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Lignine

Structure possible d’une lignine.
Chez les plantes, le passage de la vie aquatique à la vie terrestre où le milieu aérien instable les soumet à des stress abiotiques (rayonnements UV, dessiccation, poussée d'Archimède réduite), impose des formes végétales simples puis complexes grâce notamment au développement d'un métabolisme phénolique permettant la synthèse de biopolymères essentiels. Parmi ces polymères, les lignines dont la biosynthèse est une innovation clé assurant une protection des plantes contre les radiations UV et la dessiccation[Note 1], puis une rigidification qui permet l'acquisition d'un port érigé[2]. La lignine qui est présente en abondance dans la paroi secondaire des cellules végétales des plantes ligneuses[Note 2], contribue au développement des végétaux dotés d'un appareil végétatif ramifié de grande taille, les arbres, en augmentant la rigidité des parois cellulaires et leur résistance à la compression due à la pesanteur[4].
Le sclérenchyme lignifié des chaume de graminées (ici de la canne à sucre) participe au soutien et à la rigidité de ces plantes.

La lignine (du latin lignum qui signifie bois) est une biomolécule, plus précisément une famille de macromolécules polyphénoliques, qui est un des principaux composants du bois avec la cellulose et les hémicelluloses. Ce biopolymère est présent principalement dans les plantes vasculaires et dans quelques algues rouges coralligènes, ce qui suggère une convergence évolutive de la biosynthèse des lignines entre ces algues et les trachéophytes[5]. Ses principales fonctions sont de conférer de la rigidité et de la résistance mécanique aux parois cellulaires[6], ainsi que d'apporter une imperméabilité à l'eau et une résistance à la décomposition.

Bien qu'elle puisse être présente en quantité importante au sein de certaines plantes herbacées, la lignine est en moyenne beaucoup plus abondante chez les plantes ligneuses. Ainsi, la teneur en lignine est de 14 à 34 % dans le bois dur des arbres angiospermes, et de 21 à 37 % dans le bois tendre des arbres gymnospermes[7]. La lignine est principalement localisée dans les lamelles moyennes, c'est-à-dire entre les cellules, mais est également présente à l'intérieur même de celles-ci[8]. Réseau tridimensionnel hydrophobe complexe, les unités structurales de la lignine sont des unités phénylpropanes.

Après la cellulose (constituant 35 à 50 % de la biomasse végétale terrestre) et l'hémicellulose (30 à 45 %), la lignine forme la troisième famille de composés par ordre d’abondance dans les plantes et dans les écosystèmes terrestres où domine la biomasse végétale morte ou vive[9]. Son abondance explique qu'elle fasse l'objet de recherches en vue de valorisations autres que ses utilisations actuelles en bois d'œuvre et en combustible.

  1. ↑ (en) Brian Lowry, David Lee and Charles Hébant, « The Origin of Land Plants: A New Look at an Old Problem », Taxon, vol. 29, nos 2/3,‎ , p. 183-197 (DOI 10.2307/1220280).
  2. ↑ (en) Hugues Renault, Annette Alber, Nelly A. Horst, Alexandra Basilio Lopes, Eric A. Fich, Lucie Kriegshauser, Gertrud Wiedemann, Pascaline Ullmann, Laurence Herrgott, Mathieu Erhardt, Emmanuelle Pineau, Jürgen Ehlting, Martine Schmitt, Jocelyn K. C. Rose, Ralf Reski & Danièle Werck-Reichhart, « A phenol-enriched cuticle is ancestral to lignin evolution in land plants », Nature Communications, vol. 8, no 14713,‎ (DOI 10.1038/ncomms14713).
  3. ↑ André Granier, Les arbres grandissent-ils toute leur vie ?, Quæ, , p. 11-12.
  4. ↑ Jean-Jacques Macheix, Annie Fleuriet, Christian Jay-Allemand, Les composés phénoliques des végétaux, :Presses polytechniques et universitaires romandes, , p. 101.
  5. ↑ (en) Patrick T.Martone et al, « Discovery of Lignin in Seaweed Reveals Convergent Evolution of Cell-Wall Architecture », Current Biology, vol. 19, no 2,‎ , p. 169-175 (DOI 10.1016/j.cub.2008.12.031).
  6. ↑ (en) Paulo Henrique Fernandes Pereira, Morsyleide de Freitas Rosa, Maria Odila Hilário Cioffi et Kelly Cristina Coelho de Carvalho Benini, « Vegetal fibers in polymeric composites: a review », Polímeros, vol. 25,‎ 2015-jan-feb, p. 9–22 (ISSN 0104-1428 et 1678-5169, DOI 10.1590/0104-1428.1722, lire en ligne, consulté le ).
  7. ↑ (en) M. Jawaid et H. P. S. Abdul Khalil, « Cellulosic/synthetic fibre reinforced polymer hybrid composites: A review », Carbohydrate Polymers, vol. 86, no 1,‎ , p. 1–18 (ISSN 0144-8617, DOI 10.1016/j.carbpol.2011.04.043, lire en ligne, consulté le ).
  8. ↑ Hongzhang Chen, « Chemical Composition and Structure of Natural Lignocellulose », dans Biotechnology of Lignocellulose, Springer Netherlands, (ISBN 978-94-007-6897-0, lire en ligne), p. 25–71.
  9. ↑ (en) Commission of the European Communities, Biomass for energy, UK Section of the International Solar Energy Society, , p. 73.


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