Lignine

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La lignine est un groupe de composés chimiques appartenant aux composés phénoliques. On la trouve principalement dans les parois pecto-cellulosiques de certaines cellules végétales. Les lignines sont le deuxième biopolymère après la cellulose synthétisé sur la Terre. La biomasse cumulée entre la cellulose et les lignines représentent environ 70% de la biomasse totale.

[modifier] Structure chimique

Image:Structure de la monolignol.jpg Les lignines sont des polymères constitués par trois types de monomères différents :

le coniféryle
le p-coumaryle
les alcools sinapiques

La fraction de chaque monomère varie de façon importante en fonction de :

la lignée végétale (Angiosperme, Gymnosperme, etc.)
l’espèce
l’organe
le tissu

[modifier] Propriétés et mise en place

Image:LigninPolymerisation.jpg La lignine se dépose dans la paroi secondaire de certaines cellules végétales. Elle leur confère la solidité, la lignine étant très résistante à la compression. La lignine possède aussi un pouvoir d’imperméabilisation des cellules, étant elle-même hydrophobe. On trouve ainsi des parois imprégnées de lignine (lignifiées) dans les cellules de tissus servant au soutien de la plante (sclérenchyme) ou au transport de l’eau et des sels minéraux (xylème).

En règle générale, les cellules lignifiées étant devenues imperméables, ont perdu leur cytoplasme et n’acquièrent leur rôle dans le végétal qu’une fois mortes.

La lignification est un processus fondamental de l’évolution des plantes terrestres. C’est elle qui, en effet, permet la croissance en hauteur des végétaux ligneux. Cette capacité a permis d'avoir un port dressé favorisant la réception de l'énergie lumineuse. L'ensemble de ces aquisitions étant un préalable à la conquête du milieu terrestre. La capacité de formation de lignine par les végétaux s'est mise en place au début du paléozoïque et caractérise les trachéophytes. (voir Flore de Rhynie)

D'autre part la lignine, qui est donc caractéristique des plantes vasculaires terrestres, offre également une barrière de protection contre l'attaque microbienne du végétal. En effet, de part sa nature chimique la lignine est une entité extrêmement résistante à divers agents chimiques et à la dégradation biologique et est souvent responsable de la qualité médiocre des fourrages hautement lignifiés. Il est intéressant de noter que certains micro-organismes, en particulier les fungi dits de la pourriture blanche du bois, sont capables de digérer l'entièreté du complexe lignine - hémicellulose - cellulose et ainsi d'améliorer la valeur nutritive des matériaux lignocellulosiques.

[modifier] Enjeux économiques

Les lignines sont fortement recherchées dans les bois de chauffage, ayant un pouvoir calorifique important.
Au contraire, elles sont gênantes pour la fabrication du papier, responsables de sa coloration jaunâtre après exposition au soleil. Ce sont les produits chlorés contenus dans les substances permettant l’extraction de la lignine (délignification) des pâtes à papier qui rend cette industrie polluante.
Enfin, elles sont peu digestes et donc peu recherchées dans la culture de plantes fourragères.

Pour les raisons évoquées ci-dessus, de nombreuses recherches sont en cours (essentiellement par transformation génétique), visant à produire des végétaux moins riches en lignine (fabrication du papier), ou au contraire, avec un taux de lignine plus important (bois de chauffage).

Mais, vu l'importance de la production du complexe lignine - hémicellulose -cellulose sur la planète, il est intéressant de noter qu'environ 25% de cette ressource renouvelable serait accessible à des procédés de conversion biotechnologiques. Ainsi, actuellement les champignons de la pourriture blanche sont très étudiés en raison de plusieurs applications :

Mise en place de procédés propres et économiques dans l'industrie papetière;

Bioconversion et production de molécules à haute valeur ajoutée d'intérêts agro-alimentaire et pharmaceutique à partir de matériaux lignocellulosiques;