other phenolic compounds. Due to the various possible linkages between units, lignins display a large diversity of structures. This structural variability results in contrasting chemical and mechanical properties, which play an important role in the adaptation of trees to their environment. Indeed,lignins make the sap-conducting vessels waterproof, contribute to defense against pathogens, and strengthen the mechanical resistance of wood against physical stresses. However, their close association with polysaccharides limits access to cellulose, thus representing a major hindrance to the valorization of wood forbioethanol production. Previous studies have shown that acylated lignins, particularly in poplar, are more easily removed during alkaline pretreatments, opening interesting perspectives for the conversion of wood intobiofuels. The doctoral research focuses on the consequences of lignin acylation, which are poorly understood. By combining plant biotechnology, biochemistry, and microscopy-spectroscopy approaches, we generated and characterized various poplar lines exhibiting different levels of acylation and contrasting monomer compositions. The impact of acylation on tree development, wood physiology, and cell wall composition wasevaluated. Furthermore, information on the localization of acyl groups in poplar stems, as well as in Brachypodium, was obtained at both tissue and cell wall scales. Finally, poplar wood samples depleted in S-lignins behave surprisingly during saccharification.