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VARIABILITÉ INTRA-ARBRE DES PROPRIÉTÉS PHYSICO-
MÉCANIQUES ET CHIMIQUES DU TESSMANIA AFRICANA EN
PROVENANCE DU GABON
Thèse
Jean Bosco Mbagou
Doctorat en sciences du bois
Philosophiae Doctor (Ph.D.)
Québec, Canada
© Jean Bosco Mbagou, 2017
VARIABILITÉ INTRA-ARBRE DES PROPRIÉTÉS PHYSICO-
MÉCANIQUES ET CHIMIQUES DU TESSMANIA AFRICANA EN
PROVENANCE DU GABON
Thèse
Jean Bosco Mbagou
Sous la direction de :
Tatjana Stevanovic Janezic, directrice de recherche
Yves Fortin, codirecteur de recherche
Prosper Edou Engonga, codirecteur de recherche
ii
iii
Résumé
La présente recherche a pour objectif l’étude de la variabilité intra-arbre des propriétés
physico-mécaniques et chimiques ainsi que celle de la durabilité naturelle du bois de
Wamba (Tessmania africana) à partir d’échantillons prélevés de deux arbres, à trois
niveaux de hauteur (DHP, mi-hauteur et sous la cime) et deux positions radiales (aubier et
duramen). Les résultats ont montré des valeurs moyennes de retrait total dans le duramen
de l’arbre 1 de 4,76, 7,40, et 12,51 % pour les retraits radial, tangentiel et volumique
respectivement. Ces retraits se sont révélés très similaires dans le duramen des deux arbres
avec une progression croissante de la base du tronc vers la cime. L’aubier a donné des
moyennes légèrement inférieures. La masse volumique basale du bois de Wamba s’est
avérée sensiblement la même dans les deux arbres avec respectivement pour l’aubier et le
duramen de l’arbre 1 des valeurs de 677 kg/m3 et 712 kg/m3. Les valeurs correspondantes
de la masse volumique anhydre furent de 762 et 812 kg/m3. À l’instar du retrait, la masse
volumique augmente de la base du tronc vers la cime dans le duramen et atteint une valeur
maximale à mi-hauteur dans l’aubier. Les résultats ont également permis d’observer une
corrélation très significative entre la masse volumique basale et le retrait tangentiel total.
Les valeurs moyennes du module d’élasticité en compression longitudinale furent de 15,6
GPa dans l’aubier et de 18,6 GPa dans le duramen. Celles de la contrainte maximale furent
de 65,2 MPa dans l’aubier et 79,9 MPa dans le duramen. Les composés phénoliques ont
montré des corrélations allant de significatives à très significatives avec les propriétés
mécaniques. Hormis les pentosanes, le test de Student n’a signalé aucune différence
significative de la concentration des constituants primaires dans les positions radiale et
longitudinale. L’analyse des minéraux n’a détecté aucune présence de silice. La moyenne
globale de teneur en extraits après sommation des rendements à l’éthanol-toluène et à l’eau
chaude dans l’arbre 1 a donné 10,1 % dans le duramen et 7,5 % dans l’aubier, et des valeurs
très similaires dans l’arbre 2. Les teneurs en polyphénols déterminées par spectroscopie UV
sont plus importantes dans le duramen, particulièrement à mi-hauteur. L’analyse GC-MS
des phytostérols a indiqué la présence de gamma-sitostérol, stigmastérol et de la bétuline,
trois molécules intéressantes avec des activités anti-inflammatoires, antivirales, anti-VIH et
hépato-protectrices. Les composés phénoliques expliqueraient en grande partie la résistance
aux pourritures du duramen du bois de Wamba trouvé comme très durable.
iv
Summary
The aim of the present research is to study the intra-tree variability of the physico-
mechanical and chemical properties as well as the natural durability of Wamba wood
(Tessmania africana) from specimens taken in two trees at three levels of height (DHP,
mid-height and under the crown) and two radial positions (sapwood and heartwood). The
results showed mean values of total shrinkage in the heartwood of tree 1 of 4.76, 7.40, and
12.51% for radial, tangential and volumetric shrinkages respectively. The shrinkage values
were very similar in the heartwood of the two trees with an increasing progression from the
base of the trunk towards the crown. Sapwood gave slightly lower mean values. The basic
density of Wamba proved to be about the same in both trees with respectively for the
sapwood and heartwood of tree 1 mean values of 677 and 712 kg/m3. The corresponding
mean values for the oven-dry density were 762 and 812 kg/m3. As for the shrinkage
variation, the density increases from the base of the trunk towards the crown in heartwood
and reaches a maximum value at mid-height in sapwood. The results also made it possible
to observe a very significant correlation between the basic density and the total tangential
shrinkage. The mean values of the modulus of elasticity in longitudinal compression were
15.6 GPa in sapwood and 18.6 GPa in heartwood. Those of the maximum compressive
stress were 65.2 MPa in sapwood and 79.9 MPa in heartwood. The phenolic compounds
showed correlations going from significant to very significant with the mechanical
properties. Except for pentosans, the Student test carried out on the primary components of
the wood Wamba did not show any significant difference in their concentration in the radial
and longitudinal positions. The analysis of minerals did not detect any presence of silica.
The total average content of extractives after sequence extraction with ethanol-toluene and
hot water in tree 1 gave 10.1% in heartwood and 7.5% in sapwood, and very similar values
in tree 2. The polyphenol contents determined by UV spectroscopy are more important in
heartwood, particularly at mid-height. GC-MS analysis of phytosterols indicated the
presence of gamma-sitosterol, stigmasterol and of betulin, three interesting molecules for
their anti-inflammatory, antiviral, anti-VIH, and hépato-protective activities. The phenolic
compounds would mainly explain the decay resistance of the heartwood of Wamba, which
was found as very durable.
v
Tables des matières
Résumé -------------------------------------------------------------------------------------------------- iii
Summary ------------------------------------------------------------------------------------------------ iv
Tables des matières ------------------------------------------------------------------------------------- v
Liste des figures -------------------------------------------------------------------------------------- viii
Liste des tableaux -------------------------------------------------------------------------------------- xi
Liste des abréviations et symboles ---------------------------------------------------------------- xiii
Remerciements ---------------------------------------------------------------------------------------- xvi
Introduction ---------------------------------------------------------------------------------------------- 1
Chapitre 1 : Revue de la littérature ------------------------------------------------------------------- 5
1.1 Généralités sur le matériau bois --------------------------------------------------------------- 5
1.2 Anatomie du bois -------------------------------------------------------------------------------- 7
1.3 Les principaux constituants du bois ----------------------------------------------------------- 8
1.3.1 La cellulose ---------------------------------------------------------------------------------- 9
1.3.2 Les hémicelluloses------------------------------------------------------------------------ 10
1.3.3 Les lignines -------------------------------------------------------------------------------- 12
1.3.4 Les extractibles ---------------------------------------------------------------------------- 13
1.3.4.1 Les composés phénoliques ------------------------------------------------------------ 14
1.3.4.2 Les composés terpéniques des arbres ------------------------------------------------ 21
1.4.1 Propriétés physiques ------------------------------------------------------------------------ 22
1.4.1.1 La masse volumique ------------------------------------------------------------------- 23
1.4.1.2 Le retrait --------------------------------------------------------------------------------- 25
1.4.2 Propriétés mécaniques du bois ------------------------------------------------------------ 28
1.4.3 Propriétés chimiques ------------------------------------------------------------------------ 31
1.5 Facteurs de variation des propriétés du bois. ---------------------------------------------- 32
1.5.1 Définition de la qualité du bois ------------------------------------------------------------ 32
1.6 Durabilité des bois tropicaux ------------------------------------------------------------------- 37
1.6.1 Définition de la durabilité naturelle ------------------------------------------------------- 37
1.6.2 Champignons lignivores -------------------------------------------------------------------- 38
1.6.3 Variation de la durabilité des bois tropicaux -------------------------------------------- 39
1.7 État de connaissances sur le Tessmania africana -------------------------------------------- 44
1.8 Hypothèses et objectifs de l’étude ------------------------------------------------------------- 46
1.8.1 Hypothèses ----------------------------------------------------------------------------------- 46
1.8.2 Objectif général ------------------------------------------------------------------------------ 47
vi
1.8.3 Objectifs spécifiques ------------------------------------------------------------------------ 47
Chapitre 2 : Matériel et méthodes ------------------------------------------------------------------ 49
2.1 Matériel -------------------------------------------------------------------------------------------- 49
2.1.1 Échantillonnage ------------------------------------------------------------------------------ 49
2.2 Méthodes ------------------------------------------------------------------------------------------- 52
2.2.1 Structure anatomique ----------------------------------------------------------------------- 52
2.2.2 Propriétés physiques ------------------------------------------------------------------------ 53
2.2.3 Propriétés mécaniques ---------------------------------------------------------------------- 55
2.2.4 Dosage des constituants chimiques du bois --------------------------------------------- 57
2.2.4.1 Méthode d’extraction à l’eau chaude ---------------------------------------------- 59
2.2.4.2 Dosages des composés phénoliques ----------------------------------------------- 61
2.2.4.3 Détermination des constituants chimiques macromoléculaires ---------------- 64
2.2.4.4 Évaluation des minéraux dans le bois de Wamba ------------------------------- 68
2.2.4.5 Analyse GC-MS des extraits éthanoliques dans le bois de Wamba ----------- 68
2.2.5 Évaluation de la durabilité naturelle du Wamba ---------------------------------------- 70
2.2.5.1 Matériel et choix des champignons -------------------------------------------------- 70
2.2.5.2Procédure expérimentale --------------------------------------------------------------- 70
2.2.6 Analyse statistique des résultats------------------------------------------------------- 72
Chapitre 3 : Résultats et discussions --------------------------------------------------------------- 74
3.1 Caractéristiques anatomiques du Wamba ----------------------------------------------------- 74
3.1.1 Aspects microscopiques ----------------------------------------------------------------- 74
3.2 Propriétés physiques et mécaniques ----------------------------------------------------------- 79
3.2.1 Retraits linéaires et volumiques totaux --------------------------------------------------- 79
3.2.2 Retraits linéaires et volumique partiels --------------------------------------------------- 84
3.2.4 Anisotropie du retrait total ----------------------------------------------------------------- 89
3.2.5 Masse volumique ---------------------------------------------------------------------------- 90
3.3 Constituants chimiques du bois de Wamba -------------------------------------------------- 102
3.3.1 Rendements des principaux constituants du bois de Wamba ------------------------ 102
3.3.1.1 Teneur en cellulose -------------------------------------------------------------------- 102
3.3.1.2 Teneur en hémicelluloses (pentosanes) -------------------------------------------- 104
3.3.1.3 Teneur en lignine totale --------------------------------------------------------------- 105
3.3.2 Teneur en extraits totaux ------------------------------------------------------------------ 107
3.3.2.1 Rendements en extraits solubles à l’éthanol-toluène et à l’eau chaude -------- 107
3.3.3 Teneur en composés phénoliques -------------------------------------------------------- 113
3.3.4 Analyse des sels minéraux ---------------------------------------------------------------- 121
3.4 Variation de la durabilité naturelle du Tessmania africana -------------------------------- 127
vii
3.4.1 Variation de la perte de masse du Wamba vis-à-vis de Polyporus versicolor ----- 128
3.4.2 Variation de la perte de masse du Wamba en présence de Postia placenta -------- 130
Conclusion générale --------------------------------------------------------------------------------- 133
Perspectives ------------------------------------------------------------------------------------------- 138
Bibliographie ----------------------------------------------------------------------------------------- 140
Annexes ----------------------------------------------------------------------------------------------- 152
Annexe 1 : Incertitude (erreur systématique maximale) des retraits linéaires --------------- 152
Annexe 2 : Tableau des teneurs en humidité (%) d’équilibre des échantillons de mesure de
retrait et de masse volumique conditionnés à 20oCet 65 % d’humidité relative. ----------- 152
Annexe 3 : Courbe d’étalonnage des phénols totaux. ------------------------------------------- 153
Annexe 4 : Courbe d’étalonnage des flavonoïdes. ---------------------------------------------- 153
Annexe 5 : Courbe d’étalonnage des acides hydroxycinamiques. ---------------------------- 154
Annexe 6 : Courbe d’étalonnage des proanthocyanidines. ------------------------------------- 154
Annexe7 : Chromatogramme des molécules identifiées dans l’aubier. ---------------------- 155
Annexe 8: Chromatogramme des molécules identifiées dans le duramen. ------------------ 155
viii
Liste des figures
Figure 1.1 Différenciation de l'aubier et du duramen dans un tronc d'arbre (d'après
Cogliastro et al. 2006) ..................................................................................................... 5
Figure 1.2: Coupe transversale dans un tronc d’arbre (d’après Langer et al. 1999) .............. 6
Figure 1.3: Directions principales d'une d'une pièce de bois ((R : radiale; T : tangentielle;
L : longitudinale) (adapté de Cloutier 2005a). ................................................................ 7
Figure 1.4: Structure de la cellulose (d’après Stevanovic 2014a). ......................................... 9
Figure 1.5: Différents monosaccharides constituant les hémicelluloses du bois(d’après
Stevanovic 2014a). ........................................................................................................ 10
Figure 1.6: O-acétyl-glucuroxylana du bois de feuillus (d’après Stevanovic 2014a). ......... 11
Figure 1.7: Monomères précurseurs des lignines (d’après Stevanovic 2014a). ................... 12
Figure 1.8: Phénols simples du bois (C6-C1 et C6-C2) (d’après Traoré 2009). .................. 16
Figure 1.9: Structure des différentes familles des flavonoïdes (d’après Traoré 2009)......... 17
Figure 1.10: Stilbènes isolés de feuillus et de résineux (d’après Traoré 2009). ................... 18
Figure 1.11: Quelques dérivés de l'acide hydroxycinnamique (d’après Stevanovic 2014a).19
Figure 1.12: Structure des différents tanins condensés (d’après St. Pierre 2012). ............... 20
Figure 1.13: Structure des composés terpéniques(a)Ursolic acid; (b) Betulinic acid; (c)
Stigmasterol; (d) Lupeol (d’après Kumar et Mishra 2015). .......................................... 22
Figure 1.14: Variation du module d'élasticité longitudinale du bois d’épinette noire en
fonction de la masse volumique basale (d’après Rycabel 2007). ................................. 23
Figure 1.15: Relation entre la densité et le retrait volumique des principaux bois
commerciaux africains (d’après Gérard et al. 1998). .................................................... 27
Figure 1.16: Relation contrainte vs déformation (adapté de Panshin et de Zeeuw 1980). ... 29
Figure 1.17: Variation de la masse volumique basale vs hauteur dans l'arbre pour le bois
d’épinette noire (d’après Rycabel 2007). ...................................................................... 33
Figure 1.18: Variation de la masse volumique basale de six (6) espèces européennes en
fonction de la hauteur (adapté de Trendelenburg et Mayer-Wegelin 1955). ................ 35
Figure 1.19: Masse volumique basale du bois en fonction de la hauteur relative dans les
tiges d'Abies balsamea, de Pinus contorta et de picea mariana (adapté de Heger 1974).
....................................................................................................................................... 35
Figure 1.20: Kaemférol identifié dans le bois de Doussié(Afzelia spp)(d’après Deon et al.
1980). ............................................................................................................................ 41
Figure 1.21 : Naringénine identifié dans le bois de Doussié(Afzelia spp)(d’après Deon et al.
1980). ............................................................................................................................ 42
Figure 1.22: Pterostilibène identifié dans le bois de Padouk (Pterocarpus soyauxii) (d’après
Edou 2006). ................................................................................................................... 42
ix
Figure 1.23 : Hydroxyuridine identifié dans le bois Moabi (Baillonella toxiperma) (d’après
Edou 2006). ................................................................................................................... 43
Figure 2.1: (a) Aspect du bois sous écorce de Tessmania africana; (b) allure du tronc
d’arbre en forêt. ............................................................................................................. 49
Figure 2.2: (a) Prélèvement longitudinal des billons;(b) prélèvement des plateaux. ........... 50
Figure 2.3: Schéma d’affectation des éprouvettes à partir d’un bloc de bois donné. ........... 52
Figure 2.4 : (a) Conditionnement des échantillons à 13 % d'humidité; échantillon,
micromètre et table de fixation. .................................................................................... 55
Figure 2.5: (a) Machine d'essai mécanique; (b) système de maintien en équilibre de
l'éprouvette et capteur de mesure de la déformation. .................................................... 56
Figure 2.6: (a) Dispositif de tamisage; (b) poudre de bois. .................................................. 57
Figure 2.7 : Extraction à l'éthanol-toluène au soxhlet. ......................................................... 58
Figure 2.8: Dispositif d'évaporation sous-vide. .................................................................... 58
Figure 2.9 : Acide gallique. .................................................................................................. 61
Figure 2.10 : Quercétine. ...................................................................................................... 62
Figure 2.11 : Chlorure de cyanidine. .................................................................................... 63
Figure 2.12 : Chlorure de chlorogénique. ............................................................................. 63
Figure 3.1: Micrographies du bois de wamba dans les plans :(a) Transerversal; (b)
Longitudianl-Radial; et (c) Longitudinal-Tangentiel(bois de duramen proche de la
cime). ............................................................................................................................. 76
Figure 3.2: Quelques éléments de la structure anatomique du bois de Wamba (duramen à
gauche et aubier à droite). ............................................................................................. 77
Figure 3.3: Variation des retraits totaux moyens dans le bois de Wamba(Tessmania
africana). ....................................................................................................................... 81
Figure 3.4: Relation teneur en humidité-retrait tangentiel dans le duramen par niveau de
hauteur de l'arbre 1. ....................................................................................................... 87
Figure 3.5: Relation teneur en humidité-retrait tangentiel dans l'aubier par niveau de
hauteur de l’arbre 1. ...................................................................................................... 88
Figure 3.6: Variation des moyennes combinées de la masse volumique dans le bois de
Wamba .......................................................................................................................... 91
Figure 3.7 : Relation masse volumique basale-retrait volumique dans la hauteur de
l’arbre 1. ........................................................................................................................ 93
Figure 3.8: Variation des propriétés mécaniques dans la hauteur du bois de Wamba (aubier-
duramen). ...................................................................................................................... 97
Figure 3.9: Relation masse volumique humide-module d'élasticité. .................................... 98
Figure 3.10: Relation module d'élasticité-contrainte maximale en compression
longitudinale. ............................................................................................................... 100
x
Figure 3.11: Teneur en extraits totaux-retrait volumique dans le duramen de l’arbre 1. ... 110
Figure 3.12: Variation du rendement en flavonoïdes dans les troncs de bois de Wamba. . 116
Figure 3.13: Concentration en acides hydroxycinamiques dans le bois de Wamba. .......... 118
Figure 3.14: Variation de la teneur en proanthocyanidines dans le bois de Wamba. ......... 119
Figure 3.15: Structures des molécules identifiées dans le bois de Wamba (a) gamma
sitostérol C29 H50 O; (b) stigmastérol C29H48O; (c) bétuline C30H50O2. ...................... 126
xi
Liste des tableaux
Tableau 1.1 : Composition chimique des résineux et feuillus de la zone tempérée(d’après
Sjörtröm 1993) ................................................................................................................ 8
Tableau 1.2: Catégorisation de la masse volumique des bois tropicaux(d’après Gérard et al.
1998).............................................................................................................................. 25
Tableau 1.3: Classification des retraits directionnels des bois tropicaux africains(Gérard et
al. 1998). ....................................................................................................................... 27
Tableau 1.4: Classification du module d'élasticité des bois tropicaux africains(d'après
Gérard et al. 1998). ....................................................................................................... 30
Tableau 1.5: Propriétés physico-mécaniques de quelques bois tropicaux africains des
Césalpiniacées (d'après Gérard et al. 1998). ................................................................. 30
Tableau 1.6: Teneurs des principaux constituants chimiques des bois tropicaux africains
(d'après Gérard et al. 1998). .......................................................................................... 31
Tableau 1.7: Classes de résistances aux champignons lignivores (NF-350-1 1994). .......... 39
Tableau 1.8: Variation de la résistance aux champignons de quelques bois tropicaux
africains (d'après Gérard et al. 1998). ........................................................................... 43
Tableau 3.1:Variation de quelques éléments anatomiques dans le bois de Wamba............. 75
Tableau 3.2: Test de Student de la variation de la proportion des vaisseaux dans le bois de
Wamba. ......................................................................................................................... 76
Tableau 3.3: Coefficients des retraits linéaires et volumiques dans les deux arbres. .......... 82
Tableau 3.4: Test de Student de la variation des retraits linéaires et volumiques totaux. .... 83
Tableau 3.5: Retraits linéaires et volumiques partiels dans les deux arbres......................... 85
Tableau 3.6: Test de Student de la variation des retraits partiels. ........................................ 86
Tableau 3.7: Test de Student de l'anisotropie de retrait total. .............................................. 90
Tableau 3.8: Variation de la masse volumique dans les deux arbres. .................................. 91
Tableau 3.9: Test de Student de la variation de la masse volumique dans les deux tiges de
bois de Wamba. ............................................................................................................. 92
Tableau 3.10: Analyse de la variance entre les propriétés anatomiques et propriétés
physiques. ...................................................................................................................... 93
Tableau 3.11: Variation des propriétés mécaniques dans les tiges de bois de Wamba. ....... 95
Tableau 3.12: Test de Student de la variation du module d'élasticité. ................................. 96
Tableau 3.13: Analyse de la variation de la contrainte maximale en compression. ............. 97
xii
Tableau 3.14: Coefficients de corrélation entre les propriétés anatomiques et physico-
mécaniques. ................................................................................................................. 101
Tableau 3.15: Variation de la proportion de la cellulose dans les deux arbres. ................. 102
Tableau 3.16: Analyse statistique de la variation de la cellulose. ...................................... 103
Tableau 3.17: Variation de la teneur en pentosanes dans les deux arbres. ......................... 105
Tableau 3.18: Test de Student de la variation en pentosanes dans le bois de Wamba. ...... 105
Tableau 3.19: Variation du rendement en lignine dans le bois de Wamba. ....................... 106
Tableau 3.20: Test de Student de la variation de la lignine totale dans le bois de Wamba.
..................................................................................................................................... 106
Tableau 3.21: Variation de la teneur en extraits totaux (%) dans le bois de Wamba ......... 108
Tableau 3.22: Analyse statistique de teneur en extraits totaux dans le bois de Wamba. ... 109
Tableau 3.23: Variation du retrait volumique en fonction de la teneur en extraits ............ 110
Tableau 3.24: Bilan des rendements des constituants chimiques à hauteur de poitrine. .... 111
Tableau 3.25: Bilan des rendements constituants chimiques à mi-hauteur. ....................... 112
Tableau 3.26: Bilan des constituants chimiques à proximité de la cime. ........................... 112
Tableau 3.27: Variation de la concentration en phénols totaux dans les deux arbres. ....... 113
Tableau 3.28: Test de Student de la variation en phénols totaux. ...................................... 114
Tableau 3.29: Variation de la teneur en flavonoïdes dans les deux arbres. ........................ 115
Tableau 3.30: Test de Student de la teneur en flavonoïdes ................................................ 115
Tableau 3.31: Variation des acides hydroxycinnamiques dans les deux arbres. ................ 117
Tableau 3. 32: Test de Student de la variation des acides hydroxycinnamiques................ 117
Tableau 3.33: Variation en proanthocyanidines dans les deux arbres. ............................... 118
Tableau 3.34:Test de Student de la variation en proanthocyanidines. ............................... 119
Tableau 3.35: Concentration combinée des minéraux dans les deux arbres. ..................... 122
Tableau 3.36: Molécules identifiées dans les extraits éthanoliques du bois de Wamba. ... 124
Tableau 3.37: Variation de la perte de masse après attaque fongiquede Polyporus versicolor
. .................................................................................................................................... 129
Tableau 3.38: Variation de la perte de masse après attaque fongique de Postia placenta 129
Tableau 3.39: Analyse statistique de la variation de la résistance aux champignons dans le
bois de Wamba. ........................................................................................................... 131
Tableau 3.40: Coefficients de Spearman entre propriétés mécaniques et chimiques. ........ 132
xiii
Liste des abréviations et symboles
Abréviation Signification
AlCl3 Trichlorure d’aluminium
ANOVA ANOVA : analysis of variance (analyse de la variance)
ASTM American Society for Testing Material
βl Retrait longitudinal total
βr Retrait radial total
βt Retrait tangentiel total
βv Retrait volumique total
COV Coefficient de variation
Db Masse volumique basale
DH Masse volumique humide
DHP Diamètre à hauteur de poitrine
D0 Masse volumique anhydre
DPNH Dinitro -2-4-phénylhydrazine
DV Diamètre de vaisseaux
EL Module d’élasticité en compression longitudinale
ETOH Éthanol
Fht Fisher selon la position en hauteur dans l’arbre
Frd Fisher selon la position radiale (aubier-duramen)
GC-MS Chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de
masse. En anglais : Gas Chromatography-Mass Spectrometry
GPa Gigapascal
H Teneur en humidité du bois
HNO3 Acide nitrique
HPA ou HPD Échantillon de bois situé à hauteur de poitrine avec A (Aubier) et D
(Duramen) de l’arbre 1 ou de l’arbre 2
Ht Position de hauteur
Ht× Rd Variation selon les positions (hauteur∕ radiale)
H2SO4 Acide sulfurique
LF Longueur des fibres
xiv
LWW Longueur de fibre moyenne pondérée (length-weight-weight mean)
MOE Module d’élasticité
MPa Mégapascal
MTA ou MTD Échantillon de bois pris à mi-hauteur avec A (Aubier) et D (Duramen)
de l’arbre 1 ou de l’arbre 2
Pht Probabilité selon la position en hauteur dans l’arbre
Prd Probabilité selon la position radiale (aubier-duramen)
ppm Parties par million
PV Proportion de vaisseaux
Rd Position radiale (Aubier-duramen)
SCA ou SCD Échantillon de bois provenant sous la cime avec A Aubier) et D
(Duramen) de l’arbre 1 ou de l’arbre 2
UV Ultraviolet
VIH Virus de l'immunodéficience humaine
Déformation relative
σ Contrainte
σcmax Contrainte maximale de rupture en compression longitudinale
< l.d Inférieur à la limite détectable
xv
« L’avenir appartient à ceux qui croient à la beauté de leurs rêves ».
Anna Eleanor Roosevelt.
xvi
Remerciements
Je voudrais adresser mes sincères remerciements au Professeur Tatjana Stevanovic Janezic
ma directrice de thèse pour son précieux encadrement. Professeur, votre confiance et vos
sages conseils m’ont permis de donner le meilleur de moi tout au long de cette belle
aventure dans votre laboratoire.
Ces sincères remerciements vont également à l’endroit de mon codirecteur, le Professeur
Yves Fortin pour avoir accepté de travailler avec moi depuis le début de cette thèse. Votre
patience et vos commentaires très pertinents ont été d’un apport considérable pour
l’aboutissement de ce travail. Mes remerciements vont aussi à l’endroit du Professeur Edou
Engonga pour votre implication depuis l’échantillonnage du matériel biologique en passant
par les corrections du document.
J’adresse mes remerciements à toute l’équipe d’encadrement projet PEFOGRN-BC pour le
soutien financier et matériel nécessaire à la réalisation de ce travail. Merci au Professeur
Damas Khasa à Marie-France Gévry, Stephanie Dubés Desrosiers, Nathalie Carisey,
Jacynthe Leblanc et à Gilles Cotteret.Une pensée pieuse pour le Docteur feu Ibrahim
Sambo.
Je tiens également à remercier l’apport des techniciens Yves Bédard, Daniel Bourgault,
David Lageux et Luc Germain pour l’aide dans la réalisation des essais aux laboratoires. Il
en est de même pour l’ensemble du personnel du CRMR, en particulier pour Marthe
Larouche et Guylaine Bélanger pour leur professionnalisme agrémenté par leur sourire qui
illuminait mes moments les plus heureux et parfois les plus difficiles pendant ce parcours.
Enfin, je remercie toutes les personnes qui de près ou de loin m’ont apporté leur soutien
moral ou financier. À mes aînés Émile Doumba, Marcellin Nziéngui, Antoine Ndongou et à
mes amis Pierre, Géraud, Michel-Valérie pour votre amitié, votre affection et vos
encouragements.
xvii
1
Introduction
Le concept de développement durable accepté par la communauté internationale depuis le
sommet de Rio de 1992, se définit comme étant « la satisfaction des besoins des
générations actuelles sans compromettre ceux des générations à venir ». À ce titre, les
ressources naturelles et la forêt en particulier constituent un des piliers forts de ce concept.
Le défi est donc de concilier le développement économique tout en assurant la protection de
l’environnement. Car la forêt, à travers le bois, reste incontournable dans la lutte contre la
pauvreté et les changements climatiques.
Dans ce contexte, il devient nécessaire pour les pays forestiers et principalement ceux du
bassin du Congo à l’instar du Gabon de répondre aux demandes des utilisateurs des bois
tropicaux par la promotion de nouvelles essences de bois de qualité tout en préservant au
mieux la dynamique et la richesse des forêts naturelles.
En effet, la forêt gabonaise fait partie des forêts du bassin du Congo (deuxième massif
forestier tropical après la forêt amazonienne). Elle couvre une superficie de plus de 80 % du
territoire national, avec une biodiversité exceptionnelle tant pour les arbres que pour la flore
renfermant 8 000 espèces de plantes et plus de 400 essences forestières potentiellement
exploitables. Seulement, cet immense patrimoine naturel est véritablement menacé par un
certain nombre de facteurs anthropiques, au premier rang desquels figure la coupe très
sélective des essences des bois. Les prélèvements varient de 0,5 à 2 pieds d’arbres à
l’hectare soit un volume de 3 à 12 m3 (Karsenty 2005). Les conséquences directes qui en
découlent sont la raréfaction, voire la disparition à terme de certaines essences de bois
notamment celles dites « phares ». Cette situation se justifie par des pratiques de marchés
nationaux et internationaux des bois tropicaux, traditionnellement et durement ancrées dans
le commerce des essences de « référence » (Lissouck et al. 2012). C’est le cas du
Kévazingo (Guibourtia tessmannii) dont l’existence est actuellement très menacée du fait
d’une exploitation accrue par une certaine catégorie d’exploitants forestiers présents au
Gabon. Or, plusieurs essences de bois restent méconnues des industriels et des chercheurs
en sciences du bois au Gabon. L’insuffisance de personnel qualifié et de laboratoires dans
2
le domaine expliquerait cette carence. Pourtant, les bois tropicaux sont considérés comme
nobles pour plusieurs raisons : leur forte densité, leur dureté, leur durabilité naturelle, leur
richesse en couleur, leur apparence variée et recherchée ainsi que leur facilité de mise en
œuvre. De plus, un grand nombre d’essences tropicales produisent des bois de propriétés
supérieures aux bois des essences de climat tempéré (Fouquet 2009), ce qui permet de les
utiliser dans la construction pour des emplois soumis à de fortes sollicitations.
Dans le contexte forestier gabonais, l’Okoumé reste la principale essence. Elle a retenu
l’attention des exploitants, industriels et des scientifiques. C’est un excellent bois de
déroulage et très apprécié pour la production du placage et la fabrication du contreplaqué.
La situation privilégiée de l’Okoumé a de facto scindé la possibilité forestière en deux
principaux groupes. L’Okoumé et l’Ozigo d’une part, et d’autre part, les « bois divers »
regroupant toutes les autres essences. Dans ce dernier groupe, seules quatre-vingts (80)
d’entre elles sont connues et une vingtaine faisant l’objet d’une exploitation et d’un
commerce intense (dont le Kévazingo, l’Azobé, le Padouk, le Bilinga, le Mouvingui,
l’Iroko...). Toutes les autres espèces de bois font partie d’un autre grand ensemble dit des
« essences secondaires ». C’est-à-dire des essences peu ou pas connues ou espèces ayant
une valeur marchande marginale. C’est dans cette dernière catégorie que l’on trouve le
Wamba (Tessmania africana), objet de la présente étude de thèse de doctorat.Le Wamba
est une espèce qui fait partie de la famille botanique des Césalpiniacées, une sous-famille
des Fabaceae ou (Leguminosae) (Dev, S.1989). Cette espèce est présente dans l’ensemble
des six pays du bassin du Congo. Au Gabon, il est connu sous le nom de « Nkaga », au
Cameroun par « Essingang » au Congo par « Pamiel » et en République Démocratique du
Congo par « Wamba » (Faure et Vivien 2011). Ce bois comporte trois variétés, Tessmannia
lescrauwaetii, Tessmannia anormala et Tessamania africana (Maisonneuve et
Manfredini 1988, Faure et Vivien 2011). L’insuffisance de données scientifiques sur cette
espèce, pourtant avec une morphologie attrayante et des diamètres moyens allant jusqu’à
1,20 m, nous a donc conduits à s’y intéresser de près.
Par ailleurs, en raison de son origine biologique, le bois est un matériau hétérogène dont la
qualité est définie en fonction de son adéquation à l’usage donné. C’est le sens donné à
3
l’étude des propriétés physico-mécaniques et chimiques du Tessmania africana en
provenance du Gabon. Ainsi, il s’agira d’étudier la variation de la masse volumique, celle
du retrait et du module d’élasticité et de la contrainte maximale en compression
longitudinale pour ce qui est des propriétés physiques et mécaniques. Le bois est composé
principalement de cellulose, de lignine et des hémicelluloses. Ces constituants structuraux
sont une source nutritive de premier choix des microorganismes. C’est pourquoi lors de la
mise en œuvre du bois un des inconvénients majeurs est sa sensibilité aux attaques des
agents biologiques, notamment les champignons lignivores. C’est pourquoi, après avoir
analysé la variation de la teneur en constituants chimiques structuraux et en matières
extractibles, nous étudierons la variabilité de la résistance aux pourritures de l’espèce
Tessmania africana. Ces analyses seront couplées à test statistique dans le but d’établir les
interrelations entre propriétés étudiées à travers une analyse de la variance (ANOVA).Mais
il est assez connu que la qualité du bois reste également tributaire de nombreux facteurs,
dont les conditions de croissance, le milieu (climat, sol...), l’âge, les agressions diverses,
etc. Tout comme il est de notoriété que le bois est matériau variable rendant ainsi son
utilisation complexe. Cette variabilité est une notion relativement connue au niveau
interspécifique qu’elle l’est beaucoup moins au niveau intra spécifique (Jodin 1994). Dans
le dernier cas, la variabilité intra-arbre est généralement plus importante que la variabilité
inter-arbre (Koga et Zhang 2004).
Dans le but d’évaluer la variabilité des propriétés du bois de Wamba, notre étude s’appuie
sur un échantillonnage stratifié réduit à deux arbres. Les difficultés techniques rencontrées
sur le terrain et celles liées au coût de transport des plateaux de bois échantionnés vers le
Québec ne nous ont pas permis d’avoir un nombre d’arbres plus élevé. Les diamètres des
deux arbres coupés à hauteur poitrine étaient de 90 cm pour le premier et 60 cm pour le
second. Même si on ne peut prétendre à la représentativité de l’espèce, ces diamètres nous
ont semblé représentatifs des arbres commercialement exploitables au Gabon.
Le présent travail de recherche met donc en évidence la variabilité intra-arbre des
propriétés physico-mécaniques et chimiques du bois de Wamba, une essence tropicale peu
connue de la forêt sempervirente gabonaise. L’étude de la variabilité de ces différentes
4
propriétés prendra appui sur deux positions radiales (aubier vs duramen) et trois niveaux de
hauteur (hauteur de poitrine, mi-hauteur et proche de la cime). Ainsi, la présente thèse se
compose de trois chapitres. Le premier chapitre traite de la revue de la littérature, le
deuxième est consacré au matériel d’essai et à la procédure expérimentale et le troisième
chapitre présente les résultats et la discussion des résultats obtenus. Une conclusion
générale ainsi qu’une ouverture sur les perspectives de futures recherches sont proposées à
la fin du document.
5
Chapitre 1 : Revue de la littérature
1.1 Généralités sur le matériau bois
Le bois est le matériau constituant l’essentiel du tronc, des branches et des racines de
l’arbre. Le tronc est constitué de bois et d’écorce. La qualité du bois est liée à sa structure
macroscopique et microscopique, mais aussi à la structure des parois cellulaires déterminée
par ses constituants chimiques. Cette qualité peut être mesurée dans l’aubier et dans le
duramen. Une coupe transversale à la figure 1.1 permet de distinguer l’aubier et le
duramen. Dans cette figure, la partie adjacente à l’écorce (aubier) a une couleur plus claire
que la partie interne (duramen). Pour de nombreuses espèces de bois, cette distinction de
couleur entre l’aubier et le duramen n’existe pas. Le bois exerce donc trois grandes
fonctions dans l’arbre : la conduction de la sève brute des racines vers les branches, le
soutien mécanique et la réserve des substances nutritives. Le bois d’aubier est le lieu de
réserve en eau et en substances nutritives. C’est la partie physiologiquement active du
xylème qui permet le transport de la sève brute des racines vers la cime (Taylor et al. 2002).
Figure 1.1 Différenciation de l'aubier et du duramen dans un tronc d'arbre
(d'après Cogliastro et al. 2006).
6
Toujours selon (Taylor et al.2002), la proportion du duramen dans un arbre varie selon les
espèces et selon les individus. Les différences en termes de génétique et de comportement
écologique expliquent principalement les variations interspécifiques du duramen.Il est bon
de noter que la duraminisation est le processus de formation du bois de cœur ou duramen.
La conversion de l’aubier en duramen est provoquée par la mort des cellules de
parenchyme. En s’approchant, le matériel de réserve contenu dans les cellules vivantes de
parenchyme est progressivement dégradé et transformé en composés phénoliques ou
extractibles. Lorsque les cellules de parenchyme meurent, les composés phénoliques
accumulés dans le cytoplasme sont libérés. Ils imprègnent les parois de lumens des cellules
avoisinantes pour former le duramen (Taylor et al. 2002).Le duramen est donc la partie
formant un cône irrégulier au centre de la tige. Une fois sa formation initiée, le diamètre et
la hauteur de ce cône continuent de croître pendant la vie de l’arbre (Giroud 2005).
Toujours selon cet auteur, on ne distingue aucune différence majeure entre les propriétés
mécaniques de ces deux parties du bois. La figure 1.2 permet de distinguer les différentes
parties de l’arbre.
Figure 1.2: Coupe transversale dans un tronc d’arbre
(d’après Langer et al. 1999).
Le bois est un matériau biodégradable principalement composé de carbone, d’hydrogène et
d’oxygène. Ses propriétés dépendent non seulement de son anatomie, mais aussi de sa
7
composition chimique à travers la nature des trois bio-polymères qui le constituent
(cellulose, lignine et hémicelluloses) ainsi que de la présence des extractibles en plus ou en
moins grande quantité selon les essences considérées. Les études sur le matériau bois
nécessitent donc des différents niveaux d’observation en fonction du type de recherche
envisagée. On trouve ainsi des recherches menées à l’échelle macroscopique,
microscopique et au niveau moléculaire.
1.2 Anatomie du bois
Le bois est un matériau poreux, hygroscopique et anisotrope, ses propriétés mécaniques,
physiques et technologiques changeant suivant la direction choisie. Les éléments sont
orientés parallèlement ou perpendiculairement à un axe de symétrie matérialisé par la
moelle. La description de la structure anatomique du bois nécessite une observation suivant
trois plans : le plan transversal (RT) perpendiculaire à l’axe de la tige où l’on peut observer
les cernes annuels, le plan longitudinal-radial (LR) passant au centre de la tige et qui
correspond au débit sur (quartier), le plan longitudinal-tangentiel (LT) tangent aux cernes
annuels correspondant au débit sur (dosse), (Dirol et Xavier, 2001). La figure 1.3 présente
les trois plans et les trois directions d’anisotropie du bois, axiale (L), radiale (R) et
tangentielle (T).
Figure 1.3: Directions principales d'une pièce de bois (R : radiale; T : tangentielle;
L : longitudinale) (adapté de Cloutier 2005a).
8
Selon Almeida (2006), la structure anatomique des bois tropicaux a une grande influence
sur les propriétés physico-mécaniques. Cet auteur montre que le retrait du bois diminue
significativement avec le diamètre des fibres. Leclercq (1981) rapporte aussi que pour le
bois de hêtre, le retrait volumique total augmente avec la proportion des fibres à faible
lumen et que ce même retrait diminue avec l’accroissement du diamètre des fibres à lumens
plus étroits. Dans le même sens, Rao et al. (2002) rapportent que le diamètre des vaisseaux
ainsi que leur longueur varient significativement dans l’arbre de la base vers le sommet
alors que la proportion des tissus varie peu. Ces auteurs montrent une corrélation négative
du retrait avec la proportion des vaisseaux.
1.3 Les principaux constituants du bois
Le bois est formé en majorité de trois différents composés macromoléculaires : la cellulose,
les hémicelluloses et la lignine. À ces polymères se rajoutent les extractibles et les
substances minérales. Les pourcentages de ces différents constituants peuvent varier selon
l’espèce, les conditions climatiques, l’âge de l’arbre et les sites de croissance et même la
partie de l’arbre étudiée. La nature et l’agencement des différents constituants du bois sont
à l’origine de ses différentes propriétés. La séparation et la caractérisation des différents
constituants chimiques du bois sont difficiles, du fait de leur étroite association au sein des
parois cellulaires. Bien que relativement proche, la composition chimique du bois de
conifère et de bois de feuillus est légèrement différente (tableau1.1).
Tableau 1.1 : Composition chimique des résineux et feuillus
de la zone tempérée(d’après Sjöström 1993).
Constituants Résineux Feuillus
Cellulose 42 (± 2) 45 (± 2)
Hémicelluloses 27 (± 2) 30 (± 2)
Lignine 28 (± 2) 20 (± 2)
Extractibles 3 (± 2) 5 (± 2)
9
Dans les bois des zones tempérées, les constituants macromoléculaires du bois représentent
entre 95 à 99 % du matériau alors que, chez les bois tropicaux, cette valeur est souvent plus
faible (environ 90 %) du fait des taux élevés d’extractibles (Fengel et Wengener 1984).
1.3.1 La cellulose
La cellulose étant le principal constituant chimique de la biomasse lignocellulosique, un
très grand nombre d’études et d’ouvrages lui a été consacré (Kennedy et al. 1990). C’est un
homopolymère linéaire dont la macromoléculaire est constituée d’une seule chaîne
composée d’unités de β-D-glucose. Le motif répétitif de la chaîne est le dimère cellobiose
(figure 1.4). On distingue ainsi, l’extrémité réductrice qui contient l’hydroxyle hémiacétal
libre sur le carbone anomère du glucopyrannose, et l’extrémité non réductrice constituée
par le résidu glucopyrannose qui ne contient pas l’hémiacétal. L’ensemble constitué de la
cellulose et des hémicelluloses est appelé holocellulose. La cellulose est considérée comme
plus stable thermiquement que les hémicelluloses. Elle joue un rôle principal dans le
comportement mécanique des parois cellulaires du bois. Son taux de cristallinité est
compris entre 40 et 50 % de la matière sèche du bois et varie selon les essences. Au
moment de la cristallisation, les chaînes de cellulose s’assemblent pour former une fibrille
de 1,2 à 4,8 nm de diamètre. Les fibrilles de cellulose s’agrègent pour former des
microfibrilles d’une longueur de 2500 à 5000 nm et d’un diamètre 10 à 25 nm (Fengel et
Wegener 1984). La structure cristalline de la cellulose est d’une grande importance pour les
propriétés mécaniques du bois (Stevanovic 2014a).
Figure 1.4: Structure de la cellulose (d’après Stevanovic 2014a).
10
1.3.2 Les hémicelluloses
Les hémicelluloses sont définies comme des hétéropolysaccharides présents dans les parois
cellulaires des végétaux. Ces constituants chimiques du bois présentent une grande diversité
de structure. Contrairement à la cellulose, ce sont des polymères totalement amorphes et
ramifiés (Stevanovic et Perrin 2009). Les hémicelluloses sont composées de différents
sucres incluant des hexoses tels que le glucose, le galactose,le mannose et les pentoses tels
que le xylose, l’arabinose et les acides uroniques (figure 1.5).
Figure 1.5: Différents monosaccharides constituant les hémicelluloses du bois
(d’après Stevanovic 2014a).
À l’instar de la lignine, les hémicelluloses sont intimement associées à la cellulose au
niveau des parois. La chaîne principale des hémicelluloses peut être constituée par une
succession de xylose comme les xylanes, ou de différents sucres comme le glucose et le
mannose chez les glucomannanes. Sur les chaînes principales, viennent se greffer des
chaînes latérales constituées de sucres comme le galactose, l’arabinose et des acides
uroniques. Les résineux et les feuillus peuvent se différencier par les types
d’hémicelluloses, mais aussi par des proportions relatives d’oses qui les constituent. Les
11
hémicelluloses présentent dans les bois de feuillus de zones tempérées sont principalement
constituées de glucuronoxylanes (15 à 30 %) et de glucomannanes (2 à 5 %) (Fengel et
Wegener 1984, Jodin 1994). La chaîne principale des glucuronoxylanes (figure 1.6) est
constituée d’unités xylose partiellement acétylées liées par des liaisons β— (1-4), sur
lesquelles viennent se greffer des résidus d’acide 4-O-méthylglucuronique liés par les
liaisons α— (1-2).
Figure 1.6: O-acétyl-glucuroxylane du bois de feuillus (d’après Stevanovic 2014a).
Les glucomannanes sont formés de D-glucose liés à du D-mannose par une liaison β— (1-
4) et ne sont pas acétylés. Les hémicelluloses de bois de résineux sont principalement
constituées de galactoglucomannanes (20 à 25 %) et d’arabinoglucuronoxylanes (5 à 10 %).
Les galactoglucomannanes sont partiellement acétylés. La chaîne principale est constituée
de mannose et de glucose liés par des liaisons β— (1-4), auxquels sont liés du galactose par
des liaisons α— (1-6).
La chaîne principale est formée de résidus de D-glucose liés par des liaisons β— (1-4),
auxquels viennent se fixer des résidus de L-arabinose par des liaisons α— (1-6) et d’acide
4-O-méthylétherglucuronique liés par des liaisons α— (1-2) (Fengel et Wegner 1984,
Sjöstrom 1993). Notons enfin que les hémicelluloses sont les principales responsables des
phénomènes de retrait-gonflement dans la paroi avec des variations des teneurs en eau
(Siau 1984).
12
Peu d’études parlent de la variabilité des composés chimiques du bois le long de l’arbre.
Toutefois, en caractérisant l’holocellulose du cèdre de l’Ouest (Thuja plicata Donn), Barton
et MacDonald (1971) rapportent que la teneur en l’hollocellulose dans le bois de cœur
augmente de la base vers la cime avec respectivement 56,5 % à hauteur de poitrine, 59,0%
à mi-hauteur et 62,2% proche de la cime.
1.3.3 Les lignines
La lignine est présente dans des proportions plus ou moins importantes dans toutes les
plantes vasculaires. Elle assure la rigidité aux parois cellulaires végétales et diminue leur
perméabilité lors du transport des matières nutritives et des métabolites. Elle représente
également une barrière chimique aux attaques extérieures tout en assurant une toxicité vis-
à-vis des attaques biologiques. C’est un polymère tridimensionnel synthétisé au niveau de
la paroi cellulaire, résultant de la polymérisation oxydative des trois unités monomériques
(figure 1.7).
Figure 1.7: Monomères précurseurs des lignines (d’après Stevanovic 2014a).
La lignine étant différente selon les espèces, il est juste de parler des lignines plutôt que de
la lignine. La lignine des résineux comprend principalement des unités guaïacyles (dérivant
de l’alcool coniférylique), alors que celle des feuillus comprend à la fois des unités
guaïacyles et syringyles (dérivant respectivement des alcools coniférylique et sinapylique).
L’étude de la structure des lignines est difficile du fait de leurs relations avec les autres
constituants de la paroi cellulaire. Les lignines ne peuvent être séparées des hémicelluloses
et de la cellulose, qu’après des traitements enzymiques ou chimiques, qui altèrent en partie
son intégrité structurale (Fengel et Wegner 1984, Sjöström 1993). Les liaisons qui existent
13
entre la lignine et les polysaccharides au niveau des parois cellulaires peuvent être diverses
telles que les liaisons éther, ester ou glycosidique. La lignine constitue le polymère le plus
abondant sur la terre après la cellulose. En règle générale, l’allure rampante des mousses est
en accord avec l’absence de lignification (Stevanovic 2014a).
Nuopponen et al. (2006) montrent que la teneur en lignine des bois durs tropicaux peut
excéder celle des bois tendres pour se situer entre (29 et 41 %). Selon Gérard et al. (1998)
le Tola (Gossweilerodendron balsamiferum) a une teneur de 28,3 % alors que l’Izombé
(Testuela gabonesis), le Gombé (Didelotia africana) et le Bilinga (Nauclea diderricchii) ont
respectivement des taux de lignines de 35,2 et 33,9 %. Minkué M’Ény (2000) indique que
le pourcentage de lignine chez l’Okoumé (Aukouméa klaineana) se situe autour de 30,0 %
dans le bois de cœur et de 28,0 % dans l’aubier. Barton et MacDonald (1971) rapportent
que le taux de lignine est de 29,0 % au gros bout du tronc d’arbre, de 28,1 % à mi-hauteur
et de 28,3 % au fin bout du cèdre de l’Ouest. Pour la même espèce, ils ont mesuré une
teneur en lignine dans l’aubier de 32,3 % au gros bout, de 31,4 % à mi-hauteur et 29,4 % au
fin bout.
1.3.4 Les extractibles
Mis à part les constituants structuraux du bois (cellulose, hémicelluloses et lignines), le bois
contient une proportion importante de substances non ligno-cellulosiques, 2 à 10 %, voire
20 % chez certaines espèces (Rowe 1989). Il s’agit de substances protéiques et de matières
de réserve (amidon, sucre, lipide) dites métabolites primaires dans les cellules vivantes,
mais aussi une quantité parfois importante de métabolites secondaires appelés extractibles
du bois et des composés minéraux. Toutefois, les métabolites primaires peuvent aussi se
trouver parmi les extractibles. Les taux d’extractibles dans les bois de feuillus provenant
des zones tempérées sont souvent inférieurs à ceux présents dans les bois de résineux
(Fengel et Wegener 1984). Les bois tropicaux, quant à eux, présentent des taux d’extraits
pouvant être beaucoup plus élevés comme dans le Teck (Tectona grandis), où ils
représentent environ 13 % de la masse sèche (Bhat et Priya 2005, Thulasidas et Bhat 2001).
Cloutier (2005b) indique que la teneur en extractibles chez certaines espèces tropicales peut
14
dépasser 30 % du poids anhydre du bois. La teneur des extraits est maximale au niveau de
la zone de transition aubier-duramen. Dans le plan axial, plus la hauteur augmente, plus la
teneur en extractibles diminue dans le duramen. Finalement, la portion d’extractibles est
relativement constante dans l’aubier (Taylor et al. 2002). Ces composés chimiques ont de
nombreuses interrelations avec les propriétés physiques, mécaniques du bois ainsi qu’avec
la durabilité naturelle. Elles sont aussi responsables de certaines caractéristiques du bois
telles que la couleur, l’odeur, les propriétés acoustiques et influencent certaines propriétés
de transformation (collage, finition, mise en pâte) (Jodin 1994, Aloui et al.2004). D’autres
chercheurs se sont intéressés à l’influence des extraits sur les propriétés mécaniques.
Luxford (1931) a conclu que les extractibles contribuent à renforcer le bois; les contraintes
maximales en compression longitudinale sont les plus affectées, les contraintes de rupture
seraient également modifiées. Par contre, Badran et El-Osta (1977) sur Casuarina glauca et
Arganbright (1971) sur le Sequoia sempervirens n’ont pas pu détecter d’effet significatif
des extractibles sur la contrainte maximale en compression longitudinale.
El-Osta et al. (1981), dans une étude sur six (6) bois tropicaux à l’état sec à l’air, ont révélé
que les extractibles et la densité expliquaient jusqu’à concurrence de 43,6 % de la
variabilité des résultats de mesure de l’Acajou d’Afrique, l’effet des extractibles étant de
signe positif. Ces auteurs aussi été démontré que, chez le Dabéma (Piptadeniastrum
africanum) et l’Angéline (Dicorynia paraensis), leur teneur en extraits avait une bonne
corrélation avec la durabilité naturelle (Deon et al.1980). Plusieurs auteurs ont aussi mis en
évidence le rôle des substances extractibles sur la durabilité du bois et principalement les
polyphénols. On retient que ces substances chimiques influencent les propriétés physico-
mécaniques du bois. Chafe (1987) rapporte par ailleurs, une bonne corrélation entre la
densité basale et la durabilité.
1.3.4.1 Les composés phénoliques
Les composés phénoliques ou polyphénols du bois sont définis comme des molécules
organiques comprenant un noyau aromatique et au moins une fonction hydroxyle (OH)
libre ou engagée avec d’autres molécules (Croteau et al. 2000). Boizot et Charpentier
15
(2006) indiquent que ces substances sont présentes dans toutes les parties des végétaux
supérieurs (racines, tiges, feuillages, fleurs, pollens, fruits, graines et bois) et sont
impliquées dans de nombreux processus physiologiques tels que la croissance cellulaire, la
germination des graines ou la maturation des fruits. Les extractibles phénoliques peuvent
être classés en différentes familles, se différenciant par la complexité de leur squelette de
base.
1.3.4.1.1 Les phénols simples
Les phénols simples présentent généralement un squelette de type C6-C3, correspondant au
motif phénylpropane présent dans les différents précurseurs de la lignine ou de type C6-C1,
correspondant à la forme oxydée du motif précédant. La figure 1.8 indique les principaux
composés de ce type d’extraits isolés à partir de bois de feuillus ou de résineux. Parmi les
phénols simples à squelette de type C6-C1, il y a l’acide salicylique dont la forme acétylée
est à la base de l’aspirine (Raven et al. 2000, Macheix et al. 2005). Dans certains cas, les
composés phénoliques sont présents dans le bois sous forme combinée avec d’autres
molécules, telles que des sucres comme le cas de la coniférine. Il est intéressant de noter
que les poussières de bois de feuillus possèdent des propriétés cancérigènes liées
notamment à la présence de quantités plus ou moins importantes d’acide gallique et de ses
dérivés (Mammela 2001).
Les propriétés toxiques de ces composés sont dues à la présence des groupements
hydroxyles successifs sur le même cycle aromatique (Kamaya et al.2005). Le p-
hydroxybenzaldhéyde, p-anisaldhéyde et la vanilline ont été retrouvés respectivement dans
plusieurs espèces de sorghum, dans l’huile essentielle de fenouille, de mimosa et dans la
sève d’érable à sucre pour la vanilline (Stevanovic et Perrin 2009). La vanilline et le
syringaldéhyde sont présents dans le bois de bouleau jaune (Lavoie et Stevanovic 2006).
Les acides phénoliques correspondent à un squelette C6- C1. L’acide salicylique, l’acide
gallique, l’acide syringique, l’acide p-hydroxybenzaldhéyde, l’acide vanillique et l’acide
gentisique se retrouvent sous forme d’esters et glycosides dans le bois des angiospermes.
Dans les squelettes C6-C2, les plus importants sont les dérivés de l’acide phénylacétique et
16
acétophénones. D’une manière générale, les phénols simples sont incolores, mais très
sensibles à l’oxydation et deviennent bruns ou foncés à l’exposition de l’air. Ils sont
solubles dans les solvants basiques, mais leur oxydation est facilitée en milieu alcalin.
Figure 1.8: phénols simples du bois (C6-C1 et C6-C2) (d’après Traoré 2009).
1.3.4.1.2 Les flavonoïdes
Les flavonoïdes sont parmi les composés les plus étudiés des métabolites secondaires et
représentent le plus grand groupe de composés phénoliques présents dans les végétaux
(Raven et al.2000). Les flavonoïdes de structure générale C6-C3-C6, se divisent en
plusieurs familles présentant chacune un squelette bien différent. À l’intérieur de chaque
famille, on observe des variations de structure portant principalement sur le degré
d’hydroxylation, de méthoxylation et de glycosylation de chaque cycle. Ces fluctuations
sont à l’origine des propriétés physico-chimiques et biologiques, attribuées à ces composés
(Macheix et al.2005). Les principales familles des flavonoïdes sont : les flavanes, les
flavones, les flavanones, les isoflavones, les chalcones et les aurones (Figure 1.9).
Les composés les plus impliqués dans la coloration des plantes sont les flavonoïdes. Ainsi,
la couleur caractéristique de certains bois, comme Pterocarpus santallin, Pterocarpus
indicus ou Pterocarpus soyauxiiest due aux flavonoïdes. La santé humaine est l’un des
domaines dans lequel les flavonoïdes sont les plus utilisés à cause des propriétés
antioxydantes que possèdent les végétaux (fruits, légumes, tubercules…). Les flavonoïdes
sont également très utilisés en cosmétique et participent à la lutte contre le vieillissement
cutané en tant que composés antioxydants. Ils limitent l’accumulation des formes actives de
17
l’oxygène très réactives et protègent les protéines de la peau (collagène et élastine)
(Macheix et al. 2005).
Figure 1.9: Structure des différentes familles des flavonoïdes (d’après Traoré 2009).
1.3.4.1.3 Les stilbènes, les lignanes et les acides cinnamiques
L’abondance en stilbènes et en lignanes est fonction de l’espèce. Leur toxicité varie selon
leur structure, mais également selon le type de souches bactériennes ou fongiques étudiées
(Lee et al.2005). On attribue aux stilbènes (figure1.10) un rôle fongicide et de protection
contre les insectes. Les stlilbènes sont également très importants pour la résistance aux
champignons de pourriture du bois.Des recherches sur la biosynthèse des stilbènes par
irrigation de jeunes plantes plants ont été réalisées pour conférer aux bois une meilleure
résistance à la biodégradation avec des résultats très intéressants (Norin 1981). Certains
stilbènes, comme la pinosylvine et ses formes mono ou diméthylées, isolés à partir de Picea
glauca, Pinus banksianat ou de Pinus resinosa inhibent fortement la croissance des
pourritures blanches comme Trametes versicolor, Phanerocheatea chysoporium, alors que
18
leurs effets sur des pourritures brunes comme Neolentinus lepideus, Gloeophyllum
trabeum, et Postia placenta seraient moins marqués (Celimene et al.1999).
Figure 1.10: Stilbènes isolés de feuillus et de résineux (d’après Traoré 2009).
Les stilbènes sont également très utilisés en pharmacologie. Le resvératrol par exemple,
possède des propriétés anticancéreuses et cardioprotectrices. Contrairement aux lignines,
les lignanes sont des composés ayant une activité optique. Les lignanes font partie du
système de défense chimique de la plante et sont traditionnellement considérés
principalement comme des métabolites secondaires du duramen (Stevanovic et
Perrin 2009). On extrait facilement les lignanes du bois au méthanol. Comme la plupart des
composés phénoliques du bois, les lignanes sont dotés des propriétés antioxydantes et
antifongiques (Lee et al.2004).
Les acides cinnamiques possèdent une structure du type C6-C3. Les composés les plus
fréquents sont l’acide p-coumarique, l’acide caféique, l’acide cinnamique, (figure1.11). Ils
peuvent se définir en termes simples comme des molécules synthétisées par les végétaux et
présentent des propriétés antifongiques antioxydantes et antiseptiques. Ils sont surtout
utilisés en cosmétique et sous forme d’ester, dans la fabrication des parfums, mais en tant
qu’exhausteur de goût. Durant la période précolombienne, l’acide cinnamique a servi dans
le processus de momification.
19
Figure 1.11: Quelques dérivés de l'acide hydroxycinnamique
(d’après Stevanovic 2014a).
1.3.4.1.4 Les tanins hydrolysables et tanins condensés ou proanthocyannidines
Le terme tanin a été longtemps utilisé pour caractériser des extraits des végétaux riches en
composés phénoliques. On définit les tanins comme des composés phénoliques solubles
dans l’eau, dont la masse molaire se situe entre 500 et 3000. Les tanins présentent des
réactions caractéristiques des phénols, et sont capables de précipiter les alcaloïdes, la
gélatine et les autres protéines. Ces composés ont donc été caractérisés plus par leur action
tannante vis-à-vis des protéines que par leur structure chimique (Ossipov et al. 2001). En
fonction de leur structure chimique, les tanins peuvent être divisés en deux groupes : les
tanins hydrolysables et tanins condensés (figure1.12). Les tanins hydrolysables sont des
acides galliques et hexahydroxydiphénique et leurs dérivés. On les classe en deux
catégories (Stevanovic et Perrin 2009) :
Les gallotanins qui libèrent par hydrolyse de l’acide gallique accompagné des
dérivées galloylés ;
Les ellagitanins qui libèrent par hydrolyse de l’acide gallique accompagné de ses
dérivés polycycliques : acide éllagique hexahydroxydiphénique, valonique. Etc.
20
Figure 1.12: Structure des différents tanins condensés (d’après St. Pierre 2012).
Alors que les tanins condensés sont présents dans la plupart des plantes vasculaires, les
tanins hydrolysables sont limités aux dicotylédones. Le développement considérable de ces
produits naturels avait atteint l’Afrique du Sud, principalement au Natal par la mise en
place de plantations d’Acacias d’extraire le tanin de leurs écorces (Savard et Guinet 1954).
C’est donc sous le nom écorces de wattles que l’on désigne les écorces de diverses variétés
d’Acacias originaires d’Australie et introduites en Afrique du Sud et au Kenya. Ces écorces
séchées à l’air renfermaient environ 30 à 40 % de tanins, principalement des catéchines
(Savard et Guinet 1954). Dans une autre étude menée par Doat (1978), l’auteur indique que
près de la moitié des échantillons de bois des espèces tropicales testées ne contiennent
pratiquement pas de tanins. Le Bilinga (Nauclea diderrichii), le Limba (Gilbertiodendron
dewevrei), le Fraké (Terminalia superba), l’Eucalyptus (Eucalyptus globulus) et le
Parasolier (Musanga cecropioides) figuraient parmi les bois tropicaux testés par cet auteur.
En revanche, cet auteur rapporte que les écorces de ces espèces tropicales contenaient des
teneurs en extraits à l’eau nettement plus élevées que celles de leur bois. Les teneurs des
extraits totaux variaient entre 7 et 37 % et les quantités de tannins entre 5 et 10 %
notamment pour le Dabéma (Piptadenia africana). Les tanins condensés sont des phénols
21
plus ou moins réticulés appelés aussi proanthocyanidines. Ils sont constitués principalement
d’un assemblage complexe de catéchine et d’épicatéchine.
Le principe permettant la détermination des concentrations en proanthocyanidines est basé
sur une conversion des tanins polymérisés en composés simples de cyanidine à une
absorbance marquée dans le domaine visible du spectre électromagnétique permettant leur
quantification par spectrophotométrie. Les tanins condensés sont des polymères
d’unités flavane-3-ols, comme la catéchine. Elles sont liées entre elles par des liaisons C4-
C8 ou C4-C6. Ces tanins, contrairement aux précédents sont assez résistants à l’hydrolyse.
Les tanins condensés ou proanthocyanidines possèdent des effets anti-inflammatoires,
antiallergiques et antiulcéreux (Scalbert et al. 2005). Ces composés sont aussi dans le vin et
lui confèrent des effets cardioprotecteurs.
Les tanins condensés et les flavonoïdes ont la même origine biosynthétique basée sur le
métabolisme des phénypropanoïdes et présentent une structure C6-C3. Ce métabolisme est
un métabolisme secondaire, spécifique au règne végétal dont la nature varie en fonction des
espèces végétales. Ces composés secondaires sont impliqués dans des fonctions diverses
telles que la fertilité, la pigmentation et la protection contre les attaques des
microorganismes (Macheix et al. 2005). Les composés phénoliques sont aussi importants
dans divers domaines des sciences, pharmaceutiques, cosmétiques et nutraceutiques. De
manière générale la valorisation de ces composés est bénéfique pour l’espèce humaine. Les
extractibles sont utilisés comme anti-inflammatoires, antimicrobiens et comme
compléments alimentaires ou antioxydants.
1.3.4.2 Les composés terpéniques des arbres
Les terpènes et les phytostérols (figure 1.13) sont largement répandus dans les arbres
forestiers, mais les conifères constituent les sources les plus abondantes des composés
terpéniques. Le rôle des terpènes dans la défense contre les microorganismes, ainsi que leur
importance pour la résistance générale aux maladies est bien connue (Stevanovic et
Perrin 2009). Parmi ces substances chimiques, on retrouve les triterpènes qui sont des
composés se présentant le plus souvent sous forme polycyclique (pentacyclique).Mais on
22
trouve aussi des triterpènes non cyclique comme le squalène. Cette dernière molécule a été
identifiée dans le bouleau jaune par Lavoie et Stevanovic (2006). Le bétuniol, responsable
de la teinte blanche de l’écorce du bouleau blanc (Betula papyrifela) et le lupéol sont
également des constituants majeurs de l’écorce du bouleau jaune. Les triterpènes sont aussi
présents dans les bois tropicaux puisque les amyrines ont été identifiés dans la résine et
dans le bois de l’Okoumé (Aucuméa klaineana), une espèce endogène du Gabon
appartenant à la famille des Burseraceae (Minkué M’Eny 2000, Medzegue 2007).
Figure 1.13: Structures des composés terpéniques(a)Ursolic acid; (b) Betulinic acid;
(c) Stigmasterol; (d) Lupeol (d’après Kumar et Mishra 2015).
Il est important de noter aussi que les constituants majeurs des extraits lipophiles de
différents tissus de bouleau jaune sont tous des molécules bioactives avec des propriétés
anti-flammatoires, anti-tumorales, anti-HIV rendant ainsi leur extraction très intéressante
(Krasutsky 2006).
1.4 Étude des propriétés physico-mécaniques et chimiques du bois
1.4.1 Propriétés physiques
Les caractéristiques qui entrent dans cette catégorie sont nombreuses. La présente étude
analyse la variabilité de la masse volumique et celle du retrait. Ces caractères sont
essentiels pour juger de la qualité du bois et de son classement pour un usage donné.
23
1.4.1.1 La masse volumique
La masse volumique peut être définie comme la quantité massique de la matière ligneuse
contenue dans le volume d’un bois donné. Cette propriété physique représente l’une des
caractéristiques de base pour classer le matériau bois et son évaluation assez facile en fait
un critère qualitatif de choix. Panshin et de Zeeuw (1980) soulignent que les propriétés
mécaniques et physiques du bois sont étroitement liées à sa masse volumique. La
figure 1.14 montre pour le bois d’épinette noire la relation entre le module d’élasticité en
direction longitudinale (MOE) et la masse volumique.
Figure 1.14: Variation du module d'élasticité longitudinale du bois d’épinette noire en
fonction de la masse volumique basale (d’après Rycabel 2007).
La masse volumique du bois varie considérablement d’une espèce à l’autre, au sein d’une
même espèce et surtout à l’intérieur d’un même individu (de bas en haut et du centre vers la
périphérie), d’une provenance à l’autre et même à l’intérieur de la même provenance (Singh
1987). Elle varie également selon les conditions de croissance, de la moelle vers l’écorce,
en fonction de la hauteur dans l’arbre et selon le type de bois (état de maturité du bois)
(Panshin et de Zeeuw 1980). Elle peut aussi varier entre l’aubier et le duramen.
24
Selon Woodcock et al. (2000), la masse volumique des espèces est faible dans les
environnements humides tropicaux et est plus élevée là où les conditions sont plus sèches.
En plus des effets de l’environnement, la masse volumique peut varier en fonction de la
provenance et/ou de la famille dans la provenance (Zobel et Jett 1995). Une étude sur les
feuillus tropicaux a démontré des différences significatives chez certaines espèces dont
l’âge variait entre 6 et 10 ans. Ces différences établies à la suite d’une analyse de variance
montraient que les caractères étudiés variaient en fonction de l’âge et des conditions de
croissance. Concernant la variabilité intraspécifique de la masse volumique dans les
espèces tropicales, Wiemann et Williamson (2002) indiquent que celle-ci est plus forte chez
les feuillus tropicaux que chez les essences des climats tempérés.
Pour des besoins de clarté, rappelons que les corps poreux et hygroscopiques comme le
bois et l’écorce présentent au moins trois définitions assez différentes de la masse
volumique :
La masse volumique anhydre (D0) exprime le rapport de la masse au volume de
l’échantillon à l’état anhydre.
0
00
V
MD (1)
Où
M0 : Masse de l'échantillon anhydre (kg)
V0 : Volume de l’échantillon anhydre (m3).
La masse volumique à une teneur en humidité donnée (DH) donne le rapport de la
masse au volume de l’échantillon à cette teneur en humidité H.
H
HH
V
MD (2)
Où :
MH : Masse de l'échantillon humide (kg)
VH : Volume de l’échantillon humide (m3)
25
Par ailleurs certains auteurs tels que Kollmann et Côté (1968) donnent la masse volumique
humide comme étant le rapport de la masse anhydre au volume l’échantillon à cette teneur
en humidité H.
La masse volumique basale (Db) présente le rapport de la masse anhydre (M0) à son
volume de l’état de saturation (Vs) de l’échantillon.
S
ob
V
MD (3)
Où :
M0 : Masse anhydre de l’échantillon (kg)
Vs : Volume saturé de l’échantillon (m3).
En dehors des autres méthodes de classement des bois tropicaux, les utilisateurs se servent
du tableau 1.2 établit par le centre de coopération internationale en recherche agronomique
pour le développement (Cirad).
Tableau 1.2: Catégorisation de la masse volumique (kg/m3)
des bois tropicaux (d’après Gérard et al. 1998).
Masse volumique (MV) Catégorie de bois
MV < 500 Bois très léger
500 < MV < 650 Bois léger
650 < MV < 800 Bois mi-lourd
800 < MV < 950 Bois lourd
950 > MV Bois très lourd
1.4.1.2 Le retrait
Le retrait est la propriété physique qui sert à évaluer la stabilité dimensionnelle et par le fait
même, le comportement du bois au séchage (Skaar 1998). Le retrait est affecté par plusieurs
facteurs incluant la teneur en humidité, la masse volumique, la structure anatomique, les
extractibles, les constituants structuraux, l’effort mécanique et la proportion du bois
juvénile (Tsoumis 1991, Jodin 1994). Le retrait apparaît dès que le bois vidé de toute l’eau
26
libre commence à se détacher de l’eau liée des parois cellulaires. L’humidité devient alors
inférieure au point de saturation des fibres (PSF). Ce dernier est de l’ordre de 30 % et se
situe en général en dessous de 25 % pour la plupart des bois tropicaux. Dans ce sens, deux
types de retraits sont généralement évalués, les retraits linéaires et volumique. Compte tenu
de l’anisotropie du bois, trois directions de retrait linéaire sont considérées, les directions
radiale, tangentielle et longitudinale.Les changements des dimensions varient selon la
direction considérée (Goulet et Fortin 1975). Ces retraits suivent un ordre de grandeur : le
retrait tangentiel (βT) qui est environ le double du retrait radial (βR), lequel est largement
supérieur au retrait longitudinal (βL). Ils sont déterminés à partir des équations suivantes :
100xd
dd
US
UoUSU
(4)
100xd
dd
US
UHUSUH
(5)
Avec :
U : Coefficient de retrait total, suivant la direction U (%)
UH : Coefficient de retrait, de la saturation jusqu'à la teneur en humidité H,
suivant la direction U (%)
duh : Dimension de l'échantillon à la teneur en humidité H (mm)
duo : Dimension correspondante à l'état anhydre (mm)
dus : Dimension correspondante à la saturation (mm)
Il existe une relation approximative (1 % près) qui exprime le retrait volumique (βv) en
fonction des retraits directionnels (tangentiel, radial et longitudinal):
RTLRTV (6)
En outre, comme présenté à la figure 1.15, plusieurs auteurs ont rapporté que le retrait du
bois est souvent plus élevé à mesure que la masse volumique augmente, mais cette relation
varie selon l’espèce (Siau 1984, Skaar 1988, Koubaa et al.1998). Ceci est dû à une plus
grande quantité de matière ligneuse qui se traduit par une plus grande épaisseur des parois
cellulaires (Tsoumis 1991, Bowyer et al.2003).Il est également mentionné que le bois
27
parfait contenant des extraits a un retrait plus faible que celui de l’aubier de la même espèce
(Panshin et Zeeuw 1980, Tsoumis 1991).
Figure 1.15: Relation entre la densité et le retrait volumique des principaux bois
commerciaux africains (d’après Gérard et al. 1998).
L’anisotropie de retrait, définit principalement par le rapport entre le retrait tangentiel et le
retrait radialdonne une indication de l’importance des déformations qui peuvent apparaître
lors du séchage en dessous du point de saturation des fibres (Charron et al. 2003). Le
tableau 1.3 présente la classification établit par le Cirad pour retraits tangentiel et
radialdesbois tropicaux.
Tableau 1.3: Classification des retraits directionnels des bois tropicaux africains
(Gérard et al. 1998).
Le retrait longitudinal est généralement considéré comme négligeable par rapport deux
autres. Il demeure néanmoins que dans le cas du bois juvénile et du bois de compression, le
retrait longitudinal qui alors anormalement élevé peut avoir une influence notable sur les
variations dimensionnelles des sciages au séchage.
Retrait tangentiel (βt) Retrait radial (βr) Catégorie de retrait
< 6,5 % < 3,8 Retrait faible
6,5 % < βt< 10 % 3,8 % < βr< 6,5 % Retrait moyen
> 10% > 6,5% Retrait fort
28
1.4.2 Propriétés mécaniques du bois
La connaissance des propriétés mécaniques d’une espèce de bois donnée est à la base de
son utilisation adéquate. Il est donc important de connaître les contraintes admissibles et les
déformations susceptibles des pièces de bois soumises à divers types de sollicitations. Le
module d’élasticité est l’une des propriétés mécaniques importantes pour caractériser un
matériau. Il définit la proportionnalité entre la charge et la déformation et détermine ainsi la
rigidité du bois, son aptitude à résister à la déformation induite par une charge.Un corps
soumis à des efforts externes de compression ou de traction développe des contraintes
internes σ qui s’accompagnent des changements de dimensions appelés déformations du
corps ε.
σ =F
𝐴 (7)
=L
𝐿0
𝐿1−𝐿0
𝐿0 (8)
Où
F : Force appliquée (N);
A : Section d’application de la force (mm2);
L0 : Longueur initiale (mm);
L1 : longueur après application de la charge (mm).
En nous limitant au cas unidimensionnel, nous obtenons des équations simples à travers la
loi de Hooke : 𝜎 = 𝐸 et = 𝑆𝜎 (9)
Où
E est le module d’élasticité (MPa), la déformation relative (mm/mm) et S le module de
complaisance (MPa-1). La contrainte σ (MPa) et la déformation ε suivent une relation
linéaire et proportionnelle qui caractérise le domaine élastique du matériau jusqu’à une
limite (Figure1.16) appelée « contrainte à la limite d’élasticité ».
29
Figure 1.16: Relation contrainte vs déformation
(adapté de Panshin et de Zeeuw 1980).
Ce domaine définit une quantité d’énergie que la pièce est capable d’absorber avant une
quelconque altération dans la structure interne. Au-delà de ce domaine élastique, la relation
contrainte-déformation cesse d’être linéaire. Il se produit alors une déformation résiduelle
qui demeure permanente quand la contrainte cesse. Cette déformation caractérise le
comportement plastique du matériau appelé domaine plastique. Dans cette région, le
matériau subit des altérations dans sa structure interne ce qui conduit à la rupture si la
charge continue au-delà d’une contrainte limite dite limite de rupture. La contrainte
élastique sépare ainsi la région élastique et la région plastique. Ainsi, le bois en raison de sa
structure anatomique présente un comportement mécanique différent selon la direction
sollicitée. Le bois un comme matériau anisotrope par opposition aux matériaux isotropes.
L’axe longitudinal est plus résistant, suivi de l’axe radial et de l’axe tangentiel. Ceci résulte
du fait qu’environ 90 % des cellules constructives du bois sont orientées verticalement
contre 10 % orientées horizontalement (les cellules de rayons).
Dans une étude sur les bois tropicaux, Hernández (2007) rapporte des valeurs du module
d’élasticité en compression axiale plus élevées que celles trouvées à partir des bois des
régions tempérées.Le module d’élasticité peut être évalué soit mécaniquement (méthode de
référence) à l’aide des bancs d’essai soit par la méthode acoustique dite non destructive.
30
Cette dernière est basée sur la propagation des ondes vibratoires et le module déterminé
acquière le nom de module d’élasticité dynamique. Le classement du module d’élasticité
des bois tropicaux s’effectue sur la base des grandeurs fournies par le Cirad au tableau 1.4.
Tableau 1.4: Classification du module d'élasticité des bois tropicaux africains
(d'après Gérard et al. 1998).
EL (GPa) Qualité du module
EL < 10 GPa Module faible
10 GPa<EL< 15 GPa Module moyen
EL>15 GPa Module Élevé
Le tableau 1.5 indique les valeurs des propriétés physiques et mécaniques des essences
commercialisables africaines et particulièrement celles de la même appartenance botanique
telle que Tessmania africana (Césalpiniacées).
Tableau 1.5: Propriétés physico-mécaniques à 12% H de quelques bois tropicaux
africains des Césalpiniacées (d'après Gérard et al. 1998).
Essences commercialisées
Masse
volumique
(kg/m3
Retraits
(%)
Propriétés
mécaniques
(MPa)
βT βR βV EL σcmax
Limbali (Gilbertiodendron dewevrei) 880 9,0 4,7 13,9 14 500 72
Tola (Gossweilerodendron balsamiferum) 580 5,5 2,4 7,7 8800 37
Gombé (Didelotia africana) 690 8,6 4,8 13,0 11600 54
Andoung (Monopalanthus letestui
pellegrin)
650 8,3 4,4 11,8 12700 50
Bilinga (Nauclea diderrichii) 890 7,5 4,7 12,3 16300 76
Doussié (Afzelia bipindensis) 880 8,0 4,4 13,3 13700 74
Mouvingui (Distemonanthus
benthamianus)
850 3,6 5,6 11,0 11900 64
Bubinga (Guibourtia tessmannii) 950 7,9 5,1 13,1 16300 76
Faro (Daneillia Klainei Pierre) 650 6,5 3,5 14 7700 36
31
1.4.3 Propriétés chimiques
La revue de la littérature ne donne que très peu d’indications sur la composition chimique
des bois tropicaux africains (Safou 2005). Toutefois, on note des données compilées par
Rowell (1984) dans son ouvrage consacré aux bois durs " The chemistry of solid wood ”.
Ces données indiquent les pourcentages des composés structuraux du bois ainsi que celles
des extraits totaux de quelques essences de bois du Mozambique et du Ghana
principalement. On note cependant que, pour la plupart, ce sont des bois durs riches en
cellulose. Le tableau 1.6 résume la composition des principaux constituants chimiques des
bois tropicaux du Gabon et des pays du bassin du Congo. L’objectif visé par la présentation
de ce tableau est de donner une idée de la composition chimique moyenne des bois
tropicaux africains sans perdre de vue que de nombreuses essences n’ont pas encore fait
l’objet de recherche en ce sens et pourraient certainement sortir des limites présentées dans
ce tableau.
Tableau 1.6: Teneurs des principaux constituants chimiques des bois tropicaux
africains (d'après Gérard et al. 1998).
Essences
Cellulose
(%)
Hémi-
celluloses
(%)
Lignine
Klason
(%)
Extractibles
(%)
Alcool
benzène
Eau
Limbali (Gilbertiodendron dewevrei) 41,7 15,2 35,5 0,9 1,2
Tola (Gossweilerodendron balsamiferum) 39,7 17,9 28,3 10 1,7
Izombé (Testuelea gabonenis) 35,2 14,2 35,2 - 1,9
Gombé (Didelotia africana) 41 18,1 33,0 1,7 1,6
Bilinga (Nauclea diderrichii) 42,1 13,8 33,9 5,8 2,3
Contrairement aux feuillus tempérés qui ont un pourcentage d’hémicelluloses élevé
(30,0 ±2 %), on observe que les feuillus tropicaux sont moins abondants en hémicelluloses,
mais présentent des teneurs en lignines plus concentrées avec plus de 35,5 % comme dans
le cas du Limbali (Gilbertiodendron dewevrei). Les extraits totaux et la cellulose ont
également des teneurs assez élevées de manière générale.
32
1.5 Facteurs de variation des propriétés du bois.
Par son origine biologique, le bois est un matériau très variable, c’est-à-dire que ses
caractéristiques varient aussi bien dans la même espèce et à l’intérieur de l’arbre. Cette
variation rend l’utilisation du bois plus complexe. La variabilité de la qualité du bois a
plusieurs origines que l’on peut classer en deux grandes catégories :
Variation liée aux facteurs intrinsèques ;
Variation liée aux facteurs externes.
Les facteurs externes représentent toutes les variations du milieu qui induisent des
modifications de croissance d’un peuplement ou d’un individu dans l’espace (climat et
facteurs édaphiques qui s’exercent sur l’aire de répartition ou naturelle ou artificielle d’une
espèce) et dans le temps (par les variations climatiques annuelles locales et l’évolution des
peuplements). Quant aux facteurs intrinsèques, ils peuvent se diviser en deux catégories :
L’anisotropie du bois et
Le caractère génétique.
Mais quelle que soit la source de variabilité, la densité ou la masse volumique du bois,
expression de la structure anatomique (proportion et densité des tissus ligneux du bois) est
considérée en générale comme la variable physique explicative majeure de la qualité du
bois (Bowyeret al. 2003).
1.5.1 Définition de la qualité du bois
La qualité du bois est perçue différemment par les forestiers, les manufacturiers et les
consommateurs (Zhang 1997). Selon Jozsa et Middleton (1994), la qualité du bois est
l’ensemble de ses attributs qui font qu’il soit valable pour un usage donné. Ainsi, chaque
caractéristique du bois contribue ou peut contribuer à sa qualité en fonction de l’application
qu’on peut lui associer. Dans un cas, les critères de qualité peuvent être la masse
33
volumique, l’uniformité des cernes ou le bois sans nœuds, alors que dans un autre cas, la
qualité peut être attribuée à la proportion du bois final, le rendement en cellulose ou en
lignine.
1.5.2 Variation des propriétés physico-mécaniques du bois
En étudiant la variabilité de la masse volumique intra-arbre suivant la hauteur, Rycabel
(2007) montre que la masse volumique de l’épinette noire augmente beaucoup suivant la
hauteur de l’arbre de la souche vers la cime. Cet auteur réalise cette étude sur un site
densément peuplé et compare avec le bois récolté dans un autre site moins dense où on
observe peu de variation. La figure 1.17 présente la variation de la masse volumique basale
suivant le niveau de hauteur de la tige. Par ailleurs, dans leur étude sur les possibilités de
collage en mélange de plusieurs espèces tropicales, Guiscafre et Sales (1977) rapportent
que les caractéristiques mécaniques et les propriétés physiques, principalement le retrait,
varient peu d’une espèce à l’autre.Le coefficient de variation (COV) du retrait volumique se
situait entre 9 et 15 % respectivement pour le Makoré (Teighemella sp.) et le Sappelli
(Entandrophragma cylindricim). Le COV de la densité à 12 % (H) était de 6 % pour le
Makoré et le Sipo (Entandrophragma utile), de 7 % pour le Sappelli et de 8 % pour le
Figure: 1.17 : Variation de la masse volumique basale vs hauteur
dans l'arbre pour le bois d’épinette noire (d’après Rycabel 2007).
34
Tiama (Entandrophragma angolense). Concernant le module d’élasticité en compression
axiale, le COV variait entre 9 % et 14 % .
Plusieurs facteurs peuvent aussi expliquer ces différences, parmi lesquels, le taux de
croissance, la richesse du sol, la fréquence et la grosseur des nœuds, la proportion du bois
juvénile et du bois final, l’âge du peuplement ainsi que d’autres facteurs anatomiques
comme la longueur des trachéides et des vaisseaux (Alteyrac et al. 2006). Il est connu par
exemple que la fertilité du sol agit favorablement sur la densité des bois. Selon Jodin
(1994), il existe par exemple un effet stationnel très net sur la densité du bois de hêtre. Mais
il est connu que pour les résineux, l’augmentation du taux de croissance porte à diminuer la
densité du bois.Pour Wilkins et Papassotirious (1989), il existe une relation positive entre la
latitude et la variation des caractères anatomiques notamment dans le bois d’Acacia
melenoxylon.
Dans les bois tempérés, la littérature concernant la masse volumique est quelque peu
contradictoire, par exemple chez le pin gris, Singh (1987) conclut que la masse volumique
du bois est élevée à la base de l’arbre, diminue pour atteindre une valeur minimale à mi-
hauteur, puis augmente vers la cime. Par contre, Pronin (1971) a rapporté une diminution
de la masse volumique du bois de la base de l’arbre vers la cime. Dans une autre étude sur
le bois de pin sylvestre (Pinus sylvestris) Riesco et al. (2008) indiquent à leur tour que la
masse volumique varie de la base vers la hauteur de l’arbre.
La figure 1.18 montre la variation de la masse volumique basale en fonction de la hauteur
pour plusieurs autres espèces européennes alors que la figure 1.19 montre la variation de
lamasse volumique basale du bois en fonction de la hauteur dans les tiges d'Abies
balsamea, de Pinus contorta et de Picea mariana. À notre connaissance, aucune littérature
du genre n’est disponible sur les espèces tropicales indigènes.
35
Figure 1.18: Variation de la masse volumique basale de six espèces européennes
en fonction de la hauteur (adapté de Trendelenburg et Mayer-Wegelin 1955).
Figure 1.19: Masse volumique basale du bois en fonction de la hauteur
relative dans les tiges d'Abies balsamea, de Pinus contorta et de Picea
mariana (adapté de Heger 1974).
36
Peu d’études portant sur la variation axiale et radiale existent sur les bois tropicaux. Raison
pour laquelle, il nous paraît légitime de rechercher les variables explicatives de la
variabilité intra-arbre du bois de Wamba.Le comportement mécanique résulterait
directement de l’organisation structurale de la matière ligneuse, mais chaque essence est
caractérisée par son plan ligneux et présente une expression particulière de ce plan ligneux.
Keunecke et al. (2007) indiquent que les caractéristiques anatomiques et le pourcentage de
rayons et la grande quantité des extraits jouent un rôle important dans le comportement
viscoélastique du bois.
Dans une étude sur la variation longitudinale des propriétés mécaniques du pin à encens
(Pinus taeda) issus des plantations aux États-Unis, Antony et al. (2011) trouvent des
différences significatives du module d’élasticité et du module de rupture entre les niveaux
de hauteur dans les différents sites de récolte des bois. Cette étude montre que dans la
plupart des cas, les propriétés mécaniques augmentent de la base vers la mi-hauteur pour
diminuer vers la cime. Les propriétés mécaniques et la stabilité dimensionnelle du bois sont
étroitement liées à l’angle des microfibrilles et plus celui-ci est important plus le bois
affiche de faibles valeurs de propriétés mécaniques dans la direction longitudinale. Ce qui
explique les faibles valeurs de module d’élasticité constatées dans le bois juvénile et dans le
bois de réaction (Huang et al. 2003). Mais en général, la différence entre le bois juvénile et
le bois mature est relativement faible pour les bois à pores diffus, comparativement au bois
à zones poreuses et surtout au bois des conifères (Zobel et Prague 1998). Dans son étude
sur l’influence de la densité de peuplement et de la hauteur de l’arbre sur les propriétés
physico-mécaniques du bois d’épinette noire (Picea mariana) (Mill.) B.S.P.), Alteyrac et
al. (2006) rapporte que la densité de peuplement et la hauteur dans l’arbre n’ont pas
d’influence significative sur le module d’élasticité ni sur le module de rupture.
Plusieurs travaux montrent cependant que les extractibles exercent un effet considérable sur
les propriétés du bois. Hillis (1971) indiquait que ces substances sont considérées comme
étant responsables de la qualité qui affecte la mise en œuvre du bois.La masse volumique,
37
la résistance mécanique, l’hygroscopicité, la perméabilité, l’inflammabilité ainsi que les
propriétés technologiques (l’usinage, le séchage, la finition) du bois seraient ainsi fortement
corrélées aux extractibles (Hernández 1989, Obataya et al. 1999, Matsunaga et al.2000). La
variabilité totale de la qualité intra-arbre du bois trouve donc toute son explication dans les
modifications des éléments anatomiques et chimiques liées au vieillissement de l’arbre et à
la variation de la largeur des cernes.
1.6 Durabilité des bois tropicaux
1.6.1 Définition de la durabilité naturelle
Le bois est un matériau potentiellement dégradable par les organismes lignivores du fait de
son origine biologique. En plus de bien connaître les propriétés physico-mécaniques,
l’étude de la durabilité naturelle du bois est très importante puisque cette caractéristique
implique un choix adapté des essences à utiliser et plus encore pour les espèces peu ou pas
connues. La longévité d’un arbre sur pied est assurée par des mécanismes de défense actifs
et passifs, celle du bois mis en œuvre n’est que la conséquence d’une défense passive
(Shigo 1984, Laks 1991). La résultante de cette défense passive face aux agressions
biologiques est communément appelée durabilité naturelle.
La durabilité naturelle très élevée que possèdent les quelques essences étudiées est liée à la
présence dans le bois d’extraits fongicides. La nature chimique et les teneurs en extraits
dans un arbre donné permettent d’expliquer les variabilités souvent observées lors de
l’étude de la résistance naturelle d’une essence (Deon et Schwartz 1988). Fortin et
Poliquin (1974) définissent la durabilité naturelle comme étant son degré de résistance à
l’état naturel à l’égard de toute altération d’ordre biologique, chimique ou physique. Ces
chercheurs indiquent cependant que la durabilité naturelle du bois réfère de façon générale
à sa résistance aux agents biologiques notamment les champignons, les insectes et les
xylophages marins. Chaque essence possède sa propre résistance selon l’agent biologique
concerné celle-ci varie en fonction de la hauteur dans l’arbre. C’est à la base que le bois est
le plus résistant (Dirol et Xavier 2001). Ces auteurs rapportent aussi que la concentration en
38
extraits est maximale chez les arbres plus âgés laissant supposant que les arbres jeunes sont
moins résistants.
1.6.2 Champignons lignivores
La pourriture est imputable à des champignons dits « lignivores » qui désagrègent la
cellulose ou la lignine du bois. Dans leurs recherches sur la durabilité des bois tropicaux
africains, Fortin et Poliquin (1974) mentionnent l’existence de quatre principaux types de
pourritures :
La pourriture brune : dite cubique est causée par des basidiomycètes (Coniophora
puteana, Gloeophyllum trabeum, Postia placenta, Antrodia sp, Trametes trabea…).
Leur mode d’attaque est caractérisé par une importante dégradation des
polysaccharides qui sont métabolisés. Dans ce cas, la lignine subit des altérations
partielles conduisant à un résidu amorphe. Au niveau cellulaire, la dégradation du
bois par ces champignons aboutit à une dégradation presque totale de la couche S2
des parois cellulaires (Lee et al. 2004, Anke et al. 2006). La phase ultime de
dégradation cause la perte complète des propriétés mécaniques du bois;
La pourriture blanche : est appelée pourriture fibreuse et les basidiomycètes
responsables sont : (Polyporus versicolor, Polystictus vesicolor, Polystictus
sanguineus, Antrodia sp…). Ces champignons attaquent aussi bien la lignine que les
polysaccharides, conférant au bois un aspect fibreux (Fortin et Poliquin 1974,
Martìnezet al.2005, Anke et al.2006).
La pourriture molle : elle est très importante en région tropicale, et se développe
dans des conditions d’humidité extrêmes. Les champignons responsables sont des
ascomycètes. Les espèces Chaetomium globosum et Chaetomium spp sont très
agressives aux bois tropicaux (Fortin et Poliquin 1974). Ces champignons sont
capables de dégrader les polysaccharides, la cellulose de préférence et parfois la
lignine (Martìnez et al.2005).
39
Le degré de résistance aux champignons, évalué à l’aide d’un test in vitro, est défini par la
perte de poids anhydre des éprouvettes exprimée en pourcentage par rapport au poids
anhydre initial (tableau 1.7).
Tableau 1.7: Classes de résistances aux champignons lignivores (NF-350-1 1994).
1Perte de masse par rapport au poids initial de l’échantillon 2Perte de masse par rapport à celle de l’échantillon témoin.
1.6.3 Variation de la durabilité des bois tropicaux
Plusieurs facteurs peuvent être à l’origine des variations observées dans la résistance
naturelle des bois. Ces variations sont le reflet par exemple du potentiel naturel génétique
de l’arbre et dans la moindre mesure des conditions de croissance. En effet, dans la
formation du bois, les cernes annuels plus anciens subissent dans des proportions variables,
une transformation à la fois physique et chimique de l’aubier qui devient bois parfait ou
duramen.
L’aubier contient des substances de réserve, comme l’amidon, qui contribuent à le rendre
peu résistant. On retient de manière générale que tous les aubiers sont considérés comme
périssables. Mais Fougerousse (1960) indique qu’au sein des bois duraminisés, la résistance
aux pourritures est maximale dans les zones les plus proches de l’aubier et minimale dans
les zones les plus proches du cœur. Selon cet auteur, les substances extraites à l’eau
Classe de
durabilité
Descriptif Perte de masse1
absolue x (%)
Perte de masse2
relative xr (%)
1 Très durable X ≤ 5 Xr ≤ 0,15
2 Durable 5 <X ≤ 10 0,15 < Xr ≤ 0,30
3 Moyennement durable 10 <X ≤ 15 0,30 < Xr ≤ 0,60
4 Peu durable 15 <X ≤ 30 0,60 < Xr ≤ 0,90
5 Non durable X > 30 Xr> 0,90
40
bouillante sont en grande quantité près de l’aubier et minimale près du cœur. Ces propos
ont naturellement été contredits par d’autres auteurs qui ont montré que la durabilité est
plus importante dans le duramen que dans l’aubier. Le duramen est un bois qui a subi
plusieurs transformations physiques : obturation de certains éléments comme les vaisseaux
par des excroissances appelés thylles, incrustation des parois cellulaires, fermetures des
ponctuations qui avaient un rôle de filtre dans l’aubier. Le duramen acquiert de ce fait des
substances chimiques toxiques pour les agents biologiques comme les tanins (Dirol et
Xavier 2001).
Finlay cité par (Fougerousse 1960) rapporte que sur le Khaya ivorensis, la durabilité de ce
bois varie à la fois dans le sens longitudinal et dans le sens radial. Fouquet (2009) identifie
d’autres facteurs expliquant les différences de durabilité naturelle dans les bois tropicaux.
Cet auteur indique que la masse volumique et la proportion de lignine sont des paramètres
importants essentiels à la durabilité naturelle des bois. Plus elles sont élevées, plus la
durabilité est bonne. L’auteur ajoute aussi que des composés extractibles dans le bois jouent
un rôle très important dans la durabilité naturelle. De façon élargie, les composés
phénoliques ont un rôle central dans la protection du bois contre les champignons. Les
flavonoïdes empêchent les champignons de se développer, les lignanes peuvent être
répulsifs pour les termites ; les stilbènes sont inhibiteurs d’enzymes de certains
champignons alors que les terpènes et les phénols polymérisés jouent un rôle multiple
contre les agents biologiques (champignons et termites) (Stevanovic et Perrin 2009).
Leur teneur peut également varier dans l’aubier et le duramen. Minkué M’Eny (2000)
obtient dans l’aubier du bois d’Okoumé (Aukouméa klaineana) des pourcentages d’extraits
de 5 % solubles dans l’eau chaude dans l’aubier contre 3 % dans le duramen. D’autre part,
l’auteur trouve des teneurs en extractibles solubles dans l’éthanol-toluène de 3,7 % dans
l’aubier contre 1,48 % dans le duramen. Saha (2015) dans une étude de la caractérisation et
la valorisation des extractibles de cinq essences tropicales du Cameroun rapportent des
teneurs en extraits totaux de 7,8 % dans le duramen du Moabi (Baillonella Toxisperma)
solubles à l’éthanol-toluène contre 8,4 % solubles dans l’eau. Dans le duramen de
Movingui (Distemonanthus benthamaianus) l’auteur indique des taux d’extraits de 8,7 % à
41
l’éthanol-toluène contre 3,8 % dans l’eau chaude. Pour le duramen du Padouk (Pterocarpus
soyauxii), les concentrations correspondantes furent respectivement de 7, 8 % et de 4 %. Il
rapporte aussi que le bois de cœur du Tali (Erythriphleum ivorense) montre une solubilité
de matières extractibles de 8,5 % dans le mélange azéotropique et de 10 % dans l’eau
chaude. Des études menées sur d’autres essences tropicales ont rapporté des taux
d’extractibles très variables avec parfois de fortes teneurs de 20 à 22 % pour certains bois
(Huang et al.2009, Cheumani 2009).Aussi, une étude menée sur la durabilité du Dabéma
(Piptaneiastrum afriacanum) par Déon et al. (1980) a révélé que la variation de la
durabilité est très importante dans le sens radial après attaque des champignons lignivores,
se traduisant pour le duramen par une décroissance de l’extérieur vers l’intérieur de l’arbre.
Dans une étude autre sur la durabilité naturelle des bois tropicaux africains, Déon et
Schwartz (1988) ont testé les extraits de l’Okan (Cylicodisccus gabunensis), du Mukulungu
(Autranella congolensis), du Padouk (Pterocarpus soyauxii), du Doussié (Afzelia
bipindenis), du Tali (Erythophleum ivorense) et du Difou (Morus mesozygia) vis-à-vis
Poria sp, champignon de zone tropicale et Poria placenta, champignon de zone tempérée.
Les résultats ont montré que la résistance naturelle de ces essences est bien liée aux
extraits.Cependant, la durabilité naturelle du bois peut dépendre de plusieurs autres facteurs
de natures diverses : anatomiques, physiques, chimiques. Un certain nombre d’études
démontrent très clairement l’importance des composés naturels, dont les polyphénols
présents dans les parois cellulaires. L’étude menée par Déon et al. (1980) renseigne que
plusieurs molécules isolées dans certains bois tropicaux africains renferment des
polyphénols tels que le kaempférol et la naringénine qui assurent la résistance naturelle de
ces bois (figures 1.20 et 1.21).
Figure 1.20: Kaemférol identifié dans le bois de Doussié (Afzelia spp).
(d’après Deon et al. 1980).
42
Figure 1.21 : Naringénine identifié dans le bois de Doussié (Afzelia spp).
(d’après Deon et al. 1980).
En réalisant une revue bibliographique sur les essences gabonaises naturellement durables,
Edou Engonga (2006) rapporte que l’Iroko (Chlorophora excelsa Bentham), le Moabi
(Baillonella toxisperma Pierre), le Bilinga (Nauclea diderricchii) le Padouk (Pterocarpus
soyauxii) et l’Azobé (Lophira alata) sont des bois très résistants contre les champignons,
les insectes xylophages et les termites. De très nombreuses substances chimiques sont
présentes dans les espèces gabonaises et seraient responsables de leur durabilité naturelle.
Parmi ces substances on trouve notamment le Pstérostilbène (figure 1.22) identifié dans le
bois de Padouk (Pterocarpus soyauxii). Le bois de Moabi (Baillonella toxiperma)
renfermerait l’hydroxyuridine présenté à la figure 1.23.
Figure 1.22: Pterostilibène identifié dans le bois de Padouk (Pterocarpus
soyauxii)(d’après Edou Engonga 2006).
43
Figure 1.23 : Hydroxyuridine identifié dans le bois Moabi (Baillonella
toxiperma)(d’après Edou Engonga 2006).
Ces polyphénols sont pour la plupart, des flavonoïdes et jouent un rôle déterminant dans la
durabilité naturelle des bois présents au Gabon et dans les forêts du bassin du Congo. Ils
seraient également d’une grande importance dans divers domaines de l’industrie du bois et
notamment dans la chimie des médicaments. Le tableau 1.8 indique la résistance aux
champignons de quelques bois tropicaux.
La connaissance des propriétés de durabilité des bois est, au même titre que celle des
caractères anatomiques, physiques, chimiques et des propriétés mécaniques, un élément
essentiel à leur utilisation satisfaisante et rentable (Fougerousse 1960).
Tableau 1.8: Variation de la résistance aux champignons de quelques bois tropicaux
africains (d'après Gérard et al. 1998).
Espèces Très
durable
Durable Moyennement
durable
Doussié (Afzelia bipindensis) X
Tali (Erythriphleum ivorense) X
Padouk (Pterocarpus soyauxii) X
Limbali (Gilbertiodendron dewevrei) X
Bilinga (Nauclea diderrichii)
Okan (Cylicodisccus gabunensis) X
Tola (Gossweilerodendron balsamiferum) X
44
1.7 État de connaissances sur le Tessmania africana
Le Wamba est une essence tropicale des forêts du bassin du Congo (Maisonneuve et
Manfredini 1988). Cette appellation est admise dans l’ensemble des pays de la sous-région
d’Afrique Centrale. Le Wamba comporte trois variétés et fait partie de la famille botanique
des Césalpiniacées : Tessmannia lescrauwaetii, Tessmannia anormala et Tessamania
africana. Trois indices permettent facilement de les différencier en forêt. Il s’agit de leur
base, de leur écorce et de leur feuillage. Le Tessmannia africana a une base épaissie. Son
écorce est gris-foncé, fissurée verticalement, dure et cassante. Son aubier de couleur gris-
rose est bien différent de son duramen de couleur brun-rouge. Il existe peu de littérature sur
cette espèce. Le Wamba de type Tessmannia africana porte des fruits à gousses circulaires
et plates de cinq centimètres de diamètre recouverts de verrues en forme d’épines. Ces
fruits sécrètent une résine poisseuse incolore. Les graines générées par cet arbre vont de 1 à
4 par fruit et sont de couleur noire. Elles sont dures, aplaties et lisses. Les détails botaniques
sur les deux autres variétés sont disponibles dans le volume de Faure et Vivien (2011) «
Arbres et forêts tropicales ».
D’une manière générale, le Wamba est un grand arbre de diamètre situé entre 0,80 m et
1,30 m, pour une hauteur qui oscille entre 25 et 48 m. Son tronc est sans contreforts ni
épaississements considérables.Cette espèce selon le pays de provenance peut avoir une
appellation spécifique. Par exemple, au Gabon, il est connu sous le nom de Nkaga,au
Cameroun par Esingang, au Congo par Pamiel et en République Démocratique du Congo
par Wamba.L’appellation commerciale admise retenue par l’ensemble des pays du bassin
du Congo pour cette espèce est « Wamba ». Certains auteurs estiment que ce bois serait un
bois dur et que sa masse volumique se situerait entre 800 et 950 kg/m3 (Maisonneuve et
Manfredini 1988) pendant que (Faure et Vivien 2011) estiment qu’elle serait entre 1000 et
1100 kg/m3. Aucune revue de littérature n’existe actuellement sur ces espèces (Tessmania
spp.).
45
46
1.8 Hypothèses et objectifs de l’étude
Soleto (2006) estime qu’il y a peut-être plus de variabilité intraspécifique de la masse
volumique du bois dans les tropiques que dans les climats tempérés. Cet auteur trouve
nécessaire qu’un plus grand nombre de recherches soient réalisées pour en avoir une
meilleure idée. Outre la méconnaissance de la variation de la masse volumique, la
variabilité des propriétés intra-arbre des bois tropicaux est peu abordée et surtout pour les
espèces peu ou pas connues. En effet, plusieurs espèces de bois de la forêt équatoriale
gabonaise sont méconnues par les exploitants forestiers et autres intervenants. La
méconnaissance des propriétés essentielles à l'utilisation du bois de Wamba serait à
l’origine de l’hésitation des forestiers à les intégrer dans leur plan annuel d’opérations dans
leur plan d’aménagement. Cette situation pourrait à terme aboutir à un risque
d’appauvrissement ou même de raréfaction des essences dites phares.
Au regard de la croissance de la population gabonaise locale avec pour corollaire
l’augmentation de consommation du bois notamment dans l’habitat nécessite la promotion
de nouvelles essences alternatives. La présente recherche est entreprise dans le bût de
contribuer à une meilleure compréhension de la qualité du bois de Wamba à travers l’étude
de la variabilité intra-arbre de ses propriétés physico-mécaniques et chimiques de même
que sur la durabilité naturelle face à l’attaque fongique.
1.8.1 Hypothèses
Une variabilité intra-arbre des propriétés physico-mécaniques à la fois importante
dans les positions axiale et transversale (aubier - duramen) ;
Une teneur élevée en extractibles contribue à améliorer les propriétés physico-
mécaniques du bois ;
Une faible variabilité des principaux constituants structuraux ;
Une durabilité naturelle influencée par la nature des composés phénoliques.
47
1.8.2 Objectif général
L’objectif général de cette étude est d’évaluer la variabilité intra-arbre des propriétés
physico-mécaniques et chimiques de l’espèce Tessmania africana ainsi que les
interrelations entre ces propriétés.
1.8.3 Objectifs spécifiques
À partir de trois niveaux de hauteurs et de deux positions radiales (aubier-duramen), l’étude
vise à :
Déterminer la structure anatomique (longueur de fibres, diamètre de vaisseaux,
proportion de vaisseaux) ;
Déterminer les propriétés physiques et mécaniques (masse volumique, retrait,
module d’élasticité et contrainte maximale à la compression longitudinale) ;
Mesurer la teneur en constituants structuraux, extraits totaux, composés
phénoliques, triterpéniques et constituants inorganiques ;
Déterminer la durabilité naturelle du bois vis-à-vis de sa résistance aux
champignons de pourritures brune et blanche ;
Comparer la variabilité intra-arbre (ANOVA) en tenant compte des paramètres
étudiés.
48
49
Chapitre 2 : Matériel et méthodes
2.1 Matériel
2.1.1 Échantillonnage
Le matériel expérimental provient essentiellement de deux arbres les plus représentatifs des
dimensions commercialisables prélevés en mai 2012 dans la concession forestière sous
aménagement durable de la compagnie John-Bitar Co. Ltd située à Otoumbi dans le
département de l’Abanga Bigné (Ndjolé). Les figures 2.1 (a) et 2.1 (b) illustrent
respectivement l’aspect du bois sous écorce de Tessmania africana et l’allure du tronc
d’arbre en forêt.
(a)
(b)
Figure 2.1: (a) Aspect du bois sous écorce de Tessmania africana;
(b) Allure du tronc d’arbre en forêt.
Les diamètres des arbres prélevés dans le cadre de notre étude sont les suivantes :
Arbre 1 : DHP1 :0,90 m, longueur totale du tronc : 24,3 m ;
Arbre 2 : DHP2 :0,60 m, longueur totale du tronc : 18 m.
50
2.1.2 Découpage des billons et préparation des échantillons
La phase de prélèvement des billons à trois niveaux de hauteur a été effectuée suivant un
protocole préalablement établi tel que présenté à la figure 2.2a à l’aide d’une tronçonneuse
commerciale. Ainsi, un billon de 1 m de longueur fut prélevé à hauteur de poitrine (HP),
mi-hauteur (MT) et sous la cime (SC). De chaque billon, un plateau central de 12 cm
d’épaisseur fut découpé (figure 2.2b).
(a)
(b)
Figure 2.2: (a) Prélèvement longitudinal des billons;(b) Prélèvement des plateaux.
Ces plateaux préalablement identifiés par un numéro ont été enduits d’une solution
antiseptique CH3 BR d’une concentration de 50g/m3pendant 20 h à 30° C. À leur arrivée à
l’Université Laval, lesdits plateaux de bois présentaient des gerces en surface du fait d’un
préséchage des surfaces suite à des mauvaises conditions de stockage. Nonobstant cet
inconvénient, une fois au Canada, les plateaux de bois ont été conservés dans les
congélateurs du Département des sciences du bois et de la forêt de l’Université Laval
51
jusqu’au début de la préparation des échantillons à l’automne 2013. Tout au long du texte,
les acronymes suivants seront utilisés. Pour l’arbre numéro 1 on a :
HP1 : bois situé entre 1,3 et 2,3 m du sol ;
MT1 : bois compris entre 13,3 m et 14,3 m du sol ;
SC1 : bois situé entre 23 et 24 m du sol.
Pour l’arbre numéro 2 :
HP2 : bois situé entre 1,3 et 2,3 m du sol ;
MT2 : bois compris entre 8 m et 9 m du sol;
SC2 : bois situé entre 17et 18 m du sol.
La préparation des éprouvettes proprement dite a débuté par le rabotage des surfaces dans
le but non seulement d’éliminer la solution antiseptique enduite lors de l’envoi des plateaux
de bois au Canada, mais également d’enlever les gerces en fonction de leur profondeur dans
le bois. Par la suite, le matériel végétal a été corroyé dans le but de rechercher les
meilleures éprouvettes exemptes de tout défaut. Un premier équarrissage a donné lieu à des
baguettes de bois de dimensions brutes de 25 mm x 25 mm. Ces baguettes de bois ont été
par la suite conditionnées pendant une période de cinq semaines dans une chambre
climatisée, contrôlée à 20 °C et à 65 % d’humidité relative. Ceci pour disposer des
éprouvettes dont la teneur en humidité (H) serait entre 13 et 14%. Lors de cette phase de
séchage, des tests furent réalisés par des suivis réguliers de perte d’humidité des baguettes
de bois.
Un rabotage final par des passes successives de faible épaisseur avait permis d’obtenir
l’épaisseur finale de 20 ± 0,5 mm. Par la suite, les baguettes furent sectionnées en
éprouvettes de différentes longueurs en fonction de l’essai souhaité (figure 2.3). Une
sélection finale des éprouvettes fut alors effectuée pour ne garder que les échantillons
exempts de tout défaut (empreintes d’outils de coupe, nœuds, irrégularité du fil et des
52
cernes et piqûres d’insectes). Seules des anomalies mineures au niveau de la couleur et de
l’usinage
Figure 2.3: Schéma d’affectation des éprouvettes à partir
d’un bloc de bois donné.
furent tolérées. La figure 2.3 montre un schéma d’affectation des éprouvettes d’essai en
fonction du test à réaliser pour les propriétés physiques, mécaniques, chimiques et de
durabilité naturelle. Concernant l’étude des caractéristiques anatomiques, les échantillons
provenaient de l’aubier (A) et du duramen (D) du plateau hauteur de poitrine seulement.
2.2 Méthodes
2.2.1 Structure anatomique
Afin d’identifier la structure anatomique du bois du Tessamania africana des cubes de bois
de 1 cm d’arrête ont servi de matériel pour la réalisation des coupes minces à l’aide d’un
microtome. Ces cubes de bois ont été ensuite immergés et soumis à des cycles de vide
53
atmosphérique afin de les imprégner d’eau et les rendre plus faciles à couper. Des coupes
de 20 μm d’épaisseur furent prélevées sur chaque cube dans les plans radial, transversal et
tangentiel. Ces coupes minces ont subi une série de traitements dans l’eau de javel, l’alcool
et le toluène, avant d’être fixées sur une lame de verre avec une solution à bleu-toludine.
Plusieurs exemplaires ont été réalisés afin de s’assurer d’une meilleure qualité lors des
observations au microscope. En vue de compléter les données anatomiques, une analyse de
fibres a été effectuée par l’entremise de l’analyseur de fibres (FQA, OPTEST, Canada)
disponible au laboratoire d’anatomie du bois du Département sciences du bois et de la forêt.
Une première variable mesurée fut la longueur de fibres (length weight-weight mean):
LWW =∑ NI ILI
3
∑ NI ILI2 (10)
Où
Lww: longueur de fibre moyenne pondérée (length weight-weight mean);
N : nombre de fibres dans la classe LI;
LI : longueur moyenne des fibres dans classe LI(mm).
Une deuxième variable fut le diamètre moyen des vaisseaux. Enfin, la proportion des
vaisseaux a été obtenue à partir des échantillons (coupes minces) photographiés à l’aide
d’un équipement composé d’une caméra microscopique à haute résolution de type PL-A
686 microscope (DM-1000). Le traitement d’images a été réalisé à partir du logiciel
Wincell Pro 2004.
2.2.2 Propriétés physiques
2.2.2.1 Évaluation de la masse volumique et du retrait du bois
La masse volumique est fréquemment considérée comme le critère le plus déterminant pour
apprécier les propriétés mécaniques d’une essence (Jodin1994). Elle est évaluée en fonction
du taux d’humidité contenue dans le bois, soit à l’état vert ou au-dessus du point de
54
saturation des membranes (Db), après conditionnement à l’air ambiant (DH) et à l’état
anhydre (D0). Des essais préliminaires à différents temps de conditionnement ont d’abord
servi à mesurer la teneur en humidité des éprouvettes avant l’évaluation de la masse
volumique et du retrait.
La masse volumique basale a été obtenue en mesurant les dimensions dans les trois
directions structurales, ce qui a permis du même coup de déterminer les retraits linéaire et
volumique. Les cubes de bois de 20 ± 0,5 mm de côté ont d’abord été immergés et soumis
pendant trois jours à des cycles de vide et pression atmosphérique dans des dessiccateurs
afin de les imprégner d’eau au-delà de la saturation des membranes. La deuxième étape fut
de rechercher les dimensions de ces mêmes échantillons à une teneur en humidité proche de
13 % (H). Ainsi les éprouvettes furent disposées sur des grilles (figure 2.4a) pour séjourner
dans la chambre de conditionnement à 20 °C de température et à 65 % d’humidité relative.
Au terme d’une durée de quatre semaines, les éprouvettes avaient une masse plus ou moins
constante et une teneur en humidité entre 13 et 14 % (H). Après la mensuration des
échantillons, ceux-ci ont été gardés dans des sacs de plastique placés en vase clos au-dessus
d’une nappe d’eau. La troisième étape consistait à rendre les mêmes échantillons à l’état
anhydre. Pour ce faire, ceux-ci ont été conditionnés dans une étuve sous-vide (Model
285A) avec un sel desséchant (P2O5) au fond pendant quelques jours jusqu’à ce que leur
masse soit constante. La température visée était alors de 40 °C pour ne pas laisser
s’échapper les substances extractibles sous l’effet de la chaleur.
À toutes ces étapes, les principaux outils de mesure utilisés étaient essentiellement
constitués du micromètre de type Mitutoyo à une précision de ± 10-3 mm et d’une balance à
plateau à une précision de ± 10-3 g. Un gabarit en méthacrylate de méthyle spécialement
conçu pour le positionnement de l’éprouvette sous le micromètre fixé à une table en
aluminium a permis de relever les dimensions à partir des centres géométriques des
surfaces de celle-ci. Le gabarit a servi à marquer à l’aide d’un crayon indélébile, avant
l’imprégnation des éprouvettes, le centre géométrique de la surface de contact avec la tige
du micromètre d’un diamètre d’environ 5 mm (figure 2.4b). Avant chaque séance de
mesure et pour chaque groupe d’éprouvettes, la position zéro du micromètre était validée en
positionnant le plongeur sur la surface de la table en aluminium. Des mesures répétées de
55
dimensions sur une même éprouvette (20,114 mm ± 0,002 mm) ont permis d’évaluer
l’erreur maximale de mesure des retraits linéaires à ± 0,04 % (voir Annexe 1). Comme il
s’agit d’une erreur maximale, nous avons ainsi cru bon de présenter les résultats de retrait à
± 0,01%. Les mesures ont porté sur 180 éprouvettes à raison de 15 éprouvettes par position
radiale et longitudinale.Le fait
(a) (b)
Figure 2.4 : (a) Conditionnement des échantillons à 13 % d'humidité; (b) Échantillon,
micromètre et table de fixation.
d’effectuer la prise de mesure toujours au même point d’une condition d’humidité à l’autre
a conduit à une excellente reproductibilité de la mesure. Les équations (1), (2) et (3) des
pages précédentes furent utilisées pour calculer la masse volumique selon la condition
d’humidité du bois. Les retraits furent calculés à partir des équations (4), (5) et (6) vues
précédemment. L’évaluation des retraits longitudinal, radial, tangentiel et volumique fut
basée sur la norme [NF B51-005 1985] et [NF B51-006 1985] respectivement pour la
masse volumique et le retrait.
2.2.3 Propriétés mécaniques
Dans cette partie, seuls le module d’élasticité et la contrainte maximale en compression
longitudinale ont été étudiés à l’aide de 180 éprouvettes (15 éprouvettes conditionnées à
13-14% H pour chaque position). Le manque de matériel expérimental n’a pas permis
56
d’évaluer les propriétés mécaniques en flexion. La norme dédiée pour cet essai [NF B51-
007, 1985] indique des éprouvettes de 20 mm de côté et 60 mm de longueur avec une
tolérance de ± 0,5 mm (Hernández 1993). La machine à essai de marque MTS
Alliance RT/50 d’une charge de 50 kN (figure 2.5a) a servi aux essais de compression
longitudinale.
Figure 2.5: (a) Machine à essai mécanique; (b) Système de maintien
en équilibre de l'éprouvette et capteur de mesure de la déformation.
La procédure d’application de l’essai consistait à placer l’éprouvette au centre du dispositif
de la charge (figure 2.5b) et d’y exercer l’effort de façon continue à une vitesse d’environ
1mm/min jusqu’à écrasement de l’éprouvette. La durée de l’essai était de 1,5 à 2 minutes.
La déformation était mesurée dans la partie centrale de l’éprouvette à l’aide d’un capteur
LVDT monté sur un dispositif de fixation. La charge maximale est déterminée avec une
précision de ± 1 % comme indiqué dans la norme française. Des gabarits en acrylique ont
servi pour le positionnement et le centrage des éprouvettes (figure 2.5 b). Le calcul du
module d’élasticité se fait à partir du logiciel incorporé dans la machine à essai auquel on
fixe un seuil minimal de charge et un seuil maximal de déviation de la linéarité pour le
calcul de la pente. Quant à la charge maximale, la machine à essai la détectait
automatiquement suite un relâchement de l’effort de chargement.
(a) (b)
Échantillon de bois et capteur
de déformation
Gabarits de fixation en
acrylique
57
La machine à essai est reliée à un ordinateur par un câble IEE 1284. Le logiciel « Test
Works 4 » sert à l’asservissement de la machine et à la prise des données. Ce logiciel
d’acquisition de données a créé un fichier de données brutes de charges et de déformation.
2.2.4 Dosage des constituants chimiques du bois
Le dosage des éléments chimiques a débuté par la fragmentation et le broyage du bois, une
étape cruciale pour déterminer la composition chimique du bois. Les baguettes de bois
(figure 2.3) ont d’abord été déchiquetées au ciseau à bois pour faciliter le broyage d’une
part et éviter toute modification éventuelle des divers éléments chimiques par un
échauffement trop important de la machine lors de cette opération. Les fragments obtenus
furent ensuite introduits par petites quantités dans les deux broyeurs à marteaux. Cette
démarche est nécessaire pour obtenir une granulométrie convenable dont la fraction est
comprise entre 40 et 60 mesh, correspondant ainsi aux exigences de la norme
ASTM D1105 (1996) en termes de granulométrie pour quantifier le taux d’extrait du bois.
Enfin, la poudre recueillie a été tamisée et conservée dans les sacs de plastique identifiés
jusqu’au moment des essaischimiques. Le dispositif de broyage est présenté à la figure 2.6
(a) et la sciure recueillie à la figure 2.6 (b).
(a) (b)
Figure 2.6: (a) Dispositif de tamisage; (b) Poudre de bois.
58
Les essais chimiques ont débuté par la détermination des extraits totaux. À cet effet, deux
méthodes ont été utilisées en séquence, l’extraction au Soxhlet et l’extraction à l’eau
chaude. Ainsi, l’extraction totale constitue la somme de la teneur en extraits obtenue des
deux méthodes.
2.2.4.1 Teneurs en extraits totaux
2.2.4.1.1 Méthode d’extraction au Soxhlet
L’extraction de la poudre de bois a d’abord été effectuée au Soxhlet dans un mélange
éthanol anhydre-toluène (Stevanovic et Perrin 2009). L’extraction est effectuée de façon
continue pendant 6 h. Cela consiste à peser à l’état anhydre environ 20 à 25 g de sciure et la
déposer au fond de la cartouche de cellulose dans le tube central du Soxhlet d’extraction.
Un tampon de coton ferme alors la cartouche à son niveau supérieur. Le mélange éthanol-
toluène est obtenu dans un rapport de 1000 ml d’éthanol pour 427 ml de toluène
correspondant ainsi à un mélange azéotropique. Un échantillon de ce mélange est alors
versé dans un ballon de 250 ml préalablement taré avant de déposer celui-ci dans un
chauffe ballon (figure 2.7).
Le Soxhlet est un appareil en verre composé d’un système de réfrigérant à reflux et d’un
système de siphonnage. L’ensemble de ce dispositif est placé sous la hotte et ensuite porté à
Figure 2.7 : Extraction à l'éthanol-toluène au
Soxhlet.
Figure 2.8: Dispositif d'évaporation
sous-vide.
59
ébullition à 60° C. Ainsi, sous l’effet de la chaleur le solvant s’évapore du ballon puis se
condense au niveau du réfrigérant à reflux et tombe à compte-goutte sur la sciure engageant
aussitôt un équilibre de niveau de solvant liquide avec le siphon. La dernière goutte, qui va
rompre cet équilibre, entraîne automatiquement vers le ballon tout le solvant avec les
extraits dissous. Le solvant se condense une nouvelle fois au niveau du réfrigérant et le
cycle recommence.
À la fin de l’opération, le ballon contenant les extraits dissous dans le solvant est placé dans
un évaporateur rotatif sous vide (figure 2.8). Le solvant est ainsi évaporé et les extraits
restent collés sur la paroi interne du ballon. Après passage du ballon à l’étuve à 102 º C
durant 24 h suivi de 60 min de refroidissement dans le dessiccateur, la masse du ballon
avec extraits est déterminée. Ainsi, connaissant la masse du ballon vide et celle avec les
extraits, il est possible de calculer le pourcentage d’extractibles au mélange éthanol-toluène
par rapport à la masse du bois initiale à l’aide de l’équation suivante :
R (%)= (𝐌𝐞𝐱𝐭
𝐌é𝐜𝐡) x 100 (11)
Où
R : rendement de l’extraction au Soxhlet en %
Mext : masse de l’extrait après évaporation en mg ;
Méch : masse anhydre de l’échantillon de poudre de bois en mg avant extraction au Soxhlet;
Chaque extraction a été faite à raison de trois répétitions pour chaque type d’extraction de
manière à diminuer le risque d’erreurs expérimentales.
2.2.4.1 Méthode d’extraction à l’eau chaude
L’extraction à l’eau chaude consiste à mettre environ 2 g de poudre de bois dans un ballon
de 250 ml et à y verser 100 ml d’eau distillée dans un chauffe-ballon sous réfrigérant à
reflux. Après 3 h d’ébullition, le contenu du ballon a été filtré avec un creuset filtrant de
porosité C, préalablement taré et procédé par la suite au lavage de cette même poudre avec
1 litre d’eau chaude. Le creuset est séché à l’étuve à 102 °C pendant 24 h. La poudre
extraite a été pesée pour déterminer le pourcentage d’extractibles à l’eau chaude par rapport
60
à la masse initiale anhydre. L’extraction du restant de la poudre de bois a été séchée à l’air
afin d’en déterminer l’humidité.
Rendement EC(%) = (M1−M2
M1) 𝑥 100 (12)
Où
EC : rendement de l’extraction à l’eau chaude ;
M1 : masse de la poudre de bois anhydre après extraction au Soxhlet;
M2 : masse de la poudre de bois anhydre après extraction à l’eau chaude.
La poudre est par la suite séchée à l’air et conservée dans les sacs de polyéthylène pour la
détermination après stabilisation, de l’humidité de départ de la sciure de bois afin d’évaluer
la teneur en cellulose, hémicelluloses (pentosanes) et de la lignine totale.
Afin de déterminer les différentes classes de polyphénols et permettre l’analyse GC-MS des
extraits éthanoliques dans le bois de Wamba, la méthode dite par macération a été utilisée.
Ainsi, chaque poudre de bois issue des deux positions radiales (aubier-duramen) et des trois
niveaux de hauteur a été placée dans un ratio 1:10 (10 g de fibres sèches dans 100 ml
d’éthanol 95%) dans un erlenmeyer de verre de 250 ml fermé par un bouchon de
caoutchouc recouvert d’un papier d’aluminium. L’aluminium évite à l’éthanol d’entrer en
contact avec le caoutchouc, ce qui évite les contaminations possibles provenant du
caoutchouc. Les erlenmeyers ont aussi été entièrement recouverts de papier d’aluminium
pour éviter la dégradation de molécules photosensibles par la lumière. Les mélanges ont par
la suite été placés sous agitation sur un agitateur (11 orbital Barnstead 4633) pendant 24 h à
200 rotations par minute. Après 24 h, chaque échantillon a été séparé par filtration sous
vide par un filtre Whatman no 4 dans un entonnoir de type Büchner et les fibres ont été
rincées par 100 ml supplémentaires d’éthanol 95% de manière à s’assurer que tous les
extraits se retrouvent dans le filtrat plutôt qu’adsorbés à la surface des fibres. Les extraits
ont par la suite été séchés dans un ballon pré-pesé à l’évaporateur rotatif dans un bain à
40°C jusqu’à évaporation complète et ont ensuite été placés dans un four sous vide à 40°C
pendant environ 36 h ou jusqu’à ce qu’une masse constante soit mesurée. Les extraits secs
61
ont été re-dissous dans de l’éthanol 100 % (Greenfield Ethanol Inc.) à hauteur de 10 mg/ml,
filtrés à l’aide de seringues sur des filtres d’acétate de cellulose 0,45 μm (VWR Inc.) et
entreposés à -20°C dans des bouteilles de verre ambrées. Il est à noter qu’une différence de
couleur est observable entre l’aubier et le duramen de façon globale. Cette méthode a déjà
été suivie par plusieurs auteurs, dont St. Pierre (2012).
2.2.4.2 Dosages des composés phénoliques
2.2.4.2.1 Dosage des phénols totaux
Le dosage des phénols totaux a été effectué à partir de la méthode de Folin-Ciocalteu
adaptée par Diouf et al. (2009). C’est une méthode colorimétrique basée sur le fait que le
réactif de Folin est réduit, lors de l’oxydation des phénols, en un mélange d’oxyde bleu de
tungstène et de molybdène. La coloration bleue produite, dont l’absorption maximum est à
755 nm, est proportionnelle à la quantité de polyphénols présente dans l’extrait aqueux. La
détermination de la teneur en phénols totaux dans l’extrait nécessite de tracer une courbe
d’étalonnage d’un phénol étalon standard. L’annexe 3 présente la courbe de calibration
utilisée lors de notre expérimentation avec l’acide gallique comme standard et concerne les
phénols totaux (figure 2.9). Les résultats sont exprimés en mg équivalent acide gallique/g
de matière végétale sèche en se référant à la courbe d’étalonnage de l’acide gallique.
Figure 2.9 : Acide gallique.
2.2.4.2.2 Dosage des flavonoïdes
Les flavonoïdes sont une autre catégorie des composés phénoliques. Leurs teneurs ont été
mesurées par une méthode adaptée par Diouf et al. (2009) et élaborée au départ par
62
Brighente et al. (2007). Cette méthode colorimétrique utilise le trichlorure d’aluminium
(AlCl3) comme réactif. Elle est basée sur le fait que le trichlorure établit une liaison dative
avec les doublets libres de l’oxygène des groupements OH des flavonoïdes en produisant
un complexe de couleur jaune. La coloration du complexe sera par la suite mesurée par
spectrométrie UV dans les mêmes conditions que les phénols totaux, mais cette fois-ci
l’absorbance maximale est mesurée à une longueur d’onde de 415 nm. La teneur en
flavonoïdes dans l’extrait éthanolique sera alors calculée à partir d’une courbe d’étalonnage
présentée à l’annexe 4 et dont l’étalon utilisé est la quercétine (figure 2.10), un flavonol.
Les résultats sont exprimés en mg équivalent quercétine/g de matière végétale sèche.
Figure 2.10 : Quercétine.
2.2.4.2.3 Proanthocyanidines
Les proanthocyanidines sont des polyphénols plus ou moins réticulés aussi appelés tanins
condensés. Ils sont constitués principalement d’un assemblage plus ou moins complexe de
catéchine et d’épicatéchine. La méthode permettant d’évaluer leur teneur utilise le butanol
acidifié comme réactif (Diouf et al. 2009, St. Pierre 2012). Cette méthode est basée sur la
transformation des proanthocyanidines en anthocyanidines de couleur rouge par la rupture
des liaisons interflavaniques en milieu acide suivie d’une oxydation, en présence de
Fe3+comme catalyseur.
Les anthocyanidines se présentant sous forme de cyanidines serviront à la quantification
des proanthocyanidines présents dans l’extrait aqueux attribués aux acides cinnamiques par
spectrométrie UV-visible. On mesure l’absorbance la longueur d’onde de 550 nm. Les
résultats sont exprimés en mg équivalent de chlorure de cyanidine/g (figure 2.11) de
matière végétale sèche en se référant à la courbe d’étalonnage à l’annexe 6.
63
Figure 2.11 : Chlorure de cyanidine.
2.2.4.2.4 Acides hydroxycinnamiques
Les acides hydroxycinnamiques sont des polyphénols de faible masse moléculaire issus de
la biosynthèse de la lignine. La méthode permettant d’évaluer leur teneur dans l’extrait
aqueux est celle de Singh (1987). Cette méthode consiste à ajouter successivement dans
1 ml de l’extrait aqueux (1 mg/l), 1 ml de HCl 0,5 Mol, 1 ml du réactif d’Arnow (nitrate de
sodium 10 % m/v + molybdate de sodium 10 % m/v dans l’eau), 1 ml de NAOH 2,125 Mol
et 1,5 ml d’eau distillée. La solution est ensuite agitée et puis à l’aide d’un spectromètre
UV-visible ensuite on procède à la lecture de son absorbance à 525 nm. Contrairement aux
autres polyphénols, on réalise le blanc de l’extrait aqueux qui contient tous les réactifs sauf
le réactif d’Arnow. Ce dernier est remplacé par de l’eau distillée. Une soustraction entre
l’absorbance de la solution contenant le réactif d’Arnow et son blanc permet de calculer
approximativement l’absorbance réelle de l’extrait aqueux attribuée aux acides
cinnamiques. L’acide chlorogénique (figure 2.12) qui est un acide hydroxycinnamique fut
utilisé comme molécule étalon.
Figure 2.12: Acide chlorogénique.
64
Les résultats sont exprimés en mg équivalent acide chlorogénique/g de la matière sèche en
se référant à la courbe d’étalonnage (annexe 6).
2.2.4.3 Détermination des constituants chimiques macromoléculaires
Face à l’absence des données sur les principaux constituants du bois Tessamania africana,
nous avons déterminé la proportion en cellulose, pentosanes (représentant l’hémicellulose
principale du bois de feuillus, le xylane) et en lignine totale.
2.2.4.3.1 Détermination de la cellulose
Pour le dosage de la cellulose, il fallait en premier lieu, soumettre la poudre de bois à
l’attaque d’un mélange d’acide nitrique et d’éthanol. Ainsi, la lignine est transformée en
produits nitrophénoliques solubles dans l’alcool et insolubles dans l’eau. Les
hémicelluloses, quant à elles, sont en grande partie hydrolysées, dégradées et passent en
solution. La méthode consiste donc à peser environ 1 g de poudre de bois dans un
erlenmeyer de 250 ml. Ensuite de verser ces poudres dans un bécher 15 ml de HNO3, puis
rapidement 60 ml d’alcool, préalablement mesurés dans le cylindre gradué. Ce mélange est
versé dans l’erlenmeyer à col rodé contenant la sciure de bois. Le mélange est porté dans un
bain-marie avec réfrigérant à reflux tout en remuant doucement le ballon fréquemment au
début de l’ébullition. Après 1 h d’ébullition, le contenu du ballon est filtré sur un creuset de
porosité C préalablement taré et disposé sur la fiole à vide. Un mélange frais d'alcool (50
ml) et d'acide nitrique (10 ml HNO3 - 40 ml ETOH) est versé à trois reprises dans un
ballon. Finalement, un filtrage sous vide suivi du lavage avec soin du résidu, d’abord à
l’éthanol puis à l’eau froide et enfin à l'eau chaude (environ 1 litre) est réalisé. Après, ce
processus est suivi d’un séchage de cette sciure à l'étuve à 102°C pendant 24 h. Une
nouvelle pesée de la poudre séchée effectuée, la teneur en cellulose est déterminée en
fonction de la moyenne du triplicata obtenu. L’indice de cellulose a été déterminé d’après
la méthode de Kurschner et Hoffner (Stevanovic et Perrin 2009). La détermination de cet
indice a été réalisée à partir de la poudre de bois extraite à l’éthanol-toluène au préalable.
Au total, 36 répétions(3 répétitions par niveau de hauteur dans l’aubier et dans le duramen à
65
partir de six échantillons par arbre) ont été nécessaires pour détermination de l’indice de
cellulose et finalement évaluer son niveau de variation intra-arbre dans le Tessmania
africana.
2.2.4.3.2 Détermination des pentosanes
Les hémicelluloses ont été déterminées en tant que taux de pentosanes, à partir de la norme
CPPA-G-12 (Stevanovic 2014b). La mesure consiste à soumettre la poudre de bois à
l’attaque de l’acide chlorhydrique concentré (azéotrope à 131± 0,5 g/l) et de doser le
furfural obtenu ainsi, après la précipitation de l’hydrazone obtenue par action de la dinitro-
2-4-phénylhydrazine (DPNH) sur le groupement aldéhyde du furfural. Par pesée de
l’hydrazone formée, il a été possible de remonter au poids du furfural et en tenant compte
du rendement en furfural, au taux de pentosanes, également appelé indice de furfural. 300
à 500 g de broyat sont pesés (à 0,1 g près) dans un ballon de 250 ml dans lequel quelques
grains de pierre ponce et 120 ml d'acide chlorhydrique concentré à 131 g/l ont été placés.
Le ballon est posé sur le dispositif à pentosanes tout en introduisant 30 ml d'acide
chlorhydrique concentré à 131 g/l dans la fiole à décanter et le robinet de cette dernière
étant fermé. Le mélange a été porté à ébullition pendant 10 min afin d’en recueillir environ
30 ml de distillat. Quelques gouttes ont été décantées du contenu de la fiole pour y
remettre à nouveau 30 ml d’acide dans la fiole à décanter et poursuivre l’expérience
jusqu’à atteindre 270 ml de distillat. Après avoir transvasé le contenu de l’éprouvette dans
un bécher de 600 ml et rincé l’éprouvette avec l’acide chlorhydrique 2N, 150 ml de
DNPH, filtré sur creuset F sont ajoutés tout en frottant les parois en laissant reposer
pendant 18 h. Le creuset de porosité F, préalablement taré, est disposé sur la fiole à vide
afin de laisser passer le contenu du bécher avec le minimum de vide possible.Le précipité
est lavé avec 50 ml d’une solution d'acide chlorhydrique 2N (dissolution de l'excès de
DNPH), puis à l'eau jusqu'à disparition des ions Cl- (test négatif à AGNO3). Enfin un
séchage à l'étuve à 102° C pendant 24 h est opéré avant de peser et déterminer le taux de
pentosanes par rapport au bois sec (moyenne de 3 essais). La masse du furfural est donnée
par la formule :
66
Masse de furfural = Masse du précipité x 0,348 (13)
L’équivalence au taux de pentosanes est obtenue par usage d’un rendement moyen de 80,5
% pour le furfural (88,4 % pour les xylanes et 74,3 % pour les arabanes).
D'où :
Masse de pentosanes = Masse de furfural x 1,71 (14)
2.2.4.3.3 Détermination de la lignine totale
2.2.4.3.3.1 Détermination de la lignine de Klason
La détermination de la lignine a été réalisée d’après la méthode lignine Klason modifiée
(Stevanovic 2014b). Elle consiste à peser avec précision dans un tube d’essai (éprouvette)
de 16 x 100 mm, 225 à 250 mg de poudre de bois extraite laquelle est mélangée avec 3 ml
de H2SO4 à 72 %. Après imprégnation à l’aide d’une tige de verre, l’éprouvette est placée
dans un bain à température contrôlée (30° C) pendant une heure. Le contenu de l’éprouvette
est ensuite transféré dans un erlenmeyer de 500 ml en utilisant 84 ml d’eau déminéralisée.
Avant son transfert dans l’autoclave (pendant 1 h à 125°C), l’erlenmeyer de 500 ml a été
recouvert d’un autre, mais plus petit (50 ml). Le filtrage de la lignine sur creuset intervient
après refroidissement des échantillons. La lignine est par la suite lavée à l’eau
déminéralisée jusqu’à l’obtention d’un ph neutre. Enfin, la lignine est séchée à l’étuve à
103° C jusqu’à constance de poids. Le pourcentage en lignine est calculé à l’aide de
l’équation ci-après :
Lignine (%) = (Masse de la lignine
Masse anhydre de la sciure) × 100 (15)
67
2.2.4.3.3.2 Détermination de la lignine soluble à l’acide
La lignine soluble à l’acide (une mesure particulièrement importante pour les lignines de
feuillus, susceptibles à une dégradation et solubilisation en milieu acide) est mesurée par
spectrophotométrie sur filtrat en introduisant, d’abord à la pipette, 1 ml de filtrat concentré
dans une éprouvette de 16 x 150 mm auquel 15 ml de H2SO4 à 4 % a été ajouté.
L’absorbance de la solution a été enfin mesurée à 205 nm en utilisant une cuvette en quartz
et H2SO4 à 4 % comme solution de référence. La formule suivante permet la détermination
de la concentration en lignine soluble à l’acide :
Filtrat non-dilué : Lignine (g/𝑙) 𝑐= A
110 (16)
Où
A : l’absorbance.
Filtrat dilué : Lignine (𝑔∕𝑙) 𝑐= (A
110 ) × 𝐷 (17)
Où D =V final
V initial (18)
Avec :
Vfinal : Volume final
Vinitial : Volume initial
Toute cette analyse est effectuée en tenant compte du volume du substrat et de la masse
sèche de la sciure analysée :
L a.s = C.V.100
1000((Mo)(100⁄100−e))(19)
Où
L a.s : concentration de la lignine soluble dans l’acide du broyat sec non-extrait (%) ;
C : concentration de la lignine dans le filtrat (g/l);
V : volume total du filtrat (87 ml) ;
68
Mo : masse anhydre du broyat extrait en (g);
E : pourcentage d’extraits contenus dans la poudre de bois (%).
2.2.4.4 Évaluation des minéraux dans le bois de Wamba
Les minéraux qui ont été caractérisés lors de notre essai sont l’azote sous forme
d’ammonium (N), le phosphore (P), le potassium (K), le calcium (Ca), le magnésium (Mg),
le sodium (Na), le fer (Fe) le manganèse (Mn), le zinc (Zn), l’aluminium (Al), et le silicium
(Si). À partir de la poudre de bois des parties des arbres étudiées, les teneurs ont été
mesurées dans une solution d’acide sulfurique concentrée en présence de sélénium et de
peroxyde d’hydrogène à 370° C pendant une heure suivant la méthode (Application note
GM-1 révision 6-88 du livre Microwave sample préparation de CEM Corporation). Les
solutions sont ensuite analysées sur un ICP Optima 4300DV de la compagnie Perkin-
Elmer. Après dissolution complète, les minéraux ont été dosés directement dans une
solution acide diluée par spectrométrie d’émission atomique au plasma.
L’azote sous forme d’ammonium a été dosé par colorimétrie avec spectrophotomètre à flux
continu à l’aide de la méthode Quikchem Method (13-107-06-2-D). (Determination of total
Kjeldahl Nitrogen in soils and plants by flow injection analysis. Zellweger Analytic, inc.
Lachat). Cette méthode met en œuvre une minérisation des substances organiques à l’acide
sulfurique concentré chaud. Les atomes de carbone de la substance se retrouvent donc sous
forme de CO2 et les atomes d’azote sous forme d’ion ammonium. Ce dispositif est
disponible au laboratoire d’analyses au pavillon Abiti-Price.
2.2.4.5 Analyse GC-MS des extraits éthanoliques dans le bois de Wamba
Les extractions ont été faites dans un solvant vert, accessible et universel : l’éthanol. Bien
qu’étant un solvant organique, il possède une grande polarité qui lui permet d’extraire
autant les molécules polaires, comme les polyphénols, que non-polaires, comme les
triterpènes ou les phytostérols. Sa polarité est de 1,69 Debye (en comparaison l’eau a une
polarité de 1,854 Debye) et il se retrouve sous forme liquide entre -114,1 et 78,2°C, ce qui
69
permet son utilisation dans une grande variété de conditions. La macération en solvant est
un procédé utilisé depuis de nombreuses années, qui s’apparente à une infusion, et qui a
largement fait ses preuves. Elle a donc été utilisée comme méthode de référence. Ainsi,
l’identification des extraits éthanoliques dans le bois de Wamba fut réalisée par
chromatographie gazeuse couplée à un spectromètre de masse (CG-SM). La
chromatographie permet la séparation des molécules selon leur polarité alors que le
spectromètre de masse est le détecteur qui génère le signal provenant des molécules, mais
aussi qui permet d’identifier, dans une certaine mesure, les molécules en présence par une
comparaison du profil massique des molécules inconnues avec celui de molécules connues
et enregistrées dans une base de données. Le but de la présente étude était d’identifier la
présence dans le Tessmania africana, de quelques molécules de la famille des triterpènes
ayant une activité biologique importante.
Ainsi, l’appareillage (Varian CP-3800 couplé à un spectromètre de masse Saturn 2200)
utilisé consiste en un chromatographe fonctionnant en phase gazeuse. Un aliquot de 1 μl de
la solution d’extrait à 10 mg/ml dans l’éthanol pur a été injecté directement dans le
chromatographe dans un insert de type « goose neck » dont la température était de 280° C.
Le gaz porteur, l’hélium, a été ajusté à un débit constant de 1 ml/min dans une colonne
capillaire Varian Factor Four (VF-5ms 30m x 0.25mm). Le coefficient de répartition a été
fixé à 10. Le gradient de température débutait à 100° C pour augmenter à 280° C à raison
de 25° C/min. La température était ensuite augmentée à 325° C à 5° C /min pour ensuite
demeurer à cette température pendant 13.8 min. Le spectromètre de masse était réglé en
mode ionisation électronique à une énergie de 70 ev. La température de la ligne de transfert
était à 300° C, celle du collecteur à 120° C et celle de la trappe ionique à 250° C. Le signal
récupéré par le spectromètre consiste en un décompte total des ions (TIC, ou Total Ion
Count) pour tous les fragments situés entre les ratios m/z de 50 et de 480. L’identification
des molécules a été possible par comparaison de bases de données existantes (NIST 02,
Adams et Essentia). Quelques molécules de référence (bétuline, acétate de lupéol, gamma
sitostérol, stigmasténol, xanthène, acide ursolique, β amyrin, et stigmastanol). Un total de
huit molécules pures ont été injectées pour confirmer ou non l’identification de chacune
d’elles dans la base de données de la GC-MS du laboratoire.
70
2.2.5 Évaluation de la durabilité naturelle du Wamba
2.2.5.1 Matériel et choix des champignons
Un autre objectif de ce projet de recherche était aussi d’évaluer la durabilité naturelle du
Wamba. Il s’agit de déterminer la résistance aux champignons du bois de Tessmania
africana sur la base d’une procédure accélérée in vitro adaptée de la norme NF 350-1,
(1994). Le matériel d’essai est constitué principalement de 168 éprouvettes initialement
conditionnées à environ 13 % de teneur en humidité et de dimensions 20 x 20 x 9 mm
suivant les directions LRT, à raison de 24 par niveau de hauteur (aubier et duramen). Le
duramen de l’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.)et du cèdre de l’Est (Thuja
occidentalis L.) prélevé à hauteur de poitrine ont été utilisés comme bois témoins. Ces deux
bois ont été sélectionnés pour deux raisons. La première est que l’érable à sucre a une
masse volumique élevée, mais il constitue un bois non résistant aux pourritures (Mullins et
Mcknight 1981). La seconde est que, contrairement au précédent bois, le cèdre de l’Est est
un bois très durable (Mullins et Mcknight 1981), mais avec une masse volumique faible.
Le choix de ces deux témoins devait permettre de mieux évaluer le niveau relatif de la
durabilité naturelle du bois de Wamba et de s’assurer de la validité du test. Aussi, deux
champignons de pourriture brune (Postia placenta) et de pourriture blanche (Polyporus
versicolor) ont été choisis en raison de leurs différentes façons d’altérer le bois. Le substrat
Malt-Agar a également constitué le matériel pour tester la résistance aux pourritures du bois
de Tessmania africana.
2.2.5.2Procédure expérimentale
Cet essai a demandé non seulement du temps, mais une grande organisation dans la
préparation. La procédure expérimentale appliquée est la suivante :
71
Préparer le milieu de culture à partir d’un mélange de 20 g de Malt et 15g d’Agar
avec 1000 ml d’eau déminéralisée et porter à ébullition sur une plaque chauffante et
stériliser le mélange à l’autoclave à 121°C pendant 30 min ;
Introduire dans chaque pot Masson préalablement stérilisé, une quantité suffisante
du milieu de culture pour obtenir une couche de 3 à 4 mm d’épaisseur et refermer
les pots Masson puis laisser refroidir et attendre la solidification du milieu de
culture ;
Déposer de façon aseptique des tiges de verre en forme de U pour éviter le contact
direct des éprouvettes avec le milieu de culture et sceller les pots Masson, les
déposer dans l’incubateur pendant quelques jours. S’il n’y a aucune contamination,
inoculer le champignon;
Sceller à nouveau à l’aide de paraffine et incuber à 25° C pendant environ 10 jours.
À noter que cette opération se fait sous hotte à reflux laminaire horizontale en
prenant toutes les précautions et éviter ainsi toute contamination. Après cette
première phase qui consiste à préparer le milieu de culture vient la préparation des
éprouvettes;
Dessécher les éprouvettes à l’étuve pendant 24 h pour la détermination de la masse
anhydre (M01) avec une précision de ± 10-2 g et garder les éprouvettes dans des
dessiccateurs contenant un sel desséchant au fond jusqu’au moment du traitement
de stérilisation;
Stériliser les éprouvettes à 121 °C pendant 15 min en les plaçant au-dessus d’une
couche d’eau dans un bac plastique résistant à la chaleur et laisser ensuite
humidifier les éprouvettes pendant une semaine dans le bac hermétiquement fermé
pour ainsi obtenir une teneur en humidité au voisinage du point de saturation des
fibres;
72
Introduire de manière méthodique et aseptique deux éprouvettes préalablement
identifiées par pot Masson (6 éprouvettes par niveau de hauteur pour l’aubier et 6
autres pour le duramen) pour chaque arbre et pour chaque type champignon;
Refermer les pots Masson puis les placer dans l’incubateur à atmosphère contrôlée
et maintenu à 26,7± 1,0 °C de température et 70 % d’humidité relative;
Après les 10 semaines d’exposition, retirer les éprouvettes des pots Masson et noter
l’apparence de la culture (épaisseur du mycélium et pourcentage de surface
recouverte par le mycélium, présence anormale d’humidité, dessèchement de la
culture contaminations;
Débarrasser les éprouvettes du mycélium adhérent et déterminer leur masse humide
(MH1) et dessécher les éprouvettes à nouveau et déterminer leur masse anhydre
(M02);
Finalement, procéder aux calculs de perte de masse absolue.
2.2.6 Analyse statistique des résultats
L’objectif premier de cette recherche est l’étude de la variabilité intra-arbre des propriétés
physico-mécaniques et chimiques du bois de Tessmania africana en provenance du Gabon.
Pour ce faire, une analyse de variance (ANOVA) au moyen du logiciel SAS a été utilisée
en recourant à une corrélation multiple. Les données des deux arbres ont d’abord été
cumulées, le faible nombre d’arbres ne permettant pas d’effectuer les tests de comparaison
en lien avec la variabilité intraspécifique. Les positions axiale et radiale furent alors
considérées comme effets fixes pour l’analyse des variables étudiées. Pour ces variables, la
variation intra-arbre fut analysée à travers le test de Student et les interrelations qui
pourraient exister entre les caractères physico-mécaniques, chimiques et la résistance aux
pourritures furent établies à partir d’une analyse de variance (ANOVA).
73
74
Chapitre 3 : Résultats et discussions
3.1 Caractéristiques anatomiques du Wamba
3.1.1 Aspects microscopiques
Il est important de rappeler que la présente recherche n’a pas pour prétention d’approfondir
l’étude des éléments anatomiques du bois de Tessmania africana (Wamba). Ce pan de
recherche très important devra faire l’objet d’études complémentaires à celle-ci. Toutefois,
dans le but de mieux expliquer la variabilité des propriétés physiques et mécaniques traitées
dans la présente recherche, une analyse de quelques caractéristiques anatomiques de
l’espèce Tessmania africana telles que la longueur de fibres, le diamètre et la proportion
des vaisseaux fut effectuée.Le bois de Wamba, comme toutes les espèces de feuillus et de
conifères, a une structure hétérogène et anisotrope. C’est un bois à pores diffus. Il est
caractérisé par la présence de cellules assurant le soutien mécanique comme les fibres et
pour le transport de la sève comme les vaisseaux.
Le tableau 3.1 indique les éléments anatomiques mesurés à partir des différents échantillons
de Tessmania africana utilisés pour la présente étude. À la lumière de ces résultats, on peut
retenir que la longueur moyenne des fibres (LF) varie entre 1,2 à 2,9 mm dans l’aubier de
l’arbre 1 et de 1,4 à 3,4 mm dans celui de l’arbre 2. Pour cet élément, le coefficient de
variation (COV) varie entre 2 et 8 %. Dans le duramen, la longueur de fibres affiche des
valeurs moyennes allant de 1,5 à 3,1 mm dans l’arbre 1 et de 1,5 à 3,6 mm dans l’arbre 2.
Le diamètre moyen des vaisseaux est de 130 μm dans le duramen et de 143 μm dans
l’aubier de l’arbre 1 et des valeurs similaires sont mesurées dans l’arbre 2. La proportion
des vaisseaux se situe à environ 10 % dans le duramen et l’aubier des deux arbres, sauf
pour le duramen de l’arbre 2 qui affiche une valeur de 8,7 %. Par contre, le coefficient de
variation est deux fois plus élevé dans l’arbre 1, soit entre 19 et 20 %. Pour l’arbre 1, la
proportion de vaisseaux augmente progressivement de la base de l’arbre vers la cime, aussi
bien pour le
75
Tableau 3.1:Variation de quelques éléments anatomiques dans le bois de Wamba.
* Valeur approximative calculée à partir des moyennes des sous-groupes. Avec :
HP : Hauteur de Poitrine ; MT : Mi-hauteur ou Milieu du Tronc ; SC : Sous la Cime ; LF : Longueur des Fibres ; DV : Diamètre des
Vaisseaux, PV : Proportion de Vaisseaux ; COV : Coefficient de variation.
duramen que pour l’aubier. On note aussi la même tendance dans le duramen de l’arbre 2 et
aucune tendance particulière pour l’aubier. Les dimensions de ces caractéristiques et
principalement le diamètre des vaisseaux sont proches de celles fournies par l’étude de
Fourage et al. (1953). Le tableau 3.2 résume les résultats du test de Student effectué sur la
proportion des vaisseaux, les deux arbres confondus. Il n’indique aucune différence
significative aussi bien dans la position radiale (P = 0,705 F = 0,16) que longitudinale (P =
0,242 et F = 1,91).
Des coupes microscopiques orientées dans les trois plans principaux du bois sont montrées
à la figure 3.1 alors que la figure 3.2 présente les caractéristiques anatomiques dans le plan
transversal à trois niveaux de hauteur. En observant la figure 3.1, celle-ci nous permet de
Arbre 1
Hauteur
Aubier Duramen
LF (mm) PV (%) DV
(µm) LF (mm) PV (%) DV (µm)
SC 1,2 à 3,0 12,0 146 1,6 à 3,0 11,9 119
MT 1,3 à 2,9 10,5 132 1,5 à 2,9 9,1 132
HP 1,2 à 2,9 7,1 152 1,4 à 3,5 7,5 139
Moyenne 1,2 à 2,9 9,9 143,3 1,5 à 3,1 9,5 130,0
Écart-
type* 0,05 0,05 2,05 8,38 0,08 0,26 1,82 8,29
COV (%) 4 2 21 6 5 8 19 6
Arbre 2
Aubier Duramen
SC 1,3 à 3,3 10,3 146 1,6 à 3,8 9,7 132
MT 1,5 à 3,7 8,4 113 1,4 à 4,2 8,6 132
HP 1,5 à 3,3 9,7 140 1,4 à 2,8 7,9 124
Moyenne 1,4 à 3,4 9,5 133,0 1,5 à 3,6 8,7 129,3
Écart-
type* 0,12 0,23 0,97 17,58 0,12 0,72 0,91 4,62
COV (%) 8 7 10 13 8 20 10 4
76
Rd : position radiale (aubier-duramen) ;Ht : Selon la hauteur dans la tige ; Ht× Rd :
Variation de la position longitudinale en fonction de la position radiale. ns Non significatif au seuil de probabilité p < 0,05.
Tableau 3.2: Test de Student de la variation de la proportion
des vaisseaux dans le bois de Wamba.
Hauteur Aubier Duramen P Rd Frd
SC 11,15 10,08 0,306 ns 0,43
MT 9,45 8,85 0,682 ns 0,19
HP 8,43 7,70 0,653 ns 0,23
Ht × Rd 0,727ns 0,34
Pht 0,242 ns 0,705 ns
0,16
Fht 1,91
(a) Coupe transversale (b) Coupe radiale
(c) Coupe longitudinale-tangentielle
(c) Coupe longitudinale-tangentielle
Thylles
Vaisseaux
Rayons de parenchyme
Rayons agrégés plurisériés ou faux rayons
(éléments cellulaires longitudinaux)
Figure 3.1: Micrographies du bois de Wamba dans les plans :(a) Transversal; (b)
Longitudianl-radial; et(c) Longitudinal-tangentiel
(bois de duramen proche de la cime).
77
Figure 3.2: Quelques éléments de la structure anatomique du bois de Wamba
(duramen à gauche et aubier à droite à une résolution de 100 X).
SC1D (100X) SC1A (100X)
MT1D (100X) MT1A (100X)
HP1D (100X)
HP1A (100X)
Rayons
Vaisseaux Thylles/gommes
es
Parenchyme aliforme
Parenchyme circumvasculaire
78
constater que dans la coupe transversale, les vaisseaux sont presque uniformément
disséminés (pores diffus). Cette figure permet également d’observer que les vaisseaux sont
obstrués par une matière gommeuse de couleur rougeâtre que l’on peut assimiler aux
thylles (Fourage et al.1953).
Les vaisseaux sont de taille assez constante, le plus souvent isolés, mais parfois accolés
radialement par 2 ou par 3. Ils sont de forme ovale ou ronde avec des grosseurs moyennes
de 150 µm environ et sont entourés de cellules de parenchyme circumvasculaire ou
aliforme. Les fibres sont disposées de façon assez régulière et uniformément réparties en
séries radiales comme présentées sur la coupe du plan transversal. La coupe longitudinale-
tangentielle présente de façon générale un parenchyme circumvasculaire aliforme. Les
rayons de taille assez constante sont disposés plutôt de façon irrégulière formant plusieurs
cellules en largeur et en hauteur.
En dépit d’un faible nombre d’arbres échantillonnés, l’observation des micrographies de la
figure 3.2 semble confirmer les résultats du tableau 3.1 concernant la variation de la
proportion des vaisseaux et de leur diamètre dans les différentes positions étudiées. Il est
facile de constater que la proportion des vaisseaux est similaire dans le duramen et dans
l’aubier. De même, la présence des thylles est également régulièrement notée. Ces thylles
sont visibles principalement dans le bois de cœur. Il est connu que ces éléments
anatomiques obstruent partiellement ou complètement les vaisseaux dans lesquels ils se
forment. Mais ces thylles pourraient être nuisibles ou bénéfiques selon l’utilisation à
laquelle le bois est destiné.
Par ailleurs, les bois dans lesquels les thylles sont bien développées, comme c’est le cas
dans le bois de Tessmania africana, pourraient être difficiles à sécher ou à imprégner. Ces
thylles influenceraient également la durabilité naturelle du bois. Selon Mille et Louppe
(2015), les bois présentant des thylles peuvent être plus durables suite à leur faible
perméabilité et obstruction à l’invasion par les champignons.
79
3.2 Propriétés physiques et mécaniques
3.2.1 Retraits linéaires et volumiques totaux
Le tableau 3.3 présente une synthèse des résultats des mesures de retraits linéaires et
volumiques totaux pour chacun des deux arbres de Wamba. Rappelons que la détermination
des coefficients de retrait a été effectuée sur 180 éprouvettes de 20 ± 0,5 mm de côté. Ainsi,
ce tableau 3.3 permet d’observer que le retrait volumique total de l’arbre 1 varie de 10,74 à
13,97 % dans le duramen et de 10,61, à 12,22 % dans l’aubier. Pour le retrait tangentiel
total, ses valeurs varient de 5,90 à 8,45 % dans le duramen et de 5,70 à 7,72 % dans
l’aubier. Quant au retrait radial total, il se situe entre 3,80 et 5,61 pour le duramen et de
4,17 à 4,61 % pour l’aubier. Le retrait longitudinal total révèle des valeurs plutôt
négligeables qui se situent entre 0,39 et 0,47 % dans le duramen et de 0,44 à 0,59 % dans
l’aubier dans l’arbre 1, ce qui est conforme à la littérature (Goulet et Fortin 1975). Pour
l’arbre 2, le retrait volumique total varie de 11,00 à 14,31 % dans le duramen et de 10,93 à
13,01 % dans l’aubier. Les valeurs des retraits linéaires totaux du duramen sont très
similaires à celles de l’arbre 1, mais l’aubier, à une exception près, montre des valeurs
légèrement plus élevées. Les valeurs moyennes de retrait total de l’arbre 1 sont de 7,40 %
pour βT, de 4,76 % pour βR et de 12,51 % pour βV. Celles de l’arbre 2 sont de 7,54 %, de
4,84 % et de 12,66 % respectivement pour βT, βR et βV.
Dans le bois le duramen de l’arbre 1, le coefficient de variation (COV) des retraits linéaires
se situent entre 18 et 19 % respectivement pour βT et βR et entre 16 et 18 % dans le
duramen de l’arbre 2. Les résultats du tableau 3.3 indiquent globalement que le coefficient
de variation des retraits volumiques dans le bois de cœur des deux arbres est de 13 %. Ces
résultats sont semblables aux différents coefficients de variation trouvés par Guiscafre et
Sales (1977) dans le bois de Sappelli (Entandrophragma cylindricintm) dont le βV moyen
est de 13,3 % et un COV moyen de 10 %. Dans le bois de Tiama (Entandrophragma
angolense), ces mêmes auteurs ont rapporté un βV moyen de 13,1 % et un COV moyen
également de 13 %. Dans l’Acajou d’Afrique (Khaya sp.), ils rapportent un βV moyen de
11,1 % et un COV moyen de 12 %.
80
Tableau 3.3: Coefficients des retraits linéaires et volumiques dans les deux arbres.
Hauteurs Arbre1 Arbre2
ΒT ΒR ΒL ΒV ΒT/ βR ΒT ΒR ΒL ΒV ΒT/ βR
SCD 8,45 5,61 0,39 13,97 1,51 8,86 5,57 0,37 14,31 1,59
MTD 7,86 4,86 0,47 12,81 1,62 7,67 4,94 0,44 12,68 1,55
HPD 5,90 3,80 0,42 10,74 1,55 6,09 4,02 0,67 11,00 1,51
MOYENNE 7,40 4,76 0,43 12,51 1,56 7,54 4,84 0,49 12,66 1,55
Écart-type 1,33 0,91 0,04 1,64 0,06 1,39 0,78 0,16 1,66 0,04
COV (%) 18 19 9 13 4 18 16 32 13 2
SCA 7,10 4,61 0,44 11,82 1,54 6,82 4,82 0,56 10,93 1,41
MTA 7,72 4,24 0,59 12,22 1,82 8,40 4,14 0,82 13,01 2,03
HPA 5,70 4,17 0,74 10,61 1,37 7,80 4,17 0,74 12,06 1,90
MOYENNE 6,84 4,34 0,59 11,55 1,58 7,67 4,38 0,71 12,00 1,75
Écart-type* 1,03 0,24 0,15 0,84 0,23 0,80 0,38 0,13 1,04 0,32
COV (%) 15 5 25 7 15 10 9 19 9 18
81
Compte tenu de la masse volumique élevée du Wamba (Maisonneuve et Manfredini 1988),
son retrait volumique semble plutôt faible si on le compare aux bois feuillus durs des zones
tempérées, avec par exemple le Caryer blanc (Carya ovata) dont βt et βr sont de 7,7 % et11
%respectivement et βv moyen de 17,8 %. Sa masse volumique à 12 % (H) est de 750
kg/m3(Bowyer et al., 2003).
Cela peut se comprendre, car l’un des principaux facteurs pouvant masquer l’effet de la
masse volumique sur le retrait et le gonflement est la présence des matières extractibles
(Almeida 2006). Pour de nombreux auteurs, les extraits affectent le comportement
hygroscopique et les espèces à haute teneur en extractibles se caractérisent par de faibles
coefficients de rétractabilité et de faibles valeurs du point de saturation de fibres (Stamm
1971, Bodig et Jayne 1982, Hernández 1989, Arévalo 2002, Traoré 2009).
La figure 3.3 illustre l’effet de la hauteur dans l’arbre sur les retraits linéaires et
volumiques. Dans le bois de cœur, les coefficients de retrait radial, tangentiel et volumique
suivent une tendance en diminuant de la cime vers la base de l’arbre. Dans le bois d’aubier
par contre, on n’observe aucune allure de progression systématique même si les retraits
tangentiel et volumique sont sensiblement plus élevés à mi-hauteur.
Figure 3.3: Variation des retraits totaux moyens dans le bois de Wamba
(Tessmania africana).
0
2
4
6
8
10
12
14
16
SCD MTD HPD SCA MTA HPA
Ret
rait
s to
tau
x (%
)
Hauteurs dans le fût (aubier vs duramen)
βt βr βl βv
82
Le retrait plus élevé dans le bois proche de la cime s’expliquerait par une densité plus
élevée dans cette partie du tronc. Aussi, la composition chimique de chaque partie du bois
(aubier-duramen) ainsi que la variation de la teneur en extraits pourrait également jouer un
rôle déterminant sur la variation du retrait en hauteur et dans la position radiale. Selon
Stevanovic et Perrin (2009), la teneur en extractibles augmente progressivement de la
moelle vers la périphérie du bois de cœur, aussi bien pour les duramens foncés que pour les
pâles. Comme le duramen a la forme conique du tronc, le diamètre du duramen diminue
quand la hauteur augmente, de même la teneur en extraits comme on verra plus tard à la
figure 3.10.
Enfin, les résultats de l’analyse statistique rapportés au tableau 3.4 montrent que les retraits
linéaires et volumique totaux dans l’arbre dépendent de la position radiale au niveau de
probabilité de 1%. Le test de Student révèle également un effet de la hauteur sur les retraits
linéaires totaux avec respectivement pour βr et βt (P = 0,01 et F = 12,72) (P = 0,001 et F =
114,41) de même que sur le retrait volumique (P = 0,001 et F = 46,48).L’analyse statistique
n’a cependant révélé aucun effet significatif entre le retrait et la proportion des vaisseaux tel
qu’on le verra ultérieurement.
En outre, d’autres caractéristiques anatomiques telles que les thylles pourraient également
contribuer à réduire le retrait. La figure 3.2 révèle une présence abondante de thylles ou de
matière gommeuse qui tendent à obstruer les vaisseaux du bois dans le duramen. Ces
thylles participeraient donc à empêcher un retrait plus accentué du bois (Traoré 2009,
Arévalo 2002, Hernández 1989), bien que cela n’expliquerait pas les différences aubier-
duramen dans cette étude.
83
*Significatif au seuil de probabilité p < 0,05 ; ** Très significatif au seuil de probabilité p < 0,01 ; ns Non significatif au seuil de probabilité p < 0,05
Hauteur
βr (%) βt (%) βv(%)
Aubier Duramen Prd Frd Aubier Duramen Prd Frd Aubier Duramen Prd Frd
SC 4,72 5,59 0,002** 35,83 6,96 8,66 0,002** 39,52 11,38 14,14 0,003** 27,76
MT 4,19 4,90 0,03* 9,10 8,06 7,77 0,728ns 0,14 12,62 12,75 0,888 ns 0,02
HP 4,92 3,91 0,33 ns 1,25 6,75 5,99 0,408 ns 0,82 11,34 11,87 0,254 ns 1,66
Ht× Rd 0,01** 12,72 0,01** 16,04* 0,01* 11,88
Pht 0,01** 0,01** 20,73 0001** 0,034* 8,38 0,001** 0,063 5,68
Fht 12,72 114,41 46,48
Tableau 3.4: Test de Student de la variation des retraits linéaires et volumiques totaux.
84
3.2.2 Retraits linéaires et volumique partiels
Les magnitudes des retraits partiels présentés au tableau 3.5 représentent la diminution des
dimensions du bois suite à la réduction de la teneur en humidité dans des conditions
d’utilisation du bois à l’air ambiant. Dans le cadre de cette étude, la teneur en humidité des
échantillons utilisés variait entre 13,62 et 14,10 % dans le duramen et entre 13,27 et 13,56
% dans l’aubier (voir Annexe 2). Ces valeurs d’humidité d’équilibre en désorption à 20° C
et 65 % d’humidité relative semblent être conformes aux données de la littérature (Hedlin
1967, Goulet 1967, Kollmann et Côté 1968). Les variations observées entre les niveaux de
hauteur et dans le sens radial peuvent s’expliquer en partie par les différences de teneur en
humidité initiale des éprouvettes suite aux cycles de vide et pression effectués avant la
mesure des dimensions à l’état saturé. Goulet (1967) a bien démontré que les courbes de
désorption mesurées à partir des différents niveaux de l’état vert tendent à se rejoindre à
une humidité relative de 60 % seulement. Une autre explication serait au niveau des
différentes masses volumiques ou teneurs en extractibles comme on le verra plus bas.
Malheureusement, la masse humide à saturation n’a pas été mesurée, mais comme toutes
les éprouvettes étaient totalement immergées après le troisième cycle de vide et pression,
on a considéré que le point de saturation des fibres était largement atteint.
À l’instar des retraits totaux, les retraits partiels constituent un paramètre important à
considérer, car ils déterminent partiellement la stabilité dimensionnelle des ouvrages en
service ainsi que les dimensions cibles des sciages au débitage primaire. Dans l’arbre 1, le
retrait tangentiel partiel varie de 2,45 à 3,71 % dans le duramen et de 2,92 à 3,66 % dans
l’aubier. Le retrait radial partiel varie de 1,75 à 2,12 % dans le bois de cœur et de 1,55 à
1,75 % dans l’aubier. Le retrait volumique partiel dans l’arbre 1 se situe entre 4,97 et 6,00
% dans le duramen et de 3,99 à 5,30 % dans l’aubier. L’arbre 2 montre sensiblement les
mêmes valeurs et la même tendance quant à la variation radiale et en hauteur tel qu’observé
au tableau 3.5.
85
Tableau 3.5: Retraits linéaires et volumiques partiels dans les deux arbres.
L’ensemble des retraits partiels suivent la même tendance de progression que les retraits
totaux dans la mesure où les retraits directionnels partiels tendent à être plus élevés dans le
duramen que dans l’aubier et à diminuer dans le duramen de la cime au bas du tronc.
L’analyse statistique effectuée à cet effet (tableau 3.6) n’indique cependant aucun effet
significatif dans la position radiale et suivant la hauteur pour le retrait radial partiel (βrp) et
volumique (βvp). Toutefois pour le retrait tangentiel partiel (βtp), le test de Student montre
une différence significative entre l’aubier et le duramen dans le bois proche de la cime (P =
0,033 et F = 8,39).
Hauteurs Retraits partiels (%) Arbre 1 Retraits partiels (%) Arbre 2
βt1p βr1p βv1p βt2p βr2p βv2p
SCD 3,71 2,12 6,00 3,85 2,24 6,15
MTD 3,09 1,75 4,97 3,05 1,60 4,75
HPD 2,45 1,57 4,12 2,55 1,55 3,95
Moyenne 3,08 1,81 5,03 2,92 1,80 4,95
Écart-type 0,63 0,28 0,94 1,01 0,38 1,11
COV (%) 20 15 19 35 22 21
SCA 2,98 1,65 4,66 2,98 1,85 4,84
MTA 3,66 1,55 5,3 3,72 1,49 5,05
HPA 2,92 1,75 3,99 2,44 1,66 4,11
Moyenne 3,19 1,65 4,65 3,05 1,67 4,67
Écart-type 0,41 0,10 0,66 0,64 0,18 0,49
COV (%) 13 6 14 21 11 11
86
*Significatif au seuil de probabilité p < 0,05 ; ** Très significatif au seuil de probabilité p < 0,01 ; ns Non significatif au seuil de probabilité p < 0,05
Tableau 3.6: Test de Student de la variation des retraits partiels.
Hauteur
βrp (%) βtp (%) βvp(%)
Aubier Duramen Prd Frd Aubier Duramen Prd Frd Aubier Duramen Prd Frd
SC 1,75 2,18 0,238 ns 1,93 2,98 3,78 0,033* 8,39 4,75 6,08 0,170 2,56
MT 1,52 1,68 0,276 ns 1,49 3,69 3,07 0,026ns 9,79 5,18 4,86 0,131 3,26
HP 1,71 1,56 0,747 ns 0,72 2,68 2,50 0,888ns 0,02 4,01 4,04 0,956 0,00
Ht× Rd 0,270ns 1,72 0,022* 9,08 0,146ns 2,90
Pht 0,298ns 0,783ns 0,08 0,178 0,835ns 0,05 0,168ns 0,885ns 0,02
Fht 1,56 1,94 2,59
87
3.2.3 Linéarité des retraits radial et tangentiel
Une autre caractéristique très importante abordée dans cette étude est la relation qui existe
entre le retrait et la teneur en humidité appelée aussi linéarité de retrait. En pratique, cette
caractéristique permet d’estimer, pour une espèce de bois donnée, le retrait associé à une
variation de la teneur en humidité lorsque l’on connaît le coefficient de retrait total et le
point de saturation des fibres.
Pour le bois de Wamba et en assumant que le point de saturation des fibres se situe aux
environs de 25 % comme c’est généralement le cas pour les bois tropicaux à forte teneur en
extractibles (Almeida 2006), il est possible d’illustrer cette relation aux figures 3.4 pour le
duramen et 3.5 pour l’aubier, où les points de mesure correspondent aux moyennes du
retrait tangentiel de l’arbre 1. Ainsi, la figure 3.4 indique que pour une teneur humidité
moyenne du bois de 14 % (H), teneur en humidité d’équilibre normale pour l’ameublement
au Gabon, le retrait tangentiel prévisionnel calculé à partir de l’équation de la droite se
situerait autour de 3,69 % dans le bois à proximité de la cime.
Figure 3.4: Relation teneur en humidité-retrait tangentiel dans le duramen
par niveau de hauteur de l'arbre 1.
y = -0,3382x + 8,4275
R² = 0,9999
y = -0,3156x + 7,7317
R² = 0,9961
y = -0,2365x + 5,8574R² = 0,9992
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 5 10 15 20 25
Ret
rait
tan
gen
tiel
(%
) l
dan
s e
du
ram
en d
e l'
arb
re 1
Teneur en humidité du bois
Linéaire (SCD)
Linéaire (MTD)
Linéaire (HPD)
88
Dans les mêmes conditions, pour le bois prélevé à mi-hauteur son βT prévisionnel à 14 % H
se situerait autour 3,31 % et de 2,55 % à hauteur de poitrine.
La variation du retrait tangentiel partiel et du retrait radial partiel dans l’arbre devrait
évidemment être prise en compte dans la détermination des dimensions cibles au sciage.
Dans un tel cas, les dimensions cibles seraient basées sur la valeur de retrait partiel la plus
élevée, n’ayant généralement pas la possibilité déterminer à l’avance l’origine exacte des
sciages dans un arbre. Il est aussi bon de noter que le comportement de la linéarité du retrait
radial est similaire à celui du retrait tangentiel pour la partie du bois de cœur.
Tel qu’on pouvait le prévoir à partir des données du tableau 3.5, la prédiction du retrait
tangentiel partiel dans l’aubier au séchage donne un retrait plus important à mi-hauteur, soit
un βT partiel de 3,48 % pour une teneur en humidité d’équilibre de 14 %. Dans les mêmes
conditions, le bois proche de la cime dans l’aubier indique un βT partiel de 3,08 % et 2,65
% à hauteur de poitrine. La linéarité de retrait est bien respectée par niveau de hauteur ainsi
que dans le sens radial. Il est important d’analyser une autre donnée pour le comportement
du bois au séchage, notamment l’anisotropie de retrait.
Figure 3.5: Relation teneur en humidité-retrait tangentiel dans l'aubier
par niveau de hauteur de l’arbre 1.
y = -0,2267x + 5,8203
R² = 0,9931
y = -0,308x + 7,7968
R² = 0,9985
y = -0,2845x + 7,058
R² = 0,9995
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 5 10 15 20 25
Ret
rait
tan
gen
tiel
(%
) d
an
s
l'au
bie
r d
e l'
arb
re1
Teneur en humidité du bois
Linéaire (HPA)
Linéaire (MTA)
Linéaire (SCA)
89
3.2.4 Anisotropie du retrait total
Il est utile de rappeler que l’anisotropie de retrait référée dans cette étude représente le
quotient du retrait tangentiel au retrait radial (βT/βR). Cette caractéristique physique est très
importante dans la mesure où, en pratique, elle donne une indication de l’importance de
certaines déformations susceptibles d’apparaître lors du séchage du bois en dessous du
point de saturation des fibres
Il est d’usage que plus les valeurs de βt/βr sont proches de l’unité, moins il y a de
déformations indésirables des débits quand la teneur en eau varie lors du séchage. Le
mauvais comportement du bois au séchage constitue l’une des raisons pour exploiter ou
non une essence de bois peu connue. Le tableau 3.3 présenté au début de ce chapitre montre
les résultats de la variation de l’anisotropie de retrait. On peut y observer que dans le
duramen de l’arbre 1, l’anisotropie de retrait varie entre 1,51 et 1,62 et dans celui de l’arbre
2 celle-ci varie de 1,51 à 1,59. Le COV de l’anisotropie de retrait dans le duramen est de 4
% dans l’arbre 1 et de 2 % dans l’arbre 2. Dans l’aubier, cette caractéristique indique des
valeurs qui varient entre 1,37 et 1,82 dans l’arbre 1 et entre 1,41 et 2,03 dans l’arbre 2. Ces
résultats suggèrent que le bois de cœur du Wamba devrait bien se comporter lors du
séchage artificiel pour les déformations transversales. Ceux-ci sont similaires aux résultats
obtenus par (Masserann et Mariaux 1985) à partir du bois de cœur du Limba (Terminalia
superba), un bois tropical de la famille des Césalpiniacées avec un rapport d’anisotropie de
1,60.
Les résultats du test de Student au tableau 3.7 montrent un effet de la hauteur sur
l’anisotropie du retrait total (P = 0,003 et F = 23,67). Ce tableau indique également un effet
radial de l’anisotropie de retrait à mi-hauteur (P = 0,003 et F = 29,41). On peut noter enfin
une interdépendance de la variation de l’anisotropie de retrait entre les positions radiale et
longitudinale (P = 0,01 et F = 12,97) telle qu’observée pour les retraits totaux.
90
*Significatif au seuil de probabilité p < 0,05** Très significatif au seuil de probabilité p < 0,01 ;
ns NonSignificatif au seuil de probabilité p < 0,05.
3.2.5 Masse volumique
La masse volumique est fréquemment considérée comme le critère le plus important lors de
l’appréciation des propriétés technologiques d’une essence (Jodin 1994). Le tableau 3.8
présente la variation de la masse volumique anhydre et basale du bois de Wamba pour
chacun des deux arbres. Pour l’arbre 1, la masse volumique anhydre varie entre 697 et 879
kg/m3 dans le duramen et entre 693 à 810 kg/m3 dans l’aubier. La masse volumique basale
se situe entre 631 à 756 kg/m3 dans le bois de cœur et entre 692 à 712 kg/m3 dans l’aubier.
Cette plage de moyennes est sensiblement la même dans l’arbre 2. Les valeurs moyennes
de la masse volumique basale dans l’aubier et dans le duramen sont respectivement de 677
kg/m3 et de 712 kg/m3 dans l’arbre 1 et de 683 kg/m3 et de 720 kg/m3 dans l’arbre 2.
Le tableau 3.8 indique des coefficients de variation des masses volumiques assez similaires
dans les deux arbres. Le COV de la masse volumique anhydre varie entre 8 et 11% alors
que le COV de la masse volumique basale varie entre 7 et 9%. Ceci est comparable aux
données de la littérature pour les espèces feuillues du Canada (Jessome 1977). Comme
dans le cas de la variation du retrait total, le tableau 3.8 montre que la masse volumique
dans le duramen augmente de la base vers la cime et que dans l’aubier, la masse volumique
est maximale à la mi-hauteur.
Tableau 3.7: Test de Student de l'anisotropie de retrait total.
Hauteur ΒT/ βR
Aubier Duramen Prd Frd
SC 1,48 1,55 0,09 ns 4,35
MT 1,93 1,59 0,003** 29,41
HP 1,64 1,53 0,136 ns 3,14
Ht × Rd 0,01* 12,97
Pht 0,003** 0,02* 10,97
Fht 23,67
91
Tableau 3.8: Variation de la masse volumique anhydre et basale (kg/m3)
dans les deux arbres.
Hauteur
Arbre 1 (Ø=90cm) Arbre 2 (Ø=60cm)
D0 Db D0 Db
SCD 879 756 898 770
MTD 859 750 900 742
HPD 697 631 710 647
Moyenne 812 712 836 720
Écart-type 81 58 89 53
COV (%) 10 8 11 7
SCA 784 692 742 661
MTA 810 712 861 750
HPA 693 627 701 638
Moyenne 762 677 768 683
Écart-type 61 44 83 59
COV (%) 8 7 11 9
La figure 3.6 illustre bien ces tendances. Nos résultats sont en accord avec ceux de Pronin
(1971) qui a rapporté une augmentation de la masse volumique du bois de la base de l’arbre
vers la cime.Dans une autre étude sur le bois de Pin Sylvestre (Pinus sylvestris), Rieso et al.
(2008) indiquent également que la masse volumique augmente de la base vers la hauteur de
l’arbre.
Figure 3.6: Variation des moyennes combinées de la masse volumique
dans le bois de Wamba.
0
200
400
600
800
1000
SCD MTD HPD SCA MTA HPA
Masse v
olu
miq
ue (
kg
/m3
)
Hauteurs dans le fût
D0 Db
92
Les résultats de l’analyse statistique rapportés au tableau 3.9 indiquent un effet radial
cumulé (P = 0,01 et F = 21,30 et 21,90) de la masse volumique anhydre et basale
respectivement. Ce n’est cependant pas le cas pour chaque niveau de hauteur. On constate
également un effet très significatif de la hauteur sur la masse volumique dans les deux cas
(P = 0,001 et 51,93 et 56,80).L’analyse de la variance effectuée au tableau 3.10 indique une
corrélation de Spearman très significative entre le retrait tangentiel total et la masse
volumique basale Db (r = 0,96) et entre le retrait tangentiel et la masse volumique anhydre
D0 (r = 0,92). Cette relation est également significative avec le retrait radial (r = 0,62 et
0,65) respectivement pour Db et D0. On n’observe pas de corrélation significative entre la
masse volumique et la proportion des vaisseaux.
Enfin, il existe une tendance presque significative entre la masse volumique et l’anisotropie
de retrait total (r = 0,50 pour Db et r = 0,55 pour D0), la valeur tabulée correspondante de r
pour p = 0,05 étant de 0,576 (Snedecor et Cochran 1967).
*Significatif au seuil de probabilité p< 0,05 ;** Très significatif au seuil de probabilité p < 0,01 ;
ns Non significatif au seuil de probabilité p < 0,05
Tableau 3.9: Test de Student de la variation de la masse volumique
dans les deux tiges de bois de Wamba.
Hauteur D0 Db
Aubier Duramen Prd Frd Aubier Duramen Prd Frd
SC 763 889 0,003** 28,46 677 763 0,002** 33,08
MT 836 879 0,122ns 3,46 731 746 0,372 ns 0,96
HP 697 704 0,459 ns 0,64 633 639 0,228 ns 1,89
Ht × Rd 0,053 ns 5,63 0,035 ns 7,01
Pht 0,001** 0,01** 21,30 0,001** 0,01** 21,90
Fht 51,93 56,80
93
Tableau 3.10: Analyse de variance entre les propriétés anatomiques
et propriétés physiques.
*Significatif au seuil de probabilité p< 0,05 ;** Très significatif au seuil de probabilité p < 0,01 ;
ns Non significatif au seuil de probabilité p< 0,05.
De nombreux auteurs ont rapporté que le retrait est plus élevé à mesure que la masse
volumique du bois augmente, mais cette relation varie selon l’espèce (Siau 1984, Koubaa et
al. 1998). La figure 3.7 permet d’observer l’intensité de la relation entre le retrait
volumique et la masse volumique basale avec R2 = 0,76 pour 90 échantillons de bois
provenant de l’arbre 1 à trois niveaux de hauteur et deux positions radiales. La même allure
de progression a également été observée dans l’arbre 2.
y = 0,03x - 7,73
R² = 0,7556
6%
7%
8%
9%
10%
11%
12%
13%
14%
15%
600 650 700 750 800
Ret
rait
vo
lum
iqu
e to
tal
(%
)
Masse volumique basale en kg/m3
Variables Proportion de vaisseaux
Db D0
Db 0,13ns 1 0,93**
D0 0,13 ns 0,93** 1
βt 0,14 ns 0,96** 0,92**
βr 0,38 ns 0,62* 0,65*
βv 0,17 ns 0,94** 0,94**
βt/βr 0,02ns 0,50 0,55
Figure 3.7 : Relation masse volumique basale-retrait volumique dans
la hauteur de l’arbre 1.
94
3.2.6 Propriétés mécaniques
Dû à un échantillonnage limité, rappelons que les propriétés mécaniques évaluées dans le
cadre de cette recherche se résument au module d’élasticité (EL) et la contrainte maximale
en compression longitudinale (σcmax). Ces deux caractéristiques associées à la masse
volumique et au retrait devraient permettre cependant d’en arriver à une juste évaluation de
la qualité du bois de Wamba pour des utilisations exigeant une performance mécanique.
Le tableau 3.11 donne les résultats des propriétés mécaniques mesurées à une teneur en
humidité moyenne de 13,56% (Annexe 2) pour l’aubier et le duramen suivant les trois
niveaux de hauteur. Ainsi, le module d’élasticité (EL) de l’arbre 1 varie de 15,0 à 17,3 GPa
dans l’aubier et de 16, 4 à 20,8 GPa dans le duramen, avec des valeurs moyennes de
15,8GPa dans l’aubier et de 18,5GPa dans le duramen. La contrainte maximale en
compression oscille entre 63,4 et 67,5 MPa dans l’aubier et de 78,0 MPa et 84,0 MPa dans
le duramen, pour des valeurs moyennes de 66,2 MPa et 80,6 MPa respectivement.
Le tableau 3.11 indique que la variation des propriétés mécaniques est similaire dans les
deux arbres. Ainsi, l’arbre 2 montre un module d’élasticité moyen de 15,6 GPa dans
l’aubier et de 18,6 GPa dans le duramen. La contrainte maximale moyenne est de 65,2 MPa
dans l’aubier et 79,9 MPa dans le duramen. Tel qu’observé dans l’arbre 1, la mi-hauteur
(MT) affiche, pour ces deux caractéristiques mécaniques, des magnitudes sensiblement plus
élevées que les valeurs mesurées à hauteur de poitrine (HP) et à proximité de la cime (SC).
Le module d’élasticité et la contrainte maximale en compression du bois de Wamba sont
comparables à certains bois tropicaux africains tels que le Pao rosa (Bobgunnia fisttuloïdes)
(EL= 21,3 GPa ± 1,9 GPa ; σcmax= 90 MPa ± 8 MPa), le Niové (Staudtia kaumerunensis)
(EL= 18,5 GPa ± 3,1 GPa ; σcmax= 88 MPa ± 10 MPa), ou le Limbali (Terminalia superba)
EL (= 18,0 GPa ± 2,9 GPa, et σcmax= 72 ± 5 MPa), à une humidité proche de 12 % et dans le
bois de cœur notamment. Ces données sont disponibles dans TROPIX 7, version de mai
2015) (Http//www. Tropix.cirad.fr/fiches disponibles).
95
Tableau 3.11: Variation des propriétés mécaniques dans les tiges de bois de Wamba.
Hauteur
Arbre1 Arbre 2
EL(GPa) σcmax (MPa) EL(GPa) σc
max (MPa)
Aubier Duramen Aubier Duramen Aubier Duramen Aubier Duramen
SC 15,1 18,1 67,5 78,0 14,2 16,4 59,5 75,7
MT 17,3 20,9 67,5 84,0 16,6 20,5 69,1 81,9
HP 15,0 16,4 63, 4 79,7 16,0 18,7 67,1 82,0
Moyenne 15,8 18,5 66,2 80,6 15,6 18,5 65,2 79,9
Écart-type 1,3 2,2 2,4 3,1 1,3 2,1 5,1 3,6
COV (%) 8 12 4 4 8 11 8 5
96
Par ailleurs, le test de Student effectué à cet effet et présenté au tableau 3.12 indique un
effet radial de EL significatif dans le bois de cœur, principalement à mi-hauteur (P = 0,01 et
F= 16,83) et au bois proche de la cime (P = 0,03 et F = 9,20). Ces résultats sont en accord
avec ceux rapportés pour l’épinette noire par Altéyrac (2005) et pour le Pin à encens par
Antony et al. (2011). L’analyse statistique montre enfin un effet hauteur significatif (P =
0,01 et F = 12,47).
Tableau 3.12: Test de Student de la variation du module d'élasticité.
*Significatif au seuil de probabilité p < 0,05** Très significatif au seuil de probabilité p < 0,01 ;
ns Non significatif au seuil de probabilité p < 0,05.
Le tableau 3.13 évalue l’effet de position radiale et longitudinale sur la contrainte maximale
en compression longitudinale (σcmax). On peut y observer un effet radial significatif et un
effet de hauteur non significatif. Ce qui signifie que le bois de Wamba (Tessmania
africana) offrirait une résistance mécanique peut variable en hauteur, la moitié moins que le
module d’élasticité relativement parlant.
Hauteur
EL (GPa)
Aubier Duramen Prd Frd
SC 14,62 17,27 0,03* 9,20
MT 16,97 20,66 0,01** 16,83
HP 15,53 17,56 0,073 ns 5,10
Ht × Rd 0,479 ns 0,86
Pht 0,01** 0,003** 29,42
Fht 12,47
97
Tableau 3.13: Analyse de la variation de la contrainte maximale
en compression (MPa).
** Très significatif au seuil de probabilité p < 0,01 ; ns Non significatif au seuil de probabilité p < 0,05.
La figure 3.8 illustre sous forme de graphique la variation des propriétés mécaniques dans
le bois de Wamba discutée ci-dessus. Celles-ci augmentent de la base vers la mi-hauteur
pour diminuer dans le bois proche de la cime. Si cette allure est modérée pour σcmax, elle
reste en revanche plus prononcée dans EL et ceci est valable aussi bien pour l’aubier que
pour le duramen.
Figure 3.8: Variation des propriétés mécaniques dans la hauteur du bois
de Wamba (aubier-duramen).
La présente étude (tableau 3.11) montre pour l’arbre 1 un COV du module d’élasticité de 8
% dans l’aubier et 12 % dans le duramen. La contrainte maximale en compression
longitudinale affiche un COV de 4 % pour les deux positions radiales. L’arbre 2 montre un
55
60
65
70
75
80
85
90
14
15
16
17
18
19
20
21
HPD MTD SCD HPA MTA SCA
Co
ntr
ain
te m
axim
ale
en
co
mp
ress
ion
(M
Pa)
Mo
du
le d
'éla
stic
ité
en
co
mp
ress
ion
(G
Pa)
Hauteurs et positions radiales dans le tronc
EL (GPa) σcMax (MPa)
Hauteur Aubier Duramen Prd Frd
SC 63,50 76,85 0,01** 22,39
MT 68,30 82,95 0,004** 26,46
HP 65,25 80,85 0,004** 26,00
Ht× Rd 0,951 ns 0,05
Pht 0,123 ns 0,001** 74,76
Fht 3,29
98
COV comparable à l’arbre 1 pour le module d’élasticité, mais sensiblement plus élevé pour
la contrainte maximale, soit 8 et 5 % respectivement dans l’aubier et le duramen. Ces
valeurs du COV pour le module d’élasticité sont plus faibles que celles rapportées par
Kokutse (2002) qui a mesuré un COV de 19 % dans la variation intra-arbre de EL du bois
de Teck (Tectona grandis L.F) au Togo. Il en est de même pour le bois d’Acajou d’Afrique
(Khaya spp.)où un COV de EL est évalué à 17 % (Guiscafre et Sales 1977). Le COV du
module d’élasticité du bois de Wamba est cependant comparable à ceux du bois de Tiama
(11 %) et Kosipo (12 %), ces bois étant qualifiés d’homogènes (Guiscafre et Sales 1977).
Panshin et de Zeeuw (1980) soulignent que les propriétés mécaniques et physiques du bois
sont étroitement liées à sa masse volumique. La figure 3.9 indique un coefficient de
détermination de 0,24 entre les valeurs moyennes de la masse volumique humide à 13,6 %
H et celles du module d’élasticité en compression longitudinale dans le bois de Wamba,
toutes positions et arbres confondus.
Figure 3.9: Relation masse volumique humide-module d'élasticité.
La valeur de R2 = 0,24 est sensiblement plus faible que celle que l’on retrouve dans la
littérature (figure 1.14) pour la prédiction du module d’élasticité en fonction de la masse
volumique. Le fait que la variation du module d’élasticité avec la hauteur dans l’arbre ne
y = 0,0189x + 3,8848R² = 0,2449
14
15
16
17
18
19
20
21
620 670 720 770 820
Mo
du
le d
'éla
stic
ité
(G
Pa
)
Masse volumique humide (kg/m3)
99
suit pas la même tendance dans le duramen que celle de la masse volumique pourrait
expliquer en partie la faiblesse de cette relation. La teneur en humidité des éprouvettes est
également une source d’erreur possible car une teneur en humidité plus élevée conduit à
une masse volumique plus forte et un module plus faible, alors qu’on devrait s’attendre à
l’opposé.
Il existe une relation très significative entre le module d’élasticité (EL) et sa contrainte
maximale (σcmax) comme illustrée à la figure 3.10 alors que le coefficient de détermination
entre les deux variables affiche un R2 = 0,796. Cette tendance est vérifiée par la corrélation
de Spearman au tableau 3.14 qui regroupe le niveau de corrélation entre l’ensemble des
propriétés anatomiques, physiques et mécaniques où r = 0,89.Ce résultat est très intéressant,
car il a une incidence directe sur la prédiction de la résistance mécanique des sciages par
essais non destructifs. Compte tenu de la variabilité du bois, il est important de procéder à
son classement afin de réduire cette variabilité en séparant les pièces en classes de
résistance. La méthode de classement par machine (bois MSR) peut être utilisée à cette fin,
du moins pour les bois de grade mécanique supérieur à l’intérieur d’une espèce donnée.
Différentes méthodes non destructives existent pour le classement mécanique, dont l’essai
de détermination du module d’élasticité en flexion (MOE) en provoquant une déformation
élastique donnée. Le module d’élasticité MOE est obtenu par la formule élémentaire
faisant intervenir la force (P), la déformation (∆), la portée (L) et les dimensions (b et h) de
la pièce de bois. La machine donnera alors l’élasticité moyenne de chaque pièce de bois (à
plat) à partir des lectures de chaque cellule de charge et du capteur de déplacement :
MOE=PL3
4bℎ3𝛥 (20)
Où :
MOE : Module d’élasticité en flexion (MPa);
P : Force (N);
L : Portée en (mm);
b : Largeur de la pièce de bois (mm);
h : Hauteur de la pièce de bois en (mm);
: Déplacement (mm).
100
Figure 3.10: Relation module d'élasticité-contrainte maximale
en compression longitudinale.
Tel qu’illustré à la figure 3.9 ci-dessus, le tableau 3.14 indique une faible corrélation entre
les propriétés mécaniques et la masse volumique.Même si cette relation a été probablement
masquée par le faible échantillonnage (2 arbres), la teneur en extractibles et la variation de
la teneur en humidité des éprouvettes, l’analyse de corrélation indique néanmoins une
tendance significative avec une valeur de r de l’ordre de 0,50 s’approchant ainsi de la
valeur tabulée correspondante (r = 0,576 pour p = 0,05) (Snedecor et Cochran 1967).
L’effet de la teneur en extractibles sur les propriétés mécaniques a déjà été rapporté par
plusieurs auteurs (Holz 1996, Hernández 2007). D’ailleurs, comme on le verra au tableau
3.40, le module d’élasticité et la contrainte maximale sont significativement corrélés à la
teneur en extractibles, notamment en polyphénols. Le tableau 3.11 a d’ailleurs indiqué des
valeurs moyennes des propriétés mécaniques plus élevées dans le duramen ou les matières
extractibles sont très souvent plus concentrées.
Le tableau 3.14 démontre tel qu’il fut observé plus haut, une corrélation significative à
hautement significative entre le retrait et la masse volumique. Enfin, on n’observe aucune
corrélation entre la proportion de vaisseaux et la masse volumique de même qu’entre la
proportion de vaisseaux et les propriétés mécaniques.
y = 0,0035x + 12,049R² = 0,7958
55
60
65
70
75
80
85
14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000 21000
Co
ntr
ian
te m
axim
ale
en
co
mp
ress
ion
(M
Pa)
Module d'élasticité ( MPa)
101
*Significatif au seuil de probabilité p < 0,05** Très significatif au seuil de probabilité p < 0,01 ; ns non significatif au seuil probabilité p < 0,05
Tableau 3.14: Coefficients de corrélation entre les propriétés anatomiques et physico-mécaniques.
Variables PV βr βt βv βt/βr D0 Db EL σcmax
PV 1 0,28ns 0,15ns 0,17ns 0,19ns 0,08NS 0,07ns -0,14ns -0,09
βr 0,28ns 1 0,74** 0,74** -0,056ns 0,76** 0,75** 0,29ns 0,45 ns
βt 0,15ns 0,69 ns 1 0,99** 0,44 ns 0,92** 0,96** 0,24ns 0,19 ns
βv 0,17ns 0,74** 0,99** 1 0,42ns 0,94** 0,94** 0,28ns 0,19 ns
βt/βr 0,19ns -0,06ns 0,44 ns 0,42 ns 1 0,56 ns -0,03ns -0,11ns -0,25
ns
D0 0,08ns 0,76** 0,92** 0,94** 0,56 ns 1 0,99** 0,50 ns 0,41 ns
Db 0,07ns 0,75** 0,965* 0,94** -0,03 ns 0,99** 1 0,52 ns 0,47 ns
EL 0,14ns 0,29ns 0,29ns 0,28ns 0,11 ns 0,50 ns 0,52 ns 1 0,89**
σcmax 0,09ns 0,32ns 0,32ns 0,30ns 0,24 ns 0,41 ns 0,47 ns 0,89** 1
102
3.3 Constituants chimiques du bois de Wamba
3.3.1 Rendements des principaux constituants du bois de Wamba
Les résultats présentés dans cette section donnent la variation du rendement de chacun des
principaux constituants du bois de Wamba et représentent les moyennes obtenues après les
tests en triplicata des échantillons. Ils présentent la variation de ces composés chimiques
selon les positions radiale et longitudinale de chaque arbre. Cette section évalue la teneur
en cellulose, en hémicelluloses (pentosanes), en lignine et en matières extractibles.
Rappelons que les analyses chimiques réalisées en laboratoire ont été effectuées sur la base
de la sciure de bois de Wamba préalablement extraite au mélange azéotropique de l’alcool
éthylique anhydre puis à l’eau chaude.
3.3.1.1 Teneur en cellulose
Comme présentée au tableau 3.15, la teneur en cellulose pour l’arbre 1 varie de 46,1 % à
46,4 % dans l’aubier et de 45,8 % à 48,7 % dans le duramen. Pour cet arbre, les rendements
moyens sont de 46,3 % dans l’aubier et de 46,8 % dans le duramen. Dans l’arbre 2, la
teneur en cellulose est comprise entre 46,3 % et 47,8 % dans l’aubier et entre 46,9 % et
48,5 % dans le duramen. La teneur moyenne dans l’arbre 2 est de 47,2 % dans l’aubier et
de 47,6 % dans le duramen. Ces résultats permettent d’observer que pour les deux arbres,
les taux de cellulose varient peu pour les positions radiale et longitudinale.
Tableau 3.15: Variation de la proportion de la cellulose dans les deux arbres.
Hauteur
Teneur en cellulose (%) arbre 1 Teneur en cellulose (%) arbre 2
Aubier Duramen Aubier Duramen
SC 46,4 48,7 47,8 48,5
MT 46,1 45,9 46,3 47,5
HP 46,3 45,8 47,5 46,9
Moyenne 46,3 46,8 47,2 47,6
Écart-type 0,2 1,6 0,8 0,8
COV (%) 0 4 2 2
103
Le test statistique effectué à cet effet et dont les résultats sont consignés au tableau 3.16 ne
montre aucune différence significative dans la position radiale (P = 0,413 et F = 0,80)
qu’entre les différents niveaux de hauteur (P = 0,357 et F = 1,27).
nsnon significatif au seuil de probabilité p < 0,05
Par ailleurs, la teneur en cellulose du bois de Wamba est sensiblement supérieure à celle
trouvée dans la plupart des bois tropicaux africains. À cet effet, Gérard et al. (1998) indique
que le duramen du Bilinga (Nauclea diderricchii) aurait une teneur en cellulose de 42,1 %,
celle de l’Izombé (Testuela gabonesis) serait de 35,2 % et le Limba (Terminalia superba)
de 41,7 %. Doat (1972) trouve 39,8 % de teneur en cellulose pour l’Azobé (Lophira alata).
Nos résultats sont plutôt proches de celle de Minkué M’Ény (2000) avec des moyennes de
49,42 % dans l’aubier et de 50,43 % dans le duramen du bois d’Okoumé (Aucoumea
klaineana).
Bruchert et Gardiner (2006) expliquent que le taux de cellulose qui se trouve un peu plus
élevé dans la partie supérieure de l’arbre permettrait à ce dernier de lutter contre les
contraintes environnementales notamment le vent dont l’influence est variable dans le
temps et l’intensité. Les résultats sur les rendements en cellulose obtenus dans le bois de
Tessmanai africana,avec une absence d’effet radial et de hauteur n’expliquerait donc pas à
eux seuls les variations observées 3.12 et 3.13 pour le module d’élasticité et la contrainte de
compression maximale en direction longitudinale. Ces deux propriétés mécaniques seraient
Tableau 3.16: Analyse statistique de la variation de la teneur en cellulose.
Hauteur
Cellulose (%)
Aubier Duramen Prd Frd
SC 47,1 48,6 0,679 ns 0,19
MT 46,2 46,7 0,948 ns 0,00
HP 46,9 46,4 0,114 ns 3,67
Ht× Rd 0,305 ns 1,53
Pht 0,357 ns 0,413 ns 0,80
Fht 1,27
104
plus influencées par la variation de la teneur en lignine que par la variation de la teneur en
cellulose comme on le verra ultérieurement au tableau 3.40.
3.3.1.2 Teneur en hémicelluloses (pentosanes)
La proportion des hémicelluloses obtenue par l’hydrolyse de l’acide chlorhydrique donne
un indice de furfural qui, multiplié par 1,874 transforme les xylanes en pentosanes. Le
tableau 3.17 résume les résultats obtenus sur la variation de la teneur en pentosanes. Ce
tableau indique une concentration des pentosanes plus abondante dans l’aubier. On
remarque que dans l’arbre 1, la teneur en pentosanes varie de 18,0 % à 21,9 % dans l’aubier
et 16,2 % et 17,7 % dans le duramen. Ces résultats obtenus dans l’arbre 1 sont similaires à
ceux de l’arbre 2 avec une teneur qui varie de 17,3 % à 19,9 % dans l’aubier et 16,4 % et
18,4 % dans le duramen.Pour les deux arbres, la teneur moyenne en pentosanes est de 19,2
% dans l’aubier contre17,3 % dans le duramen. Les résultats indiquent également une
variation du COV allant de 8 % à 11 % dans l’aubier contre 5 % à 6 % dans le bois de
cœur.
Le test statistique effectué (tableau 3.18) montre que la teneur en pentosanes est
significativement plus abondante dans l’aubier, mais seulement dans le bois proche de la
cime (P = 0,04 et F = 8,46). Ce résultat est conforme à la biologie de l’aubier puisque celui
renferme des substances de réserve comme l’amidon contribuant ainsi à le rendre moins
résistant aux agents biologiques.Concernant la hauteur dans l’arbre, la variation en
pentosanes est non significative.
Ces rendements en pentosanes dans de l’espèce Tessmania africana sont dans l’ordre de
grandeur de ceux trouvés dans une large gamme de bois tropicaux. À cet effet, Minkué
M’Ény (2000) rapporte des pourcentages de 15,2 % dans l’aubier et de 15,1 % dans le
duramen de l’Okoumé (Aukouméa klaineana). Gérard et al. (1998) indiquent des
pourcentages de 17,9 % dans Tola (Gossweilerodendron balsamiferum), et de 18,1 % dans
le bois de Gombé (Didelotia africana) puis de 14,0 % dans l’Izombé (Testuela gabonesis).
105
Tableau 3.17: Variation de la teneur en pentosanes dans les deux arbres.
Hauteur
Teneur en pentosanes (%)
Arbre1
Teneur en pentosanes (%)
Arbre2
Aubier Duramen Aubier Duramen
SC 21,9 17,3 19,8 17,3
MT 18,3 17,7 17,3 16,4
HP 18,0 16,2 19,9 18,4
Moyenne 19,4 17,1 19,0 17,4
Écart-type 2,2 0,9 1,5 1,0
COV (%) 11 5 8 6
nsnon significatif au seuil probabilité p < 0,05
3.3.1.3 Teneur en lignine totale
Les résultats relatifs à la variation de la teneur en lignine totale (tableau 3.19) sont
issus de l’addition de la lignine de Klason et de l’indice soluble. La concentration de
la lignine totale varie peu de l’aubier au duramen et de la base au sommet des troncs
d’arbres. Ainsi, dans l’arbre 1 par exemple, la lignine totale varie entre 27,0 % et 29,7
% dans le duramen contre 26,7 % et 28,9 % dans l’aubier. Dans cet arbre, la moyenne
de la teneur en lignine totale reste similaire avec 28,3 % dans le bois de cœur et de
28,2 % dans l’aubier. Les coefficients de variation sont également proches avec
respectivement un COV de 5 % dans le duramen contre 4 % pour l’aubier.
Tableau 3.18: Test de Student de la variation en pentosanes
dans le bois de Wamba.
Hauteur
(Pentosanes) (%)
Aubier Duramen Prd Frd
SC 19,60 17,30 0,04* 8,46
MT 17,82 17,05 0,514 ns 0,49
HP 18,95 17,30 0,149 ns 2,90
Ht × Rd 0,370 ns 1,22
Pht 0,211 ns 0,028* 9,41
Fht 2,17
106
Tableau 3.19: Variation du rendement en lignine dans le bois de Wamba.
On retrouve presque la même tendance de variation dans l’arbre 2 dans lequel la
moyenne de la concentration de la lignine totale est de 28,1 % dans le duramen contre
27,8 % dans l’aubier. Les COV sont de 6 % dans le duramen et de 2 % dans l’aubier.
Le test de Student n’indique ni un effet de la hauteur (P = 0,537 et F= 0,71) ni un
effet radial (P = 0,323 et F= 0,528) du rendement en lignine comme le rapporte le
tableau 3.20.
nsnon significatif au seuil de probabilité p < 0,05
Hauteur
Teneur en lignine (%) dans l'arbre 1 Teneur en lignine (%) dans l'arbre 2
Lignine
Klason
Acide
soluble
Lignine
totale
Lignine
Klason
Acide
soluble
Lignine
totale
SCD 27 1,1 28,2 25,9 1,5 27,4
MTD 25,7 1,4 27,0 27,8 2,1 29,9
HPD 28,4 1,3 29,7 25,3 1,7 27,0
Moyenne 27,0 1,3 28,3 26,3 1,8 28,1
Écart-type 1,4 0,2 1,4 1,3 0,3 1,6
COV (%) 5 12 5 5 17 6
SCA 27,1 1,9 28,9 26,1 1,9 28,0
MTA 24,9 1,8 26,7 25,4 1,6 26,8
HPA 27,5 1,2 28,7 26,0 1,8 27,9
Moyenne 26,5 1,5 28,2 26,1 1,8 27,8
Écart-type 1,4 0,4 1,2 0,4 0,2 0,7
COV (%) 5 25 4 1 8 2
Tableau 3.20: Test de Student de la variation de la lignine totale
dans le bois de Wamba.
Hauteur
Lignine totale (%)
Aubier Duramen Prd Frd
SC 28,5 27,8 0,612 ns 0,29
MT 26,8 28,5 0,142 ns 3,03
HP 28,3 28,4 0,980 ns 0,00
Ht × Rd 0,323 ns 1,43
Pht 0,537 ns 0,528 ns 0,46
Fht 0,71
107
Les teneurs en lignine présentées au tableau 3.19 sont similaires à celles rapportées
dans la littérature, notamment pour les bois tropicaux. Nuopponen et al. (2006)
rapportent que la teneur en lignine des bois durs tropicaux peut excéder celle des bois
tendres pour se situer entre 29 % et 41 %. Dans le même sens, Gérard et al. (1998)
indiquent que la teneur en lignine du bois de Tola (Gossweilerodendron
balsamiferum) est de 28,3 % alors Minkué M’Ény (2000) révèle que chez l’Okoumé
(Aukouméa klaineana), le pourcentage de lignine se situerait autour de 30 % dans le
bois de cœur et de 28 % dans l’aubier. Barton et McDonald (1971) rapportent que
dans le bois de cœur du cèdre de l’Ouest, le taux de lignine est de 29,0 % au gros
bout du tronc d’arbre, de 28,1 % à mi-hauteur et de 28,3 % au fin bout alors que dans
l’aubier, le taux de lignine était de 32,3 % au gros bout, de 31,4 % à la mi-hauteur et
29,4 % au fin bout.
Muller et al. (1987) indiquent que la concentration en lignine dans les tissus végétaux
varie peu au sein d’une même espèce. Il est bon de noter que la lignification est
nécessaire pour tous les tissus qui servent à la conduction de la sève. La lignine
contribue également à la rigidité des parois cellulaires et assure le port dressé des
plantes (Panshin et de Zeeuw 1980, Stevanovic et Perrin 2009).On peut noter qu’en
général, la variation du rendement de chacun des constituants chimiques structuraux
dans le bois de Wamba ne montre pas de différence significative aussi bien entre
l’aubier et le duramen que les trois niveaux de hauteur.
3.3.2 Teneur en extraits totaux
3.3.2.1 Rendements en extraits solubles à l’éthanol-toluène et à l’eau chaude
Rappelons que la teneur en extraits totaux a été déterminée à partir de deux types
d’extractions. D’abord aux solvants organiques éthanol-toluène puis à l’eau chaude à
partir des sciures préalablement extraites à l’éthanol-toluène. Les résultats rapportés
au tableau 3.21 représentent les teneurs obtenues dans chacun des deux arbres par
niveau de hauteur et position radiale pour un nombre total de 36 répétitions. À cet
108
effet, Fengel et Wegener (1984) estiment que l’extraction à l’eau chaude dissout les
alcaloïdes, les protéines, les tannins, les glucides, les matières colorantes, etc. Alors
que le mélange de l’éthanol-toluène extrait également les matières colorantes, les
tannins, les stilbènes ainsi que les flavonoïnes et les anthocianins. Les résultats du
tableau 3.21 permettent d’observer que dans le duramen de l’arbre 1, les rendements
des extraits solubles de l’extraction à l’éthanol-toluène varient de 3,7 % à 6,6 % alors
que ceux de l’extraction à l’eau chaude 3,9 % à 5,9 %. Pour l’aubier de l’arbre1, les
rendements varient de 3,3 et 4,1 % à l’éthanol-toluène et de 3,1 et 4,5 % à l’eau
chaude. Les teneurs moyennes en extraits totaux dans l’arbre 1 sont de 10,1 % dans le
duramen et de 7,5 % dans l’aubier. Dans le duramen l’arbre 2, les extraits à l’éthanol-
toluène varient de 3,6 % à 6,9 % et ceux à l’eau chaude entre 3,7 % et 5,7 %.
L’aubier de cet arbre donne des rendements variant entre 2,7 % à 4,2 % pour le
mélange azéotropique et entre 2,8 et 5,1 % pour l’eau chaude. La moyenne en extraits
totaux trouvée dans l’arbre 2 est similaire à celle de l’arbre 1, soit 9,8 % dans le
duramen et 6,8 % dans l’aubier.
Tableau 3.21: Variation de la teneur en extraits totaux (%)
dans le bois de Wamba
Hauteur
Arbre1 Ø = 90 cm Arbre2 Ø = 60cm
Éthanol
toluène
Eau
chaude Total 1
Éthanol
toluène
Eau
chaude
Total
2
SCD 3,7 5,9 9,6 4,1 5,5 9,6
MTD 4,4 5,9 10,3 3,6 5,7 9,3
HPD 6,6 3,9 10,5 6,9 3,7 10,6
Moyenne 4,9 5,2 10,1 4,9 5,0 9,8
Écart-type 1,5 1,2 0,5 1,8 1,1 0,7
COV (%) 31 22 5 37 22 7
SCA 4,1 4,5 8,6 4,2 5,1 9,3
MTA 3,3 3,1 6,4 2,7 2,8 5,5
HPA 3,6 3,9 7,5 2,7 3,0 5,7
Moyenne 3,7 3,8 7,5 3,2 3,6 6,8
Écart-type 0,4 0,7 1,1 0,9 1,3 2,1
COV (%) 11 18 15 27 35 31
109
L’analyse statistique du tableau 3.22 montre une différence significative de la teneur
en extraits solubles à l’eau chaude dans la position radiale à mi-hauteur (P = 0,02 et F
= 11,2). On n’y relève cependant pas d’effet de hauteur (P = 0,645 et F = 0,48). Les
extraits solubles dans le mélange éthanol-toluène n’indiquent aucun effet significatif
aussi bien dans les positions radiales qu’axiale.
*Significatif au seuil de probabilité p < 0,05 p < 0,01 ; nsnon significatif au seuil de probabilité p < 0,05
Même si la teneur en extraits dans le bois de Wamba est très élevée par rapport au
bois des zones tempérées, celle-ci est cependant plus faible que celles rapportées par
Saha (2015) dans le bois de cœur de Moabi (Baillonella toxisperma). L’auteur a
mesuré des rendements en extraits de 7,8 % à l’éthanol-toluène contre 8,4 % à l’eau
chaude. Il en est de même pour le Tali (Erythriphleum ivorense) pour lequel l’auteur
indique une solubilité en matières extractibles de 8,5 % dans le mélange azéotropique
et de 10 % dans l’eau chaude. Ce qui n’est pas le cas dans le bois de cœur du
Movingui (Distemonanthus benthamaianus) où les rendements étaient de 8,7 % à
l’éthanol-toluène et de 3,8 % à l’eau chaude.
Tableau 3.22: Analyse statistique de teneur en extraits totaux
dans le bois de Wamba.
Haut-
eur
Extraits solubles à l’eau chaude
(%)
Extraits solubles à l’éthanol-toluène
(%) Aubier Duramen Prd Frd Aubier Duramen Prd Frd
SC 4,8 5,7 0,123 ns 3,44 4,2 3,9 0,561 ns 0,39
MT 3,0 5,8 0,020 * 11,2 3,0 4,0 0,303 ns 1,32
HP 3,5 3.8 0,431 ns 0,73 3,2 6,8 0,160 ns 2,71
Ht × Rd 0,296 ns 1,58 0,779 ns 0,26
Pht 0,645 ns 0,02* 12,3 0,256ns 0,105 ns 3,90
Fht 0,48 1,81
110
Il est acquis qu’il y a une relation entre les matières extractibles et les autres
propriétés du bois et notamment le retrait.Dans le but de vérifier cette relation dans
nos analyses, le tableau 3.23 rapporte les résultats des retraits volumiques totaux et
les teneurs en extraits totaux dans la position radiale (aubier-duramen) et suivant la
hauteur dans les troncs d’arbres.
Dans ce tableau, si on n’observe aucune tendance particulière de la relation entre le
retrait volumique et la teneur en extraits dans l’aubier, on remarque cependant dans le
duramen une augmentation du retrait volumique avec une diminution de la teneur en
extraits totaux. Cette tendance est illustrée à la figure 3.11. Enfin, cette relation peut
être en partie masquée par la variation de la masse volumique en hauteur.
9
10
11
12
13
14
15
SC MT HP
Re
trai
t vo
lum
iqu
e e
t te
ne
ur
en
ext
rait
s (
%)
Hauteur dans l'arbre
Retrait volumique Extraits totaux
Tableau 3.23: Variation du retrait volumique en fonction
de la teneur en extraits.
Haut-
eur
Arbre 1 Arbre 2
Aubier Duramen Aubier Duramen
βv
(%)
Extraits
Totaux
(%)
βv
(%)
Extraits
totaux
(%)
βv
(%)
Extraits
Totaux
(%)
βv
(%)
Extraits
totaux (%)
SC 11,8 8,6 13,9 9,6 10,9 9,3 14,3 9,6
MT 12,2 6,4 12,8 10,3 13,0 5,5 12,6 9,3
HP 10,6 7,5 10,7 10,5 12,0 5,7 11,0 10,6
Figure 3.11: Teneur en extraits totaux-retrait volumique
dans le duramen de l’arbre 1.
111
3.3.2.2 Bilan des Rendements des constituants chimiques par position dans l’arbre
Les résultats issus de la littérature proviennent généralement des échantillons de bois
prélevés à hauteur de poitrine. Les tableaux 3.24 à 3.26 rapportent, pour chaque
niveau de hauteur, les moyennes cumulées des indices chimiques du bois de Wamba.
Il est d’usage que la sommation du rendement de chaque constituant (cellulose,
pentosanes, lignine et extraits totaux) soit proche de 100 %.
La somme des moyennes cumulées en pourcentage de chaque constituant chimique
(aubier-duramen) est proche de 100 %. Ce résultat satisfaisant traduit le bon
déroulement des manipulations au laboratoire. On note que dans l’arbre 1 la teneur en
polysaccharides à hauteur de poitrine est de 62,0 % dans le duramen contre 64,1 %
dans l’aubier. Dans l’arbre2, la teneur en polysaccharides est de 65,1 % dans le
duramen et de 67,4 % dans l’aubier.
Tableau 3.24: Bilan des rendements des constituants chimiques
à hauteur de poitrine.
Constituants
chimiques
(%)
Arbre 1 Ø = 90 cm Arbre 2 Ø = 60cm
Aubier Duramen Aubier Duramen
Cellulose 46,1 45,8 47,5 46,7
Pentosanes 18,0 16,2 19,9 18,4
Lignine totale 28,7 29,7 27,9 27,0
Extraits totaux 7,5 10,5 5,7 10,6
Total (%) 100,3 102,2 101,0 102,7
112
Le bilan des rendements en constituants chimiques obtenu à mi-hauteur (tableau 3.25)
indique des rendements de 100 % et plus dans le duramen des deux arbres alors que
dans l’aubier ces teneurs sont légèrement en dessous 100 %. La teneur en
polysaccarides en mi-hauteur dans l’arbre 1 est de 63,6 % dans le duramen contre
64,4 % dans l’aubier. Les valeurs correspondantes sont respectivement de 69,9 % et
de 63,6 % pour l’arbre 2.
Tableau 3.26: Bilan des constituants chimiques à proximité de la cime
Les rendements en constituants chimiques sous la cime (tableau 3.26) sont tous
supérieurs à 100 % bien que l’erreur d’estimation semble encore acceptable. La
teneur en polysaccarides sous la cime dans l’arbre 1 est de 66 % dans le duramen
contre 68,3 % dans l’aubier. Les valeurs correspondantes sont respectivement de 65,8
% et de 67,6 % pour l’arbre 2. On remarque donc un rendement en polysaccarides
légèrement plus élevé sous la cime en comparaison aux deux autres positions axiales.
Tableau 3.25: Bilan des constituants chimiques à mi-hauteur
Constituants
chimiques
(%)
Arbre 1 Ø = 90 cm Arbre 2 Ø = 60cm
Aubier Duramen Aubier Duramen
Cellulose 46,1 45,9 46,3 47,5
Pentosanes 18,3 17,7 17,3 16,4
Lignine totale 26,7 27,0 26,8 29,9
Extraits totaux 6,4 10,3 5,5 9,3
Total (%) 97,5 100,9 95,9 103,1
Constituants
chimiques (%)
Arbre1 Ø = 90 cm Arbre 2 Ø = 60cm
Aubier Duramen Aubier Duramen
Cellulose 46,4 48,7 47,8 48,5
Pentosanes 21,9 17,3 19,8 17,3
Lignine totale 28,9 28,2 28,0 27,4
Extraits totaux 8,6 9,6 9,3 9,6
Total (%) 105,8 103,8 104,9 102,8
113
3.3.3 Teneur en composés phénoliques
3.3.3.1 Phénols totaux
La détermination de la teneur en phénols totaux a été déterminée en utilisant le réactif
de Folin-Ciocalteau. L’examen du tableau 3.27 montre que dans l’aubier de l’arbre 1,
les phénols totaux varient 211 mg à 348 mg équivalents acide gallique/g de l’extrait
sec. Dans le bois de cœur, les phénols totaux varient 248 à 434 mg équivalents acide
gallique/g de l’extrait sec. Dans l’arbre 2, le rendement en phénols totaux est compris
entre125 et 290 mg équivalents acide gallique/g de l’extrait sec dans l’aubier contre
281 et 397 mg équivalents acide gallique/g de l’extrait sec dans le duramen. À une
exception près, la teneur en phénols totaux est sensiblement plus élevée dans le
duramen que dans l’aubier. On observe également que les valeurs maximales se
retrouvent à mi-hauteur sauf pour l’aubier de l’arbre 1.
Le test de Student du tableau 3.28 indique une différence très significative (P = 0,01
et F = 20,67) de la concentration des phénols totaux entre l’aubier et le duramen.
L’analyse statistique signale également un effet de hauteur très significatif (P = 0,001
et F = 13,76) sur les phénols totaux. De plus, l’effet de la position en hauteur est relié
à l’effet de la position radiale (P = 0,001 et F = 14,38).
Hauteur
Arbre1 Arbre 2
Aubier
(AGE/g)
Duramen
(AGE/g)
Aubier
(AGE/g)
Duramen
(AGE/g)
SC 348 248 278 281
MT 309 434 290 397
HP 211 349 125 315
Tableau 3.27: Variation de la teneur en phénols totaux (mg éq AGE/g PS )
dans les deux arbres
114
*Significatif au seuil de probabilité p < 0,05** Très significatif au seuil de probabilité p < 0,01 ; nsnon significatif au seuil de probabilité p < 0,05
Les teneurs en phénols totaux du bois de Tessmania africana solubles à l’éthanol sont
du même ordre de grandeur que les résultats de St. Pierre (2012) qui trouve des
concentrations de 203 ± 25 mg équivalents acide gallique/g (AGE/g) dans le duramen
du bouleau jaune (Betula allenghaniensis) et de 296 ±27 mg équivalents acide
gallique/g de l’extrait sec dans le duramen de l’érable à sucre (Acer saccharum).
Comparativement aux bois tropicaux, le bois de Tessmania africana donne des
rendements sensiblement supérieurs à ceux publiés pour quelques bois tropicaux
africains du Cameroun. En effet, Saha (2015) rapporte des teneurs de 163 mg
équivalents acide gallique/g de l’extrait en acétone contre 120 mg équivalents acide
gallique/g de l’extrait sec à l’éthanol-toluène dans le duramen de Movingui
(Distemonanthus benthamaianus), et de 165 mg équivalents acide gallique/g de
l’extrait sec dans le duramen de Padouk (Pterocarpus soyauxii).
3.3.3.2 Flavonoïdes
Le tableau 3.29 présente la teneur en flavonoïdes dans les deux arbres de Wamba.
Dans le duramen de l’arbre 1, les flavonoïdes varient entre 9 et 13 mg équivalents
quercétine par g de l’extrait sec (mg éq Qu/g PS) et de 3,5 à 11 mg éq Qu/g PS dans
l’aubier. Dans l’arbre 2, la teneur en flavonoïdes varie de 12,0 à 22,0 mg éq Qu/g PS
dans le duramen et de 10,0 à 19,0 mg éq Qu/g PS dans l’aubier. Comme dans le cas
des phénols totaux, les teneurs en flavonoïdes dans le Tessmania africana sont
Tableau 3.28: Test de Student de la variation en phénols totaux.
Hauteur
Phénols totaux (mg éq acide gallique/g de PS)
Aubier Duramen Prd Frd
SC 313,0 264,5 0,159 ns 2,74
MT 299,5 415,5 0,01** 15,56
HP 168,0 332,2 0,001** 31,10
Ht× Rd 0,01** 14,38
Pht 0,001* 0,01** 20,63
Fht 13,76
115
également supérieures à celles trouvées dans le bouleau jaune et l’érable à sucre (St.
Pierre 2012).
Le test de Student effectué au tableau 3.30 sur la concentration des flavonoïdes pour les
deux arbres confondus ne révèle aucune différence significative dans la position radiale (P
= 0,625 et F= 0,27) ainsi dans la hauteur des troncs d’arbres (P= 0,877 et F = 0,13).
nsnon significatif au seuil de probabilité P < 0,05
La variation radiale et longitudinale des flavonoïdes dans l’arbre 1 ne semble avoir aucune
allure particulière. Toutefois, la teneur en flavonoïdes dans l’arbre 2 montre une
progression de progression croissante de la base vers la cime pour l’aubier et le bois de
cœur comme illustré à la figure 3.12.
Tableau 3.29: Variation de la teneur en flavonoïdes (mg éq Qu/g PS )
dans les deux arbres
Hauteur
Arbre1 Arbre 2
Aubier Duramen Aubier Duramen
SC 11,0 9,0 19,0 22,0
MT 11,0 13,0 14 ,0 16,0
HP 31,5 11,0 10,0 12,0
Tableau 3.30: Test de Student de la teneur en flavonoïdes
Flavonoïdes (mg éq quercetine /g PS)
Hauteur Aubier Duramen Prd Frd
SC 15,0 15,5 0,944 ns 0,01
MT 12,0 15,0 0,822 ns 0,05
HP 21,3 11,5 0,281 ns 1,46
Ht × Rd 0,572 ns 0,63
Pht 0,877 0,625 ns 0,27
Fht 0,13
116
Figure 3.12: Variation du rendement en flavonoïdes
dans les troncs de bois de Wamba.
3.3.3.3 Acides hydroxycinnamiques
Les résultats portant sur la teneur en acides hydoxycinnamiques dans le bois de Tessamania
africana sont consignés dans le tableau 3.31. Cette teneur en acides hydroxycinnamiques
varie entre 112,6 et 193,1 mg d’acide chlorogénique équivalent par g d’extraits sec (mg AC
éq/g PS) dans le duramen contre 82 et 153,5 (mg AC éq/g PS) dans l’aubier pour l’arbre 1.
Dans l’arbre 2, les teneurs de ces substances chimiques varient entre 103,6 et 166,8 (mg AC
éq/g PS) dans le duramen contre 81,4 et 179,2 (mg AC éq/g PS) dans l’aubier. Cette
variation est encore plus visible à la figure 3.13 où on observe une plus grande
concentration des acides hydroxycinnamiques à mi-hauteur. Bien que visiblement plus
concentrés dans le bois de cœur, le test de Student effectué sur la variation des acides
hydroxycinnamiques et présenté au tableau 3.32 ne montre aucun effet significatif dans les
positions radiale (P = 0,145 et F= 2,98) et longitudinale (P = 0,329 et F= 1,40).
0
5
10
15
20
25
30
35
HPA MTA SCA HPD MTD SCD
Co
nce
ntr
ati
on
des
fla
vo
no
ïdes
( m
g/g
éq
Qu
ercet
ine/
g)
PS
Niveaux de hauteur (Aubier -duramen)
arbre1 arbre2
117
Tableau 3.31: Variation de la teneur en acides hydroxycinnamiques
dans les deux arbres.
Hauteur Arbre 1 (mg AC éq/g PS) Arbre 2 (mg AC éq/g PS)
Aubier Duramen Aubier Duramen
SC 147,9 112,6 98,6 103,5
MT 153,5 193,1 179,2 166,8
HPD 82,0 160,4 81,4 151,4
nsnon significatif au seuil de probabilité p < 0,05
Les teneurs du Wamba en acides hydroxycinnamiques sont largement plus élevées que
celles trouvées par Perez (2010) dans le bois de sapin baumier (Abies balsamea L. Mill.)
Avec des rendements en acides hydroxycinnamiques variant entre 94 et 117 mg AC éq/g
PS. St. Pierre (2012) indique des teneurs allant de l’ordre de 62 mg d’acide chlorogénique
équivalents par g d’extraits sec dans le bois de cœur de l’érable à sucre.
Tableau 3.32: Test de Student de la variation des acides hydroxycinnamiques.
Hauteur Acides hydroxycinamiques (mg AC éq/g PS)
Aubier Duramen Prd Frd
SC 123,3 108 0,652 ns 0,23
MT 166,4 175 0,260 ns 1,61
HP 81,7 156 0,079 ns 4,83
Ht × Rd 0,251 ns 1,85
Pht 0,329 ns 0,145 ns 2,98
Fht 1,40
118
Figure 3.13: Concentration en acides hydroxycinamiques
dans le bois de Wamba.
3.3.3.4 Variation des proanthocyanidines ou tanins condensés
La variation de la concentration en proanthocyanidines exprimée en mg de chlorure de
cyanidine équivalent par g de l’extrait sec (mg Chl C éq /g PS) est présentée au tableau
3.33. Les teneurs obtenues varient de 43,6 à 93,6 mg Chl C éq /g PS pour le duramen et de
6,4 à 63,3 mg Chl C éq /g PS pour l’aubier de l’arbre1. Dans l’arbre 2, ces composés
varient entre 17,6 et 68,0 mg Chl C éq /g PS dans le duramen et entre 17,6 et 44,8 mg Chl
C éq /g PS dans l’aubier. Comme les précédents polyphénols, la partie du duramen présente
des meilleures concentrations avec une prédominance pour la mi-hauteur aussi bien dans
l’aubier que dans le bois de cœur.
Tableau 3.33: Variation en proanthocyanidines (mg Chl C éq /g PS)
dans les deux arbres.
Hauteur Arbre1 Arbre 2 (mg Chl C éq /g PS)
Aubier Duramen Aubier Duramen
SC 6,3 43,6 17,6 17,6
MT 74,8 93,6 44,8 68,0
HPD 6,4 46,5 19,2 45,7
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
HPA MTA SCA HPD MTD SCD
Co
nce
ntr
ati
on
des
aci
des
hy
dro
xy
cin
am
iqu
es
( m
g é
q
AC
/g P
S)
Niveaux de hauteurs dans les fûts (Aubier-duramen)
arbre1 arbre2
119
*Significatif au seuil de probabilité p < 0,05; nsnon significatif au seuil de probabilité p < 0,05
Les résultats de l’analyse statistique rapportée au tableau 3.34 montrent un effet de la
hauteur de la teneur en proanthocyanidines (P = 0,01 et F = 8,32) alors que la différence
entre l’aubier et le duramen n’apparaît pas. L’effet de la hauteur est aussi facilement visible
à la figure 3.14.
Figure 3.14: Variation de la teneur en proanthocyanidines
dans le bois de Wamba.
Perez (2010) rapporte des concentrations de 13,73 mg cch éq /g PS dans l’épinette noire
(Picea mariana. Mill.), de17,08 mg Chl C éq /g PS dans le pin gris (Pinus banksiana.
Lamb) et de 12,89 mg Chl C éq /g PS dans le sapin baumier (Abies balsamea L. Mill.)Les
résultats de Hillis (1987) sur les principales sources des tanins condensés commerciaux
5
15
25
35
45
55
65
75
85
95
HPA MTA SCA HPD MTD SCD
Con
cen
trati
on
en
pro
an
thocy
an
idin
es
(CC
éq
/g d
e l'
extr
ait
sec
)
Niveaux de hauteur (Aubier-duramen)
arbre1 arbre2
Tableau 3.34: Test de Student de la variation en proanthocyanidines.
Hauteur Proanthocyanidines (mg Chl C éq /g PS)
Aubier Duramen Prd Frd
SC 31 40 0,549 ns 0,41
MT 60 81 0,226 ns 1,90
HP 13 47 0,079 ns 4,86
Ht × Rd 0,213 ns 2,14
Pht 0,01** 0,150 ns 2,88
Fht 8,32
120
rapportés par Stevanovic et Perrin (2009) ont montré que les rendements de quelques
plantes de la zone tempérée dans le bois de cœur et dans l’aubier ainsi que dans l’écorce
n’excédaient pas 55 mg AC éq/g PS. Finalement, le dosage des polyphénols vient de
montrer que le bois de Wamba est une espèce tropicale riche en composés phénoliques. La
plupart de ces composés sont plus concentrés dans le bois de cœur et à la mi-hauteur. C’est
le cas des phénols totaux, des proantocyanidines et des acides hydroxycynamiques.
Ces résultats permettent de traduire la différence bien connue entre l’aubier et le bois de
cœur du point de vue de leur composition chimique. Ainsi, il est connu que l’aubier, de
couleur pâle, qui représente la partie externe des troncs d’arbres contient des substances de
réserve comme l’amidon. Stevanovic et Perrin (2009) indiquent que dans cette partie du
bois, on trouve uniquement des cellules vivantes impliquées dans le métabolisme, le
stockage des nutriments et le transport de l’eau et des minéraux vers la partie supérieure de
l’arbre. Ces auteurs concluent qu’au cours du vieillissement de l’arbre vers la partie
centrale, la structure du bois change ainsi que sa composition chimique.
Le duramen quant à lui est généralement plus foncé que l’aubier. Selon Dirol et Xavier
(2001), le duramen est un bois qui a subi des transformations chimiques. De ce fait, il
acquiert des substances chimiques comme les alcaloïdes, les tannins et autres matières
colorantes qui jouent le rôle d’antiseptique naturel contre les agents biologiques. Toujours
selon Stevanovic et Perrin (2009), la duraminisation est un processus actif entrepris par
l’arbre afin d’augmenter la durabilité naturelle du bois. Ces auteurs rapportent que la
production accrue de polyphénols se trouve en règle générale dans le duramen. En dehors
de leur importance dans les domaines biologique, pharmaceutique, cosmétique et
nutraceutique, la présence de ces substances joue également un rôle important en
technologie du bois. Leur présence dans les parois cellulaires et dans les cavités cellulaires
participe à l’amélioration des propriétés physico-mécaniques telles que le retrait, la masse
volumique et dans certains cas du module d’élasticité en compression axiale.Luxford
(1931) cité par (Hernández 1989) rapportait déjà que les contraintes maximales en
compression longitudinale sont plus affectées par l’effet des extractibles que les contraintes
en rupture de flexion.
121
3.3.4 Analyse des sels minéraux
L’exploitation d’un bois dans le but d’une transformation industrielle soulève plusieurs
problèmes endogènes et exogènes. Parmi ces difficultés, on peut rencontrer la faible
richesse de l’essence en forêt, les difficultés de sciage ou d’usinage du bois ainsi que la
valeur de ce bois sur le marché. Parmi les obstacles endogènes, il y a le contrefil, la forme
du fût, la mauvaise tenue au séchage, la teneur en cendres (sels minéraux)dont le taux de
silice élevé.La teneur en sels minéraux est un élément important pour les propriétés de
finition du bois ainsi que pour la production d’énergie à partir des résidus de transformation
du bois. Plus la teneur en cendres est élevée, plus la fréquence de décendrage des
chaudières est élevée et plus faible est le pouvoir calorifique.
Quant à la teneur en silice, celle-ci est redoutée par les industriels du bois pour deux raisons
essentielles: son pouvoir désaffûtant sur les outils de coupe, ainsi que des problèmes de
santé pour les travailleurs du bois. En France, la prévalence de l’asthme professionnel est
estimée entre 5 et 15 %, mais sa fréquence est difficile à évaluer, car elle est sous-déclaré
(Monier etal. 2008). Pour ces auteurs, les postes les plus exposés sont ceux qui génèrent les
particules les plus fines, de diamètre inférieur à 5 µm par les machines de sciage et
ponçage. Les particules de poussières de bois et de silice inhalées se déposent facilement
dans les voies respiratoires en fonction de leur taille. Cette situation provoque des maladies
pulmonaires, la silicose en particulier. Elle peut être grave, voire mortelle, son
développement dépend de la durée d’exposition ainsi que de la concentration moyenne dans
l’air. Www.inrs.fr/dms/inrs/cataloguepapier/ED/TI-ED-816/ed816.pdf.
Dans ce contexte, le sciage du bois est souvent évalué qualitativement en termes de sciage
facile ou sciage difficile. L’éventuel effort désaffûtant du bois est lié à son taux de silice
(Gérard et al. 1998). Or, ces auteurs indiquent que la plupart des bois tropicaux sont
souvent riches en silice et recommandent parfois l’utilisation des lames de scie stellitées.
On trouve par exemple des taux de silice proches de 0,1% et qualifiés d’élevés dans le bois
de Bossé (Guerea cedrata). La silice peut donc devenir un ennemi sournois et nuisible.
122
Le tableau 3.35 donne les concentrations des minéraux dans le bois de Wamba. Les
résultats sur les cendres sont exprimés ici en ppm (parties par million) tout simplement à
cause de leurs faibles concentrations dans le bois et n’a rien à voir avec les masses molaires
de ces minéraux.En rappel, la concentration en ppm (parties par million) représente le
nombre de solutés dissous dans un million de parties de solution. Pour nous donner une
idée sur la représentation du faible poids moléculaire de ces éléments on note que 10-6 g =
1ppm en pourcentage, 1ppm est aussi égal à 10-4 %.
Tableau 3.35: Concentration combinée des minéraux dans les deux arbres.
Les minéraux qui ont été évalués sont l’azote (N) sous forme d’ammonium, le phosphore
(P), le potassium (K), le calcium (Ca), le magnésium (Mg), le sodium (Na), le fer (Fe), le
manganèse (Mn), le zinc (Zn), l’aluminium (Al) et la silice (Si). La concentration de ces
éléments est en général assez semblable dans l’aubier et dans le duramen. Les éléments les
plus abondants sont le calcium (Ca), l’azote (N), le potassium (K) et le magnésium (Mg).
Ces sels sont suivis en termes de concentration par le sodium (Na), le manganèse (Mn) et le
phosphore (P). Les autres minéraux, fer (Fe), zinc (Zn) et aluminium (Al) ne sont que très
faiblement présents et la silice à un niveau non détectable.
Minéraux
(ppm) HPA MTA SCA HPD MTD SCD
N 658 1182 1414 1006 1363 1156
P 105 99 60 120 31 35
K 501 505 755 685 615 571
Ca 980 1181 784 968 943 1486
Mg 199 149 235 248 209 271
Na 91 42 24 137 11 16
Fe 15 24 69 28 21 51
Mn 82 95 84 95 91 85
Zn 7 10 7 8 7 8
Al 6 3 3 17 3 3
Si <l.d <l.d <l.d <l.d <l.d <l.d
123
L’azote est le plus présent avec une moyenne de 1085 ppm dans l’aubier et de 1175 ppm
dans le duramen. Le calcium suit avec 982 ppm en moyenne dans l’aubier et 1132 ppm
dans le duramen. Les valeurs correspondantes pour le potassium sont de 587 et 624 ppm et
celles pour le magnésium sont de 194 et 243 ppm. Dans le bois d’Okoumé (Minkué M’Ény
2000) a trouvé des teneurs en calcium de 1088 ppm dans l’aubier et 1546 ppm dans le
duramen. Pour le magnésium, l’auteur rapporte une teneur de 871 ppm dans l’aubier et de
691 ppm dans le duramen. Les cendres représentent le contenu cellulaire inorganique, elles
sont en faible proportion dans les parois et n’excèdent pas en général 1% (Stevanovic et
Perrin 2009). Dans le cas du Wamba, le tableau 3.32 suggère une valeur totale en cendre
bien inférieure à 1 %.
Selon plusieurs auteurs (Luxmoore et al.1981, Van den Driessche 1984, Alban 1985), les
éléments les plus mobiles, K, N, Mg, P et S, sont en partie récupérés et stockés dans les
rameaux, l’autre partie ayant été perdue par lessivage. (Van den Driessche (1984) et Alban
(1985) rapportent quant à eux que le calcium, élément peu mobile, dont la concentration
dans les feuilles s’accroît tout au long de la période de croissance, ne subit pas de
translocation et est perdu lors de la chute des feuilles.
L’absence du silicium (Si), du moins à un niveau détectable, constitue une excellente
nouvelle pour les industries du bois qui souhaiteraient exploiter et transformer cette essence
de bois. Cependant, ceci n’est pas le cas dans la plupart des bois tropicaux marqués par un
taux de silice plus ou moins élevé. Selon Dirol et Xavier (2001) quelques essences
tropicales contiennent une forte proportion de silice qui augmente leur résistance aux
térébrants marins. Doat et al. (1978) trouvent des concentrations de silice de 0,17% dans
l’Okoumé, de 0,005 % dans le Doussié et de 0,03 % dans l’Azobé. Ces résultats nous
permettent de conclure que l’usinage du bois de Wamba n’affecterait pas le pouvoir
désaffûtant des outils de coupe d’une part et que la silice n’aurait pas d’effet néfaste sur la
santé des travailleurs du bois d’autre part. Toutefois, compte tenu que notre échantillonnage
fut réduit à deux arbres, des essais sur un nombre d’arbres plus élevé devraient être
effectués afin de valider nos résultats.
124
3.3.5 Analyse GC-MS des extraits éthanoliques du bois de Wamba
Cette rubrique donne les résultats issus de l’analyse GC-MS des stérols du bois de Wamba.
Les analyses ont porté sur chaque niveau de hauteur de l’aubier et du bois de cœur. Les
composés identifiés l’ont été en fonction des molécules contenues dans la base de données
de la GC-MS, la confirmation de l’identité des molécules étant faites par injection des
standards purs. Rappelons que les molécules standards injectées pour confirmer les
identifications faites par les bases de données dans la présente étude furent la bétuline,
l’acétate de lupéol, gamma sitostérol, stigmastérol, xanthène, l’acide ursolique, β amyrin et
stigmastanol. Le présent travail a pour objet de vérifier la présence de ces molécules dans
les extraits éthanoliques (95% d’éthanol) des échantillons du bois de Tessmania africana.
Les temps de rétention et les fragments moléculaires des molécules identifiées dans les
extraits des échantillons du bois de Wamba sont présentés au tableau 3.36.
Comme nous l’avons vu dans les précédentes sections, le bois de Wamba pourrait très bien
rentrer dans l’industrie de transformation du bois au Gabon en raison de la qualité
intéressante de ses propriétés physico-mécaniques. Il comporte également un duramen bien
distinct de l’aubier. Il est donc probable qu’en fonction des éléments anatomiques différents
entre ces deux parties du bois, le contenu moléculaire devrait en principe être relativement
différent. De cette analyse, il ressort que sur les huit molécules standards passées dans
l’appareil GC-MS, seulement trois molécules ont été identifiées. Il s’agit de stigmastérol,
gamma sitostérol et de la bétuline qui est un triterpène (tableau 3.36). Ce qui est conforme à
la littérature puisque le bois de Wamba fait partie de la famille botanique des
Césalpiniacées qui est une sous-famille des Fabaceae ou Leguminosae (Dev, S. 1989).
Dans le même sens,des amyrines ont été a identifié dans la résine d’Okoumé (Minkué
M’Ény 2002), ces composés terpéniques ou phytostérols sont présents dans les essences
appartenant aux CésalpiniacéesouBurseraceae. Bien que limité à un test qualitatif, les
résultats obtenus
125
Tableau 3.36: Molécules identifiées dans les extraits éthanoliques du bois de Wamba.
Échan-
Tillon
Molécules Temps de
rétention (min)
Masses relatives des fragments (g/mol)
HPA1
MTA1
Stigmastérol 13,708/13,897 412, 213, 396, 329, 145, 81, 303, 69,231
Gamma sitostérol 14,451/14,435 415, 213, 397, 329, 91, 67, 145, 231
HPA2
SCA2
Gamma sitostérol 14,436/14,451 415, 213, 397, 329, 91, 67, 145, 231
Stigmastérol 13,897/13,722 412, 396, 351, 145, 81, 303, 69,231
SC1D Gamma sitostérol 14,442/14,473 412, 213 397, 329, 91, 67, 145,231
MT1D
SC2D
Stigmastérol 13,900/13,724 414, 213, 396, 329, 145, 81, 303, 69,231
Bétuline 17,519/17,571 442. 189,109, 191,45, 147,208
MTD2
HP1D
HP1D
Gamma sitostérol
Stigmastérol
14,474/14,562
13,825
414, 213, 145, 67, 105, 135,81
412, 255, 145, 351, 55, 272, 157, 57,173
Gamma sitostérol 14,562 414, 213, 145, 67, 105, 135,81
ont donc permis d’identifier la présence de deux classes de produits naturels dans l’espèce
Tessmania africana, soit les phytostérols (stigmastérol, gamma sitostérol) et un triterpène
(bétuline). Les structures chimiques de ces trois composés sont présentées à la figure 3.15.
Les masses molaires (chiffres en gras) sont de 412 g/mol pour le stigmastérol, 415 g/mol
pour gamma sitostérol et 442 g/mol pour la butéline.Le temps de rétention est le temps qui
s’écoule entre l’injection de l’échantillon et l’apparition d’un pic de soluté sur le détecteur
de la colonne chromatographique. Par ailleurs, les résultats présentés au tableau 3.36
permettent de constater que si le stigmastérol et le gamma sitostérol sont présents dans
l’aubier et dans le duramen sur toute la longueur des troncs d’arbres, la bétuline n’est
présente que dans le bois de cœur à proximité de la cime de (voir annexes 7 et 8). Aussi, les
temps de rétention pour chaque molécule aux différentes positions sont très proches.
126
C29H50O
C29 H48O
C30H50O2
Figure 3.15: Structures des molécules identifiées dans le bois de Wamba (a) Gamma
Sitostérol C29H50O; (b) Stigmastérol C29H48O; (c) Bétuline C30H50O2.
Les stérols et les triterpènes sont des molécules ayant des propriétés biologiques
importantes dans la plante (Lercker et Rodriguez-Estrada 2000) et plusieurs activités
biologiques ont été démontrées pour les triterpènes chez les humains. Les triterpènes ont
attiré beaucoup d’attention du fait qu’ils sont biogénétiquement et structuralement proches
aux stéroïdes qui sont biologiquement actifs. De nombreuses études ont montré que les
phytostérols n'avaient pas d'effets toxiques ou secondaires (Ling et Jones 1995). Bien au
contraire, les stérols et alcools triterpéniques ont également montré des propriétés
anticancéreuses sur le cancer du côlon, des poumons et de la prostate (Raïchtet al. 1980,
Smith-Kielland et al. 1996, Awad et al. 2004, Woyengo et al. 2009).
La butéline qui a été détectée comme constituant principal du bouleau jaune a des activités
anticancéreuses (Lavoie et Stevanovic 2006). La couleur blanche de l’écorce du bouleau est
causée par la présence de la bétuline qui lui donne des qualités spécifiques. Celle-ci pourrit
difficilement et selon Dzubaket al. (2006), cela serait attribuable à la présence de la
butéline qui constitue une barrière naturelle contre les l’attaque des microorganismes.
a
c
b
127
Mais la bétuline et ses dérivés ont d’autres effets biologiques intéressants avec des activités
anti-inflammatoires, antivirales, anti-VIH et hepato-protectrices (Dzubaket al. 2006).
Le gamma sitostérol identifié dans le bois d’Ageratum conyzoïdes (Aateraceae) a une
activité anti-inflammatoire et anti-HIV (Venkata Raman et al.2012). Enfin, selon le même
auteur, le stigmastérol a des propriétés antidiabétiques, anticancéreuses, antidiarrhéiques et
antivirales. Selon Ling et Jones (1995), les phytostérols majoritairement biodisponibles
sont le gamma sitostérol (65 %), le campesterol (30 %) et le stigmastérol (5 %). La grande
disponibilité des déchets issus de la transformation du bois (écorce, sciure et feuilles) au
Gabon devrait permettre une meilleure valorisation de ces résidus par l’extraction des
composés à fort potentiel nutraceutique, pharmaceutique ou cosmétique avant de les brûler
dans le seul but de la production d’énergie comme c’est actuellement le cas.
3.4 Variation de la durabilité naturelle du Tessmania africana
Rappelons que l’évaluation de la résistance aux champignons du bois de Wamba a été
réalisée sur des échantillons du bois prélevés aux trois niveaux de hauteur et aux deux
positions radiales (aubier–duramen). Afin d’évaluer la résistance aux champignons du
Wamba, rappelons également que les échantillons ont été exposés aux deux champignons
lignivores Polyporus versicolor et Postia placenta. Le cèdre de l’Est et l’érable à sucre ont
été utilisés comme témoins de virulence. Pour le bois de Wamba, il s’agit à notre
connaissance des premiers essais expérimentaux réalisés en laboratoire sur de petits
échantillons de bois massif non extraits. Les conditions artificielles choisies (substrat,
température, humidité) sont très favorables au développement des attaques et accélèrent le
processus naturel. La période d’incubation des éprouvettes a été de dix semaines. Ainsi,
après attaques des champignons, la durabilité naturelle de chaque partie du bois a été
définie selon les classes de durabilité établies par la norme NF 350-1 (1994). Celle-ci
recommande une perte de masse absolue minimale de 20 % des échantillons témoins non
résistants pour qu’une souche soit déclarée virulente, ainsi le test est alors validé.
128
3.4.1 Variation de la perte de masse du Wamba vis-à-vis de Polyporus versicolor
Les résultats de perte de masse obtenus après exposition des échantillons de bois massif en
présence de Polyporus versicolor sont présentés au tableau 3.37. Les chiffres hors des
parenthèses représentent les pertes de masse relatives obtenues après attaque fongique et
ceux entre parenthèses les écarts-type. Le test de durabilité vis-à-vis Polyporus versicolor
montre que la perte de masse des éprouvettes varie entre 22 % et 25 % dans l’aubier et
entre 0,46 % et 2,39 % dans duramen pour l’arbre 1. La perte de masse dans l’arbre 2
montre une variation qui se situe entre 18,08 % et 27,91 % dans l’aubier alors que dans le
bois de cœur elle oscille entre 0,55 % et 1,51 %. Les bois témoins indiquent une perte de
masse de 0,47 % dans le bois de cœur du cèdre de l’Est et de 40,43 % dans celui de l’érable
à sucre. Ces deux dernières valeurs démontrent bien la validité du test in vitro.
Les résultats de l’analyse statistique consignés au tableau 3.38 montrent clairement un effet
radial très significatif de la perte de masse dans le bois de cœur (P < 0,01) et (F = 216,36).
Le test de Student ne montre aucun effet de la hauteur sur la perte de masse après attaque
fongique de Polyporus versicolor (P = 0,32) et F = 1,44) au seuil de 0,05 %.Le tableau 3.37
montre que la perte de masse dans le bois de cœur ne dépasse pas 3 % pour les trois
niveaux de hauteur, soit en dessous du seuil maximal de 5 % pour qu’un bois soit classé
comme étant très durable (Norme NF 350-1 1994). Dans l’aubier, la perte de masse est
comprise entre 18 % et 28 % pour les deux arbres. La perte de masse du bois de cœur du
cèdre de l’Est, espèce très durable, est similaire à celle du bois de Wamba. Le duramen de
l’érable à sucre, espèce connue pour sa faible durabilité naturelle, a une perte de masse de
40 % dépassant largement celle de l’aubier du Wamba.
129
Tableau 3.37: Variation de la perte de masse après attaque fongique
de Polyporus versicolor (écart-type entre parenthèses).
*Significatif au seuil de probabilité p < 0,05** Très significatif au seuil de probabilité p < 0,01 ; nsnon significatif au seuil de probabilité p < 0,05
Hauteur
Pertes de masse (%)
Arbre1 Arbre 2 Bois témoins (duramen)
Aubier Duramen Aubier Duramen Cèdre Érable à sucre
HP
22,01
(4,06)
0,51
(0,14)
27,91
(4,62)
0,64
(0,28)
0,47
(9,21)
40,43
(9,22)
MT
24,03
(3,60)
0,46
(0,09)
18,08
(4,23)
0,55
(0,19) - -
SC
25,01
(3,36)
2,39
(0,96)
25,60
(3,18)
1,51
(0,59) - -
Tableau 3.38: Analyse statistique de la variation de la résistance
aux champignons dans le bois de Wamba.
Hauteur
Perte de masse relative (%) en présence de
Polyporus versicolor
Perte de masse relative (%) en présence de
Postia placenta
Aubier Duramen Prd Frd Aubier Duramen Prd Frd
SC 25,3 1,95 0,01** 91,68 23,22 2,66 0,01** 187,07
MT 21,0 0,51 0,01** 73,03 26,12 0,18 0,01** 254,16
HP 25,0 0,6 0,01** 99,97 22,67 0,52 0,01** 217,60
Ht × Rd 0,57 0,66 0,36 1,28
Pht 0,321ns 0,01**
216,36 0,496 ns 0,01** 656,26
Fht 1,44 0,81
130
3.4.2 Variation de la perte de masse du Wamba en présence de Postia placenta
Les résultats du tableau 3.39 représentent les pertes de masse relatives après exposition des
échantillons de bois massifs non extraits à l’attaque fongique du champignon de pourriture
brune Postia placenta. Ainsi, les pertes de masse dans le duramen de l’arbre 1 varient de
21,06 % à 29,93 % dans l’aubier et de 0,12 % à 2,30 % dans le duramen. Dans de l’arbre 2,
la perte de masse dans l’aubier va de 22,37 % à 24,31 % et de 0,24 % à 3,01 % dans le
duramen. Les bois témoins montrent une perte de masse de 0,36 % pour le duramen du
cèdre de l’Est et de 39,47 % pour le duramen de l’érable à sucre. De manière globale, on
constate que les écarts-types sont plus élevés dans l’aubier que dans le duramen traduisant
ainsi une variabilité plus accentuée dans cette partie du bois. Quel que soit le niveau de
hauteur considéré, la perte de masse ne dépasse pas 3 % dans le bois de cœur.
L’analyse statistique rapportée au tableau 3.38 indique également une différence très
significative dans la position radiale (P = 0,01 et F= 656,26). Dans la position axiale des
troncs d’arbres, le test de Student ne montre aucune différence significative entre les trois
niveaux de hauteur. Les pertes de masse relatives sont similaires pour les deux souches de
champignon. Le test de virulence démontre donc que les deux champignons de pourriture
brune et blanche ont eu le même effet sur le bois de Wamba avec des pertes de masses
allant jusqu’à 30 % dans le bois d’aubier considéré comme non durable et des pertes de
masses presque nulles dans le duramen considéré comme très durable.
Ce résultat indiquerait que l’utilisation des champignons pour tester la résistance aux
pourritures des essences tropicales ne doit se limiter uniquement qu’aux souches tropicales.
De Groot et al. (2000) rapportent qu’il n’existe pas de différence notoire entre l’intensité
d’attaque des souches tropicales et tempérées. De plus, le test de virulence vient attester une
fois de plus que le cèdre de l’Est est un bois très durable. Car il constitue l’une des essences
résineuses les plus résistantes à l’altération par les champignons en Amérique du Nord
(Gonzalez 2004).
131
À l’inverse, Keller (1992) rapporte que l’érable à sucre est un bois non durable et imprègne
facilement les substances de préservation. Nos résultats sont semblables à ceux obtenus par
certains auteurs qui ont travaillé sur la durabilité naturelle des bois tropicaux, notamment
Saha (2015) sur la durabilité naturelle de cinq essences camerounaises.
Le tableau 3.40 montre les résultats de l’analyse de variance qui établit le niveau de
relations significatives ou non entre les différentes caractéristiques anatomiques (proportion
de vaisseaux), propriétés mécaniques, teneurs en extraits (solubles à l’eau chaude et à
l’éthanol-toluène), concentration des polyphénols et résistance aux champignons lignivores.
L’analyse statistique indique que les extraits solubles à l’eau chaude et les acides
hydroxycinnamiques influencent de manière significative (p = 0,05) la résistance du
Wamba vis-à-vis Postia placenta. Par contre, la teneur en phénols totaux influence de
manière significative (p = 0,05) la durabilité naturelle aux deux souches de champignon.
Après avoir effectué le test de durabilité naturelle sur les échantillons de bois extraits et non
extraits, Saha (2015) montre de manière générale que le bois extrait présente une perte de
masse supérieure au bois non extrait.
Hauteur
Pertes de masse (%)
Arbre 1 Arbre 2 Bois témoins (duramen)
Aubier Duramen Aubier Duramen Cèdre Érable à sucre
HP 21,06
(4,56)
0,47
(0,33)
24,31
(6,29)
0,56
(0,38)
0,36
(0,05)
39,47
(4,14)
MT 29,93
(4,87)
0,12
(0,13)
22,37
(6,47)
0,24
(0,22) - -
SC 22,30
(2,36)
2,30
(1,25)
24,14
(1,56)
3,01
(1,18) - -
Tableau 3.39: Variation de la perte de masse après attaque de Postia placenta
(écarts type entre parenthèses).
132
*significatif au seuil de probabilité p < 0,05 ; ** très significatif au seuil de probabilité p < 0,01 Ns Non significatif au seuil de probabilité p < 0,05.
Il est donc possible que la durabilité naturelle du Tessmania africana soit attribuable à la
présence des molécules précédemment identifiées à la GC-MS à l’instar de la bétuline qui
fait partie des molécules lipophiles et à d’autres types d’extractibles tels que les
polyphénols.Il est aussi intéressant de noter que la présence des thylles observée dans les
lumens des vaisseaux du duramen et de l’aubier à la figure 3.2 pourrait également participer
à durabilité naturelle du bois de Wamba. Car selon Dirol et Xavier (2001) les thylles dont la
fonction dans les feuillus est notamment d’empêcher la circulation des fluides, par
obturation des vaisseaux, empêcheraient également le développement des filaments de
champignons lignivores.
Enfin, le tableau 3.40 révèle également que les phénols totaux, les acides
hydroxycinnamiques ainsi que les proanthocyanidines sont significativement ou très
significativement corrélés au module d’élasticité (EL) et à la contrainte maximale en
compression (σcmax). Cette observation semble logique, car et les propriétés mécaniques
(tableau 3.11) et les composés phénoliques (tableaux 3.27, 3.31 et 3.33) montraient des
valeurs maximales à la mi-hauteur de l’arbre. Cela concorde avec les résultats rapportés par
Luxford (1931) discutés plus haut.
Tableau 3.40: Coefficients de Spearman entre propriétés mécaniques et chimiques.
Variables Postia
placenta
Polyporus
Versicolor
EL σcmax
Cellulose 0,13ns 0,19 ns 0,02 ns 0,03 ns
Lignine 0,36 ns 0,09 ns 0,36 ns 0,01 ns
Extraits eau chaude 0,68* 0,50 ns 0,63* 0,56 ns
Extraits Éthanol-toluène 0,49ns 0,42 ns 0,43 ns 0,18 ns
Phénols totaux 0,64* 0,69* 0,74** 0,60*
Flavonoïdes 0,14 ns 0,11 ns 0,14 ns 0,27 ns
Acides hydroxycinamiques 0,69* 0,43 ns 0,76** 0,62*
Proanthocyanidinnes 0,33 ns 0,43 ns 0,68* 0,68 *
% Vaisseaux 0,27 ns 0,39 ns 0,1 ns 0,07 ns
133
Conclusion générale
Les objectifs visés par le présent travail étaient d’étudier la variabilité intra-arbre des
propriétés physico-mécaniques (retrait total, retrait partiel, masse volumique, module
d’élasticité et contrainte maximale en compression longitudinale) et chimiques (teneur en
extraits totaux, en composés phénoliques et en éléments minéraux, constituants primaires)
ainsi que celle de la durabilité naturelle du bois de Wamba (Tessmania africana) à partir
d’échantillons prélevés de deux arbres à trois niveaux de hauteur (DHP, mi-hauteur et sous
la cime) et deux positions radiales (aubier et duramen).
Ainsi, dans l’optique de mieux comprendre la variabilité de certaines propriétés physiques
et mécaniques du bois de Wamba, nous nous sommes intéressés à analyser quelques
caractéristiques anatomiques comme la longueur des fibres, le diamètre et la proportion des
vaisseaux. Les résultats ont montré que la longueur des fibres varie peu ou pas selon la
hauteur des arbres avec des moyennes allant de 1,2 à 3,4 mm dans l’aubier et 1,5 à 3,6 mm
dans le duramen. La proportion de vaisseaux est de 9,5 % dans le duramen et 10 % dans
l’aubier de l’arbre 1 contre 8,7 % et 9,5 % respectivement pour le duramen et l’aubier de
l’arbre 2. Les valeurs moyennes des diamètres des vaisseaux varient de 133 à 143 μm dans
l’aubier contre 129 à 130 μm dans le duramen. Le bois de Wamba, comme la plupart des
bois tropicaux, s’est donc révélé comme un bois à pores diffus avec la présence d’une
matière gommeuse assimilable aux thylles obstruant ceux-ci. Le test de Student n’a indiqué
aucune différence significative de la proportion de vaisseaux aussi bien dans la position
radiale que longitudinale.
Par ailleurs, le retrait total dans le duramen de l’arbre 1 a montré des valeurs moyennes de
7,40, 4,76 et 12,51 % pour les retraits tangentiel, radial et volumique respectivement. Les
valeurs correspondantes pour l’arbre 2 étaient de 7,54, 4,84 12,66 %. Les valeurs de retrait
se sont donc révélées très similaires dans le duramen des deux arbres avec une allure de
progression qui augmentait graduellement de la base du tronc vers la cime. Les valeurs de
retrait plus élevées à proximité de la cime dans le duramen s’expliqueraient par une masse
134
volumique plus élevée dans cette partie du tronc ainsi que par la variation de la teneur en
extraits. En ce qui a trait à l’aubier, il tend à montrer des valeurs moyennes légèrement
inférieures avec une valeur moyenne maximale de retrait à la mi-hauteur. Le test statistique
n’a relevé aucun effet significatif entre le retrait total et la proportion des vaisseaux. À
l’instar des retraits totaux, les retraits partiels du bois dans le duramen mesurés à une teneur
en humidité entre 13 et 14 % augmentent de la base du tronc vers la cime, mais sans
tendance particulière dans l’aubier. Contrairement au retrait total, l’analyse statistique
n’indique aucun effet significatif dans la position radiale et suivant la hauteur pour les
retraits radial et volumique partiels.
Un autre paramètre important dont la variabilité a été évaluée dans la présente étude est
l’anisotropie de retrait transversal. Les valeurs moyennes de ce quotient ont varié entre 1,55
et 1,56 dans le duramen et entre 1,58 et 1,75 dans l’aubier des deux arbres. Ces résultats
suggèrent que le bois de cœur du Wamba devrait bien se comporter lors du séchage
artificiel quant aux déformations transversales prévisibles.
La masse volumique basale du bois de Wamba a montré sensiblement les mêmes valeurs
moyennes dans les deux arbres avec respectivement pour l’aubier et le duramen 677 kg/m3
et 712 kg/m3 dans l’arbre 1 et de 683 kg/m3 et 720 kg/m3 dans l’arbre 2. Les valeurs
correspondantes pour la masse volumique anhydre sont de 762, 812, 768 et 836 kg/m3.
Comme dans le cas de la variation du retrait, celle de la masse volumique augmente aussi
de la base du tronc vers la cime dans le duramen et atteint une valeur maximale à mi-
hauteur dans l’aubier. Les résultats ont également permis d’observer une corrélation très
significative entre la masse volumique basale et le retrait total, notamment avec le retrait
tangentiel. Par ailleurs, l’analyse statistique n’a indiqué aucune corrélation significative
entre la masse volumique et la proportion des vaisseaux.
Les résultats des mesures de propriétés mécaniques ont montré des valeurs moyennes du
module d’élasticité en compression longitudinale de 15,6 GPa dans l’aubier et de 18,6 GPa
dans le bois de cœur. Celles de la contrainte maximale sont de 65,2 MPa dans l’aubier et
79,9 MPa dans le duramen. Pour les deux arbres, la mi-hauteur affichait pour ces deux
135
caractéristiques mécaniques des magnitudes relativement plus élevées comparativement
aux valeurs mesurées à hauteur de poitrine et à proximité de la cime, notamment dans le
duramen. S’il est bien connu que les propriétés mécaniques et physiques d’un bois sont
liées à sa masse volumique, notre étude a indiqué un coefficient de détermination (R2) de
seulement 0,24 entre les valeurs moyennes de la masse volumique basale et celles du
module d’élasticité en compression. Aucune corrélation entre la proportion de vaisseaux et
les propriétés mécaniques n’a été observée. Mais les extractibles et notamment les
composés phénoliques ont montré des corrélations allant de significatives à très
significatives avec les propriétés mécaniques. Cette corrélation s’expliquerait par le fait que
les extractibles remplissent les vides des parois cellulaires, et donc contribuent à leur
rigidité. Le test de Student a indiqué un effet en hauteur très significatif du module
d’élasticité et un effet en hauteur non significatif pour la contrainte maximale en
compression.
Les mesures de rendements en constituants chimiques ont montré que la teneur en cellulose
varie peu dans le bois de Wamba. La valeur moyenne de ce composé est de 46,8 % dans le
duramen contre 46,3 % dans l’aubier avec très peu de variation d’un arbre à l’autre. Les
hémicelluloses par l’entremise des pentosanes ont donné une teneur moyenne de 17,3 %
dans le duramen contre 19,2 % dans l’aubier. La plus forte concentration de pentosanes
dans l’aubier semble conforme au rôle physiologique de ce dernier. Les résultats relatifs à
la variation de la teneur en lignine totale sont issus de l’addition de la lignine de Klason et
de l’indice soluble. La moyenne de la teneur en lignine totale dans l’arbre 1 est de 28,3 %
dans le bois de cœur et de 28,2 % dans l’aubier. Les valeurs correspondantes l’arbre 2 sont
de 28,1 et 27,8 %. En dehors des pentosanes qui ont indiqué un effet radial dans le bois à
proximité de la cime, le test de Student effectué sur chacun des constituants
macromoléculaires du bois de Wamba n’a signalé aucune différence significative de leur
teneur dans les positions radiale et longitudinale.
Mais ceci n’est pas le cas pour la teneur en extraits totaux solubles à l’éthanol-toluène puis
à l’eau chaude. La moyenne globale après sommation des extraits à l’éthanol-toluène et à
l’eau chaude dans l’arbre 1 donne 10,1 % dans le duramen et 7,5 % dans l’aubier. Des
136
valeurs très similaires furent mesurées dans l’arbre 2. L’analyse statistique a montré une
différence significative de la teneur en extraits solubles à l’eau chaude dans le bois à mi-
hauteur. Les extraits solubles dans le mélange éthanol-toluène n’indiquaient cependant
aucun effet significatif aussi bien dans la position radiale qu’axiale.
L’analyse de la teneur en minéraux a montré une présence prépondérante de l’Azote, du
calcium, du potassium et du phosphore avec des teneurs comparables dans l’aubier et le
duramen. L’analyse n’a cependant révélé aucune présence détectable de la silice.
Les teneurs en différentes classes de polyphénols ont été déterminées par spectroscopie UV
visible. Dans le bois de cœur de l’arbre 1, les phénols totaux varient de 248 à 434 mg
équivalents acide gallique/g de l’extrait sec et sont plus abondants dans le duramen,
particulièrement à mi-hauteur. Le test de Student a d’ailleurs indiqué une différence très
significative de la concentration des phénols totaux entre l’aubier et le duramen. Un effet
très significatif de la hauteur sur les phénols totaux fut également détecté. La teneur en
flavonoïdes a montré une variation qui augmentait de la base du tronc vers la cime dans le
bois de cœur, mais le test de Student n’a montré aucune différence significative aussi bien
en position radiale qu’en hauteur. La teneur en acides hydroxycinnamiques varie entre
112,6 et 193,1 mg d’acide chlorogénique équivalent par g d’extraits sec dans le duramen
contre 82,0 et 153,5 mg d’acide chlorogénique équivalent par g de l’extrait sec dans
l’aubier de l’arbre 1, et des valeurs similaires pour l’arbre 2. À l’instar des phénols totaux,
les acides hydroxycinnamiques indiquent une concentration plus élevée dans le duramen
que dans l’aubier et des valeurs maximales à mi-hauteur dans l’aubier comme dans le
duramen. La variation de la concentration en proanthocyanidines a été exprimée en mg de
chlorure de cyanidine équivalent par g de l’extrait sec. Les résultats de l’analyse statistique
ont montré un effet de la hauteur de la concentration en proanthocyanidines.
Finalement, le dosage des polyphénols a montré que le bois de Wamba est une espèce
tropicale riche en composés phénoliques. La plupart de ces composés sont plus concentrés
dans le bois de cœur et à la mi-hauteur. Outre leur importance dans les domaines
biologique, pharmaceutique, cosmétique et nutraceutique, la présence de ces substances
137
joue également un rôle important en technologie du bois. Leur présence dans les parois
cellulaires et dans les cavités cellulaires participe à l’amélioration des propriétés physico-
mécaniques telles que le retrait, la masse volumique et dans certains cas du module
d’élasticité en compression axiale comme démontré dans la présente étude.
L’analyse GC-MS a indiqué la présence de deux phytostérols (gamma-sitostérol,
stigmastérol) et de la bétuline (un triterpène). Ce sont trois molécules intéressantes avec des
activités anti-inflammatoires, antivirales, anti-VIH et hépato-protectrices. Il est donc
possible que la durabilité naturelle du Tessmania africana soit attribuable à la présence de
la bétuline et aux composés phénoliques et polyphénols identifiés. En effet, le test de
durabilité naturelle vis-à-vis les champignons de pourriture blanche et brune Polyporus
versicolor et Postia placenta a montré des pertes de masses inférieures à 5 % dans le
duramen après 10 semaines d’incubation sur substrat Malt-agar. L’aubier a montré des
pertes de masse beaucoup plus importantes avec des valeurs maximales atteignant 30 %
environ. En comparaison aux résultats obtenus avec les témoins (cèdre de l’Est et érable à
sucre), le test indique que le duramen du bois de Wamba serait très résistant aux
pourritures.
L’analyse statistique a indiqué que les extraits solubles à l’eau chaude et les acides
hydroxycinnamiques influencent de manière significative (p = 0,05) la résistance du
Wamba vis-à-vis Postia placenta. Par contre, la teneur en phénols totaux influence de
manière significative la durabilité naturelle aux deux souches de champignon. La teneur en
lignine élevée et la présence de thylles dans les vaisseaux ont pu également contribuer à la
durabilité naturelle élevée du duramen du bois de Wamba.
138
Perspectives
Les résultats présentés dans le cadre de ce travail de recherche sur la variation intra-arbre
des propriétés physico-mécaniques et chimiques constituent une étude pionnière sur le
Wamba (Tessmania africana). Il serait intéressant d’approfondir l’étude sur certains aspects
que nous n’avons pas abordés.
Sur le plan anatomique, l’étude du plan ligneux du Wamba portant sur la
dendrologie serait appropriée pour essayer de montrer la limite précise des cernes
annuels de ce bois, car il est difficile pour le moment de déterminer l’âge d’un arbre
tropical ;
Déterminer la proportion des fibres, de celle l’aubier et du duramen, le Wamba
ayant un duramen bien distinct de l’aubier.
Déterminer les autres types de paramètres mécaniques : module et contrainte en
flexion et en traction ainsi que certaines propriétés technologiques telles que la
dureté;
De compléter l’étude des constituants macromoléculaires du bois par une étude
qualitative de la lignine en identifiants les unités guiacyles et syringyles ainsi que
différents sucres ;
D’identifier et quantifier les composés chimiques responsables de la résistance aux
champignons ainsi que les propriétés termicides des substances extractibles ;
De tester les propriétés antioxydantes et les applications des extraits dans les divers
domaines cosmétiques, médicaux, voire industriels (peintures et produits de
protection du bois) ;
D’évaluer l’aptitude au séchage à base et moyenne température de cette essence ;
D’élargir de telles études ou recherche sur d’autres essences du bassin du Congo.
139
140
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151
152
Annexes
Annexe 1 : Incertitude (erreur systématique maximale) des retraits linéaires
𝛽𝑇 = (𝑇𝑠−𝑇0
𝑇𝑆) ×100
𝛽𝑇 = (1 −𝑇0
𝑇𝑆) ×100
∆𝛽𝑇 = (𝜕𝛽𝑇
𝜕𝑇0∆𝑇0 +
𝜕𝛽𝑇
𝜕𝑇𝑆∆𝑇𝑆) 𝑥 100
∆𝛽𝑇 = (1
𝑇𝑆∆𝑇0 +
𝑇0
𝑇𝑆2∆𝑇𝑆) 𝑥 100
𝛽𝑇 = (1
200,004 +
20
2020,004) 𝑥 100 = 0,04 %
Nos résultats sur les retraits auront donc deux chiffres significatifs à 0,04% près.
Annexe 2 : Tableau des teneurs en humidité (%) d’équilibre des échantillons de mesure de
retrait et de masse volumique conditionnés à 20oCet 65 % d’humidité relative.
Hauteur
Arbre 1 Arbre 2
Aubier Duramen Aubier Duramen
SC 13,80 13,91 14,44 14,38
MT 13,67 13,53 12,79 14,45
HP 13,20 13,42 12,57 13,48
Moyenne 13,56 13,62 13,27 14,10
Écart-type 0,32 0,26 1,02 0,54
COV (%) 2 2 8 4
153
Annexe 3 : Courbe d’étalonnage des phénols totaux.
Annexe 4 : Courbe d’étalonnage des flavonoïdes.
y = 0,0101x + 0,0303R² = 0,9977
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Ab
sorb
ance
Concentration (μg/L)
y = 0,0301x - 0,0103R² = 0,9995
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
0 10 20 30 40 50
Ab
sorb
ance
Concentration (μg/L)
154
Annexe 5 : Courbe d’étalonnage des acides hydroxycinamiques.
Annexe 6 : Courbe d’étalonnage des proanthocyanidines.
y = 0,002x - 0,001R² = 0,9999
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0 50 100 150 200
Ab
sorb
ance
Concentration (μg/L)
y = 0,0119xR² = 0,9914
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 20 40 60 80 100 120
Ab
sorb
ance
Concentration (μg/L)
155
Annexe7 : Chromatogramme des molécules identifiées dans l’aubier.
Annexe 8: Chromatogramme des molécules identifiées dans le duramen.
Stigmastérol
Gamma sitostéeol
0
1000000
2000000
3000000
4000000
5000000
6000000
7000000
8000000
9000000
5 10 15 20
No
mb
res
d'io
ns
Temps de rétention (min)
Stigmastérol
Gammasitostérol
Bétuline
0
2000000
4000000
6000000
8000000
10000000
12000000
14000000
16000000
5 7 9 11 13 15 17 19
No
mb
res
d'io
ns
Temps de rétention (min)
