Le soudage par friction linéaire du bois permet de joindre deux pièces en bois en quelques secondes sans utiliser aucun adhésif. L'adhésion est essentiellement due à l'enchevêtrement des fibres de bois bloquées dans une matrice de matériel inter-cellulaire fondu et re-durcit. Mais le mécanisme de la formation de l'interface adhérente, l'influence des paramètres machine et de ceux du substrat sont peu connus. <br />L'objectif de ce travail a donc été d'analyser les différents facteurs influençant les caractéristiques du joint pour comprendre les mécanismes physiques et chimiques mis en jeu lors du processus. La mesure de la température de soudage par thermographie infrarouge a apporté de multiples informations. D'autre part les pièces de bois soudées ont été caractérisées par des observations microscopiques, mécaniques, une étude du comportement à la rupture, des analyses chimiques de l'interface et des fumées. Les résultats ont permis d'élaborer un scénario physico-chimique du développement de la microstructure interfaciale et de le vérifier. Un premier modèle numérique thermique a été élaboré pour le soudage linéaire de Fagus sylvatica. <br />La dernière partie de l'étude concerne la compréhension de l'influence du substrat. Ceci a permis d'aborder les problèmes de variabilité issus de l'essence de bois, de l'anatomie du bois ou encore de l'état de surface. Les bois modifiés et des produits dérivés du bois ont pu être soudés avec succès. <br />Enfin les résultats de la recherche on pu être mis en application à une échelle pré-industrielle soulevant ainsi de nouvelles problématiques scientifiques et techniques mais aussi montrant un grand potentiel d'optimisation de la technologie.

La récente définition de Brachypodium distachyon comme modèle des graminées en fait un organisme de choix pour l'étude de leur paroi cellulaire, en particulier dans le cadre de leur utilisation comme matière première renouvelable pour le bioéthanol de seconde génération. Les lignines, dont les trois unités (H, G et S) proviennent de la polymérisation des monolignols, sont associées aux acides hydroxycinnamiques dans la paroi des céréales et représentent l'obstacle majeur à l'exploitation industrielle de la biomasse lignocellulosique. L'acquisition de connaissances sur les mécanismes dirigeant leur mise en place et leur organisation permettrait d'identifier des facteurs modulant les rendements de production qui y sont associés. Quatre familles de gènes ont été étudiées et l'implication dans la voie de biosynthèse des monolignols de trois gènes a été montrée : BdF5H2 possède une activité férulate-5-hydroxylase permettant la synthèse des précurseurs des unités S des lignines, BdCOMT3 est l'isoforme principale des acide cafféique O-Méthyltransférases et sa perte partielle de fonction cause une diminution de la quantité de lignine, la modification du rapport S/G et une baisse de quantité d'acide p-coumarique dans deux lignées mutantes indépendantes. Enfin, BdCAD1 est l'isoforme principale des alcools cinnamylique déshydrogénases : sa perte de fonction dans deux lignées indépendantes cause la diminution de la quantité globale de lignine et d'acide p-coumarique, une baisse du rapport S/G ainsi que l'accumulation de sinapaldéhyde. Par ailleurs ces deux lignées présentent des rendements de saccharification augmentés de plus d'un quart par rapport au sauvage.

La valorisation de la biomasse lignocellulosique est aujourd’hui un enjeu majeur du fait de la réduction des ressources fossiles. Séparer chaque constituant pour les valoriser de la meilleure façon possible est l’objectif des bioraffineries papetières. L’effluent papetier, la liqueur noire, est actuellement brûlé pour produire de l’énergie, mais sa gazéification permettrait d’augmenter ces rendements énergétiques. Mais pour cela une cuisson sans soufre du bois est nécessaire, le soufre inhibant la gazéification.Cette étude a donc porté en premier lieu sur la faisabilité d’un fractionnement sans soufre du bois, plus ardu qu’un procédé kraft traditionnel contenant du soufre. Le travail a été effectué sur les bois résineux, ceux-ci étant plus difficiles à délignifier que les bois feuillus. Une étape d’autohydrolyse du bois, préalable au fractionnement à la soude, a été effectuée afin d’extraire les hémicelluloses pour une valorisation ultérieure. Les travaux ont montré que ce prétraitement permettait de délignifier le bois plus facilement et ainsi d’envisager un fractionnement sans soufre. La cellulose obtenue par ce procédé présente une pureté et un degré de polymérisation suffisants pour envisager son utilisation pour de la viscose ou pour des applications chimiques.La lignine ne présentant pas de différences structurelles majeures entre du bois préhydrolysé ou non, les complexes entre la lignine et les hydrates de carbone (LCC) ont été analysés. Il a été montré que la préhydrolyse modifie significativement la quantité et la composition de ces complexes, permettant d’expliquer par là les résultats obtenus. / The valorization of lignocellulosic biomass is nowadays a major issue due to the reduction of fossil resources. Separating each component to valorize them the best way as possible is the goal of the pulp and paper biorefineries. The effluent of the mill, called the black liquor, is currently burnt to produce energy, but gasification would increase the energy efficiency. For this, a sulfur-free cooking of wood is necessary, as sulfur inhibits gasification.Therefore this study first focused on the feasibility of cooking without sulfur, which is more difficult than a conventional kraft cooking containing sulfur. The work was done on softwood which is more difficult to delignify than hardwood. The wood was first pretreated with an autohydrolysis to remove hemicelluloses for further valorization.The results were conclusive for the production of cellulose pulp for chemical applications. To explain the differences obtained, structural differences of wood components were looked for. Lignin did not show major differences whether the wood was prehydrolyzed or not, whereas the complexes between lignin and carbohydrates (LCCs) showed significant differences, which would explain the results obtained.

L’abandon progressif des ressources fossiles s’accompagne de l’exploitation croissante de la biomasse. Cette transition nécessite de développer de nouveaux procédés notamment en catalyse hétérogène. Les chimistes se heurtent alors à deux défis majeurs : (i) désoxygéner la biomasse (cellulose/lignine) pour revenir à la chimie maîtrisée des grands intermédiaires (ii) rendre les catalyseurs résistants à l’eau, omniprésente en biomasse. En collaboration avec des expérimentateurs de l’Université d’Ottawa, nous nous sommes d’abord intéressés à la désoxygénation d’aromatiques de type lignine. Les calculs ab initio (DFT) nous ont permis de dresser les caractéristiques d’adsorption de ces composés sur Pt(111) en termes de descripteurs moléculaires simples. Nous avons ensuite étudié le mécanisme de décomposition de l’anisole et du 2-phénoxyéthanol, molécules modèles. Nos études ont montré l’importance de l’hydrogène et des fragments carbonés sur la réaction de désoxygéna6on de ces composés. En parallèle nous nous sommes intéressés à la stabilité, dans l’eau, d’un des supports catalytiques majeurs : l’alumine-γ. Ce sujet clé pose des défis considérables en modélisation, puisqu’il nécessite d’utiliser des méthodes de dynamiques moléculaires ab initio. Celles-ci nous ont permis de caractériser la structuration de l’eau au contact de l’alumine et l’importance de la solvatation sur les aluminols de surface. À l’aide de méthodes d’événements rares (dynamique contrainte, métadynamique) nous avons enfin abordé la réactivité d’alcools et de l’eau avec l’alumine hydratée. Ces simulations ont permis d’identifier les premières étapes d’hydratation et de mieux comprendre comment les limiter. / Moving away from fossil ressources is currently being accompanied by the increasing exploitation of biomass.This shift requires the development of new processes, in particular in heterogeneous catalysis. Chemists are nowfacing two major challenges: (i) deoxygenate biomass (cellulose/lignin) to produce platform intermediates with aeel-known chemistry (ii) make catalysts resistant to water, ubiquitous within the context of biomass.Within a collaboration with experimentalists at the University of Ottawa, we have first studied the deoxygenationof lignin-like aromatics. From an ab initio (DFT) inspection, we have characterized and described the adsorptionof such aromatic oxygenates on Pt(111) with simple molecular descriptors. We have then investigated thedecomposition mechanism of anisole and 2-phenoxyethanol. For these two model compounds, we have showedthe significance of hydrogen and carbonaceous species to have the deoxygenation reaction proceed properly.Meanwhile, we have examined the stability, in water, of γ-alumina, a major support in heterogeneous catalysis.The necessity to perform ab initio molecular dynamics simulations makes the modeling of such a systemparticularly challenging computationally. The simulations have nevertheless enabled us to characterize thestructuration of liquid water in contact with alumina and the significance of solvation on surface aluminol groups.Using rare-event methods (constrained dynamics, metadynamics) we have eventually been able to probe thereactivity of alcohols and water with hydrated alumina. We have then identified the first steps of hydration andgained insights on how to limit them.

La disponibilité, les aspects écologiques et économiques du bois sont autant d’avantages qui expliquent le large champ d’applications de ce matériau dans plusieurs domaines tels que la papeterie, l’ameublement, la menuiserie ou la construction. Cependant, le bois est un matériau hygroscopique très sensible aux variations d’humidité et de température ambiante. Le gonflement et le retrait causés par l’adsorption et la désorption de l’eau engendrent des fissures et des déformations dans le bois, le rendant incompatible avec certaines applications.Dans cette étude, une méthode originale a été appliquée sur des échantillons de bois (douglas et sapin) pour diminuer leur caractère hydrophile : la fluoration directe par du fluor moléculaire F2. Le greffage covalent des atomes de fluor sur la surface du bois, grâce à une substitution des groupements C-OH par des liaisons C-F, a été validé par spectroscopie infrarouge et par Résonance Magnétique Nucléaire du 19F.Le bois, qui est intrinsèquement hydrophile, acquiert un caractère hydrophobe comparable à celui du Téflon grâce à la fluoration. Des études de vieillissements sous atmosphère ambiante et irradiation UV ont permis de déterminer une bonne durabilité du traitement. De plus, ce traitement permet d’obtenir un caractère hydrophobe sans changements structuraux (morphologie, densité et couleur) ou mécaniques majeurs. Grâce au caractère surfacique de la fluoration, la conservation de ces propriétés après la fluoration s’avère être un remarquable avantage par rapport aux autres traitements physiques et chimiques classiquement utilisés dans l’industrie du bois. / The availability, the ecological and economic characteristics of wood are advantages which explain the very wide scope of applications of this material in several domains such as the paper industry, furniture, carpentry and construction. However, wood is a hygroscopic material, highly sensitive to ambient humidity and temperature. The swelling and the shrinking caused by water adsorption and desorption cycles lead to cracking and deformation in the wood volume, making it incompatible for some applications.In this study an original surface treatment was applied to wood samples (douglas and silver fir species) to decrease their hydrophilic character: direct fluorination using F2 gas. The covalent grafting of fluorine atoms onto extreme wood surfaces through a conversion of C-OH groups into C-F was evidenced by Fourier-Transform infrared spectroscopy and 19F solid state Nuclear Magnetic Resonance.The wood which is initially hydrophilic acquires a hydrophobic character comparable to that of Teflon, thanks to fluorination. Good durability of this treatment under ambient atmosphere and UV irradiation was also highlighted. Moreover, because it affects only the extreme surface, this treatment allowed us to obtain a hydrophobic character without major structural (morphology, density and colour) or mechanical changes. The maintaining of these properties after fluorination appears to be a remarkable advantage over other traditional physical and chemical wood treatments.

Les lignines sont des hétéropolymères phénoliques de la paroi cellulaire, principalement à base de p-coumaryl, coniférylique et sinapylique alcools. Ces monolignols sont synthétisées dans le cytoplasme de la voie des phénylpropanoïdes, peut ensuite transportées vers les parois des cellules où ils sont polymérisés par oxydation en p-hydroxyphényl (H), guaiacyle (G) et syringyle (S) des unités de lignine. Cette étape de polymérisation par oxydation est conduite par les peroxydases dépendantes H₂O₂ et / ou laccases dépendantes O₂. Dans cette étude, nous avons signalé pour la première fois que les laccases sont également impliqués dans la lignification du les herbes. Un gène de laccase spécifique (BdLAC5) a été identifié parmi les 29 gènes de laccase non redondants dans Brachypodium génome, qui est responsable de la lignification dans les tiges de Brachypodium distachyon, une plante modèle pour les graminées. BdLAC5 gène a été retrouvé fortement exprimé dans les organes lignifiées (internodal, nœud et le pédoncule) et mal exprimé dans les organes avec faible niveau de lignine (jeunes feuilles et épillet), ni dans les tissus non-lignifiée (endosperme). Deux autres laccases BdLAC6 et BdLAC8 sont également trouvés coexprimés avec BdLAC5 et curieusement ils appartiennent à la même clade phylogénétique. BdLAC6 et BdLAC8 sont orthologues de Arabidopsis LAC4 et LAC2 respectivement. Dans les expériences d'hybridation in situ ont démontré le signal le plus intense dans les fibres interfasciculaires de l'entre-nœud a été détectée avec des sondes BdLAC5. En outre, des essais ont révélé que les protéines immunomarquages BdLAC5 pourraient être sécrétés dans la matrice de la paroi cellulaire, car nous avons détecté des particules fluorescentes dans ou à proximité de la paroi cellulaire. Le double mutant laccase touchée BdLAC5 et BdLAC8 a clairement montré que la lignification dans les fibres interfasciculaires impliqué différents gènes / protéines que la lignification dans les cellules métaxylème de Brachypodium. Métaxylème cellules ont été que faiblement affectés dans le double mutant lorsque les fibres interfasciculaires montré diminution dramatique de Wiesner coloration. Les différents mécanismes de lignification entre xylème et fibres est discutée. L'interaction physique et la synergie entre réglementation spécifique R2R3-MYB, bHLH et WDR protéines est bien étudiée dans la biosynthèse des flavonoïdes, racine des cheveux, trichomes et le développement en mucilage de graines de différentes espèces de plantes. Dans cette étude, nous avons essayé de comprendre les rôles de MYB-bHLH-WDR pour la régulation de la biosynthèse de la lignine. / Lignins are cell wall phenolic heteropolymers, mainly made from p-coumaryl, coniferyl, and sinapyl alcohols. These monolignols are synthesized in the cytoplasm from the phenylpropanoid pathway, then may transported to the cell walls where they are oxidatively-polymerized into p_hydroxyphenyl (H), guaiacyl (G) and syringyl (S) lignin units. This oxidative polymerization step is driven by H₂O₂-dependent peroxidases and/or O₂-dependent laccases. In this study we reported for the first time that laccases are also involved in lignification in grasses. A specific laccase gene (BdLAC5) was identified among 29 non-redundant laccase genes in Brachypodium genome, which is responsible for the lignification in stems of Brachypodium distachyon, a model plant for grasses. BdLAC5 gene was found highly expressed in lignified organs (internode, node and peduncle) and poorly expressed in organs with low lignin level (young leaf and spikelet) nor in non-lignified tissue (endosperm). Two other laccases BdLAC6 and BdLAC8 are also found coexpressed with BdLAC5 and interestingly enough they belong to the same phylogenetic clade. BdLAC6 and BdLAC8 are close orthologues of Arabidopsis LAC4 and LAC2 respectively. In situ hybridization experiments demonstrated the most intense signal in the interfascicular fibers of the internode was detected with BdLAC5 probes and then for BdLAC8 and BdLAC6 probes. Furthermore, immunolabelling assays revealed that BdLAC5 proteins might be secreted into the cell wall matrix because we detected some fluorescent particles close to or in the cell wall. The double laccase mutant affected in BdLAC5 and BdLAC8 (5ho8ho) clearly showed that the lignification in interfascicular fibers involved different genes/proteins than the lignification in metaxylem cells of Brachypodium. Metaxylem cells were only poorly affected in the double mutant when interfascicular fibers showed dramatic decrease of Wiesner staining. The different mechanisms of lignification between xylem and fibers is discussed. The physical interaction and regulatory synergy between specific R2R3-MYB, bHLH and WD repeat protein is well studied in the biosynthesis of flavonoids, root hair, trichome and seed mucilage development in different plant species. In this study, we were trying to figure out the roles of MYB- bHLH-WDR for the regulation of lignin biosynthesis.

L’amélioration génétique de la luzerne (Medicago sativa), une légumineuse fourragère autotétraploïde, pourrait bénéficier de l’allele mining. Cette méthode consiste à rechercher, dans la diversité naturelle, des allèles ayant potentiellement un effet sur le phénotype. Pour évaluer l’intérêt de cette stratégie qui exploite la diversité naturelle, cinq gènes impliqués dans des caractères sélectionnés ont été retenus : CAD1 et CCoaOMT (digestibilité), CONSTANS-like (rendement fourrager), NHX1 (tolérance à la salinité) et WXP1 (tolérance à la sécheresse). La diversité de ces gènes a été étudiée en séquençant 387 génotypes cultivés et 20 génotypes sauvages. L’analyse des données confirme la présence d’un goulot d’étranglement durant la domestication et la sélection de la luzerne. CONSTANS-like et WXP1 révèlent de nombreux variants alors que CAD1, CCoaOMT et NHX1 sont très peu variables. Des variants ayant un effet potentiel sur le phénotype ont été identifiés dans les zones de la séquence protéique qui sont conservées au sein des Faboideae. L’impact sur le phénotype de deux variants du gène CONSTANS-like a été étudié : Constans-634, à l’origine d’un codon stop prématuré et Constans-4111, situé dans une région conservée du gène. Pour cela des croisements ont été réalisés afin d’obtenir une descendance avec toutes les doses possibles (AAAA, AAAB, AABB, ABBB and BBBB) pour chaque mutation étudiée. Des marqueurs KASPar ont été développés afin de déterminer les doses de mutations chez les descendants. Aucun génotype homozygote muté pour Constans-634 n’a été détecté parmi les 1505 descendants. Ce variant a induit une floraison plus précoce de trois jours pour les génotypes portant trois doses d’allèle muté. Le variant Constans-4111 a induit un effet additif sur la hauteur de tige. Les génotypes homozygotes de type sauvage étaient en moyenne 11,8 cm plus petits que les génotypes homozygotes portant trois ou quatre doses du variant. L’intégration de la stratégie allele mining dans les schémas de sélection des espèces végétales autotétraploïdes hétérozygotes a été discutée. / Lucerne (Medicago sativa) is an autotetraploid forage legume, whose breeding could beneficiate from allele mining. This strategy is based on the natural diversity and consists in seeking alleles with a potential effect on the phenotype. The interest of this approach was evaluated by studying five genes of agronomic interest: CAD1 and CCoaOMT (digestibility), CONSTANS-like (forage yield), NHX1 (salt tolerance) and WXP1 (drought tolerance). The diversity of these five genes was evaluated by sequencing 387 genotypes of cultivated accessions and 20 genotypes of wild accessions. The results confirmed a bottleneck during lucerne domestication and selection. CONSTANS-like and WXP1 were very variable whereas CAD1, CCoaOMT and NHX1 contained very few variants. Variants with a potential strong impact on the phenotype were identified in conserved parts of protein sequence within the Faboideae. The impact on phenotype was studied for two mutations of the CONSTANS-like gene: constans-634, causing a premature stop codon and constans-4111, located in a conserved region of the gene. Genotypes carrying one to three doses of the mutations (AAAB, AABB and ABBB) were polycrossed in order to obtain offsprings with every allele combination (AAAA, AAAB, AABB, ABBB and BBBB). KASPar markers were developed to determine the mutation doses in offspring progeny. No homozygous genotype was found for constans-634 in the 1505 offspring progeny. This mutation induced a premature flowering of three days for the genotypes carrying three doses of the mutation. The mutation constans-4111 induced an additive effect on stem height and the homozygous genotypes without the variant where on average 11.8 cm shorter than homozygous genotypes carrying three or four doses of the variant. The application of allele mining strategy in plant schemes of heterozygous autotetraploid species was discussed.

Le traitement thermique du bois sous une atmosphère gazeuse est un procédé qui vise à améliorer les propriétés du bois. En effet, les bois traités ont une stabilité dimensionnelle améliorée, une nature hygroscopique réduite et une meilleure résistance à la dégradation par divers facteurs (champignons, insectes). L’inconvénient principal du procédé est la longue durée du traitement. Le présent travail explore l’utilisation des liquides ioniques pour le traitement du bois, car ils ont la particularité d’accélérer la décomposition des principaux constituants du bois. Des analyses de surface et des tests de propriétés physico-mécaniques ont été réalisés sur les bois traités. Les analyses de surface ont révélé que les liquides ioniques ont contribué à la dégradation de la lignine, et au développement du caractère hydrophobe du bois. Les tests physico-mécaniques ont quant à eux montré la baisse dans la reprise d’humidité et d’eau, la réduction du gonflement et des propriétés mécaniques. / The heat treatment of wood in a gas atmosphere is a process that aims to improve the properties of wood. Indeed, treated wood possesses improved dimensional stability, reduced hygroscopic nature and resistance to degradation by various factors (fungi, insects). The main disadvantage of the method is the long duration of treatment. This work explores the possibility of using ionic liquids for the treatment of wood as they have the particularity to accelerate the decomposition of the main wood constituents. Surface analysis and testing of physical and mechanical properties were performed on treated wood. The surface analysis showed that ionic liquids have contributed to the degradation of lignin as well as the development of the hydrophobic character of the wood. The physical and mechanical tests have meanwhile revealed that lower moisture and water absorption contents, decreased the swelling and mechanical properties.

L'application des bois raméaux fragmentés (BRF) dans les pratiques agricoles constitue une technique durable de restauration de la fertilité des sols. Et pourtant, la lignine qui lui confère majoritairement la capacité de formation de l'humus et de stabilisation du carbone organique du sol n'a pas encore fait objet d'une étude scientifique approfondie. L'objectif général de cette thèse de doctorat est de caractériser les lignines organosolv isolées des BRF de Gmelina arborea et Sarcocephalus latifolius et d'évaluer l'effet des amendements de ces BRF sur les propriétés physico-chimiques et la diversité fongique du sol ainsi que le rendement des cultures maraichères (tomate et gombo) sur deux sites agricoles au Bénin. Les objectifs spécifiques sont : (i) de déterminer les constituants et les propriétés chimiques du bois et des BRF des essences G. arborea et S. latifolius à partir des méthodes de chimie du bois; (ii) d'isoler et caractériser les lignines organosolv de ces essences par le procédé catalytique et suivre son devenir dans les sols sur deux sites au Bénin après deux ans ; (iii) d'évaluer les effets des amendements des sols avec les BRF sur le stock du carbone, la formation des substances humiques stables et la diversité fongique du sol; et (iv) d'évaluer les effets des amendements des sols avec les BRF sur les propriétés physico-chimiques et hydriques du sol ainsi que sur la production de la tomate et du gombo sur deux sites au Bénin. L'essence Gmelina arborea a été retenue pour le site de Sékou, et celle de Sarcocephalus latifolius pour celui de Kika. Les bois de tronc et BRF ont été caractérisés pour leur composition élément³¹aire et en lignines. La moitié des BRF était enfouie dans le sol, et l'autre moitié était utilisée comme paillis. L'effet des traitements a été évalué sur la production de la tomate et du gombo. Les BRF ont été échantillonnés après 0, 6, 12 et 18 mois d'incubation dans le sol afin d'isoler et caractériser leur lignine organosolv par des analyses spectroscopiques (FTIR, ³¹P RMN, 2D HSQC) et pyrolytique (Py-GC-MS-TMAH). Les résultats ont montré que les lignines organosolv des BRF des deux essences étaient de types guaiacyl-syringyl (G-S). Les analyses chimiques des BRF ont montré que la teneur en glucides totaux diminuait, tandis que la teneur en lignine totale augmentait au fur et à mesure de la décomposition des BRF dans le sol. Un enrichissement significatif en azote (N) des BRF a été déterminé après 18 mois d'incubation dans les sols, atteignant 2,6 et 1,9 fois la teneur initiale en N pour G. arborea et S. latifolius, respectivement. En outre, les BRF ont amélioré l'humidité volumique du sol, régulé la température du sol et diminué la tension hydrique du sol par rapport aux LV et témoins sur 24 mois. Par ailleurs, les traitements à base des BRF (BRF et BRF_LV) ont contribué de manière significative au stockage du carbone organique du sol et à l'augmentation des nutriments du sol (N, P, K, Ca, Mg) (cette dernière jusqu'à 1,5 fois) par rapport au témoin. Les résultats d'analyse de l'acide humique (HA) extrait des sols, purifié et analysé ont révélé que les sols amendés avec le BRF ont produit des quantités significatives d'HA constitués majoritairement des composés dérivés de lignine. En outre, en utilisant le séquençage de la région ITS2 sur la plateforme Illumina Miseq, l'application des BRF a considérablement modifié la composition fongique avec une augmentation de l'abondance relative des Ascomycota (jusqu'à 92% de la communauté fongique totale), Mucoromycota, Basidiomycota et Rozellomycota. Les résultats ont montré que l'amendement au BRF a réduit significativement le rendement de la tomate (sauf sur le site de Kika) et du gombo pendant la première production de culture et que l'amélioration de la croissance et du rendement de ces légumes a été significative qu'à partir de la deuxième production de culture. Cette recherche démontre ainsi le rôle positif des BRF à travers leur lignine à former de l'humus stable et à favoriser une production agricole durable. / Application of RCW in agriculture is a sustainable technique for restoring soil fertility. However, the lignin from the RCW, which contributes to the formation of humus and to the soil organic carbon storage, has not yet been thoroughly studied. The general objective of this PhD thesis is to characterize the organosolv lignins isolated from RCWs of G. arborea and S. latifolius and to evaluate the effect of RCW amendments on the physico-chemical properties and fungal diversity of the soil as well as on the yield of vegetable crops (tomato and okra) on two agricultural sites in Benin. The specific objectives are: (i) to determine the constituents and chemical properties of trunk wood and RCW of G. arborea and S. latifolius using wood chemistry methods; (ii) to isolate and characterize the organosolv lignins of these species by the catalytic process and to follow its fate in soils on two sites in Benin after two years; (iii) to evaluate the effects of soil amendments with RCWs on carbon stock, formation of stable humic substances and soil fungal diversity; and (iv) to evaluate the effects of soil amendments with RCWs on soil physicochemical and hydric properties as well as on tomato and okra production on two sites in Benin. The G. arborea species was selected for the Sékou site, and S. latifolius for the Kika site. The trunk wood and RCW were characterized for their elemental and lignin composition. Half of the RCWs was incorporated in the soil, while the other half was put as mulch. The effect of the treatments was evaluated on tomato and okra production. RCWs were sampled after 0, 6, 12 and 18 months of incubation in the soil to isolate and characterize their organosolv lignins by spectroscopic (FTIR, 31P NMR, 2D HSQC) and chromatographic (Py-GC-MS-TMAH) analyses. The results showed that the organosolv lignins from RCWs of both species were of guaiacyl-syringyl (G-S) types. Chemical analyses of the RCWs showed that total carbohydrate content decreased, while total lignin content increased as RCWs decomposed in the soils. Significant nitrogen (N) enrichment of RCWs was determined after 18 months of incubation in soils, reaching 2.6 and 1.9 times the initial N content for G. arborea and S. latifolius. In addition, RCWs improved soil water content, regulated soil temperature, and decreased soil hydric tension compared to PL treated soils and controls over 24 months. Furthermore, RCW treatments (RCW and RCW_PL) contributed significantly to soil organic carbon storage and increased soil nutrients (N, P, K, Ca, Mg) (the latter up to 1.5 times) compared to the control. The humic acid (HA) was extracted from soils, purified, and analyzed by NMR spectroscopic and Py-GC-MS chromatography. The obtained results revealed that soils amended with RCWs produced significant amounts of HA containing a significant amount of lignin-related structures. Furthermore, using ITS2 region sequencing on the Illumina Miseq platform, RCW application significantly altered the fungal composition with an increase in the relative abundance of Ascomycota (up to 92% of the total fungal community), Mucoromycota, Basidiomycota and Rozellomycota. The obtained results showed that RCW amendment significantly reduced the yield of tomato (except at Kika site) and okra during the first crop production and that the improvement in growth and yield of these vegetables was significant only from the second crop production. This research thus demonstrates the positive role of RCWs through their lignin in forming stable humus and promoting sustainable agricultural production.

Ce travail de thèse porte sur l'extraction et la caractérisation mécanique des fibres de canne à sucre. A partir de la bagasse de canne à sucre, résidu fibreux de l'industrie sucrière, des techniques d'extractions sont mises en place afin d'extraire des fibres techniques, dont l'analyse des propriétés chimiques et physico-mécaniques définira par la suite, les domaines d'application textile possibles. Les fibres de canne obtenues ont d'abord été étudiées d'un point de vue physique et morphologique, à partir de mesures et d'observations de leurs sections et de leurs profils. Ainsi, l'analyse de la distribution en diamètre et en longueur des fibres ont été étudiés avec l'établissement de paramètres de centrage barbe et hauteur (longueur pondérée à la masse), ont permis de déterminer leurs tailles moyennes, leurs finesses et leurs dispersions tout en vérifiant l'effet des conditions de traitement. Ont ainsi été obtenus différents types de fibres, présentant des propriétés mécaniques (en flexion et en traction) variées en relation avec les changements de structure dus à l'extraction. Les performances mécaniques de ces fibres restent comparables aux autres fibres naturelles, confirmant ainsi leur potentiel textile. Une première piste de valorisation de ces fibres a été envisagée lors de la fabrication d'un fil de canne à sucre. Des essais de filature ont ainsi été menés sur micro-filature, en 100% fibres de canne mais aussi en mélange 30-70% coton/bagasse. Enfin, une introduction à l'approche environnementale basée sur l'analyse de cycle de vie, a été succinctement abordée, ouvrant le champ à d'autres études. Les résultats montrent que le potentiel textile de la canne à sucre est quantifiable, et que ses fibres extractibles, sont comparables à d'autres fibres naturelles non conventionnelles utilisés dans le domaine textile.