Impact de l'acylation des lignines sur le développement des ligneux, la formation du bois et la conversion énergétique de la biomasse
Auteur / Autrice : | Laura Vimenet |
Direction : | Gilles Pilate, Richard Sibout |
Type : | Projet de thèse |
Discipline(s) : | Biologie |
Date : | Inscription en doctorat le 01/10/2022 |
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 : BioForA - Biologie intégrée pour la valorisation de la diversité des arbres et de la forêt |
Mots clés
Mots clés libres
Résumé
Le sujet de thèse se situe dans une double perspective : i)le remplacement de notre économie basée sur les énergies fossiles vers une économie biosourcée et plus précisément, le développement d'une bioraffinerie durable pour transformer une ressource ligno-cellulosique, le bois, en produits à haute valeur ajoutée : à côté de la production de bioéthanol à partir de la cellulose, il s'agira de valoriser les lignines, composés majeurs du bois, par la production de molécules chimiques alternatives à celles issues actuellement de l'industrie pétrochimique. ii)l'adaptation des arbres aux changements globaux actuels : il s'agira ici d'acquérir une meilleure compréhension du rôle des lignines dans la capacité de l'arbre à orienter ses axes (tronc, branches) en réponse à son environnement (gravité, lumière, vent, ...) via la formation d'un bois particulier, le bois de tension (Pilate et al., 2004). Les lignines sont des polymères constitués de l'assemblage de 3 monomères principaux, présentant cependant une étonnante variété de structure dans la nature. Cette diversité se traduit par une grande variabilité des propriétés chimiques et mécaniques des lignines, certainement très importantes pour l'adaptation des arbres à leur environnement : les lignines participent à la tolérance des arbres à la sécheresse par leur fonction d'imperméabilisation des vaisseaux conducteurs de sève, à la défense contre les pathogènes par leur résistance à la dégradation, à la résistance au vent par leur propriétés mécaniques. Par contre les lignines sont étroitement associées aux polysaccharides et de ce fait constituent une barrière rendant difficile l'accès à la cellulose dans des utilisations technologiques du bois telle que la production de bioéthanol. Le sujet de thèse porte sur les effets du greffage de groupements acylés sur une partie des monomères de lignines, appelé acylation des lignines', qui participe à la variabilité de ces lignines. Le rôle biologique de l'acylation des lignines dans la physiologie de l'arbre est encore peu connu, on ne sait pas non plus comment elle est contrôlée au cours de la vie de l'arbre, ni les effets de l'environnement sur la proportion de lignines acylées. Le savoir acquis dans ce domaine pourrait être utile dans l'identification d'arbres mieux adaptés aux changements globaux. Par ailleurs, nos travaux sur des peupliers ayant un bois enrichi en lignines acylées ont montré que ces lignines étaient plus faciles à éliminer lors de l'étape de prétraitement menant à la production de bioéthanol. Ainsi, le sujet de thèse portera sur les effets de l'acylation des lignines sur le développement des arbres, sur son adaptation à son environnement et sur la valorisation possible des lignines acylées dans la perspective d'une économie biosourcée. La thèse mettra en uvre des approches de biologie intégrative sur le peuplier, espèce modèle des arbres. L'étude portera sur des arbres ayant des lignines faiblement, moyennement ou fortement acylées ainsi que des arbres présentant différents types d'acylation. Un focus sera fait sur l'évaluation des modifications physico-chimiques dans le bois. Les arbres seront évalués pour leur capacité de croissance et de développement en conditions contrôlées. Enfin, des tests de saccharification seront réalisés afin de déterminer les effets de modifications qualitatives ou quantitatives de l'acylation des lignines sur le rendement en bioéthanol.