Etude préliminaire sur le rôle potentiel de l’écorce dans le redressement des arbres Projet FTH 2016 Encadrants: Bruna CLAIR– Barbara Etudiants: Krystel CORSAGNI – Marc GOMES – Kathy JAFFREDO – Elodie LHUER 30 Septembre 2016

Contexte de l’étude ARBRES ECORCE EVENEMENT REDRESSEMENT FTH 2016 : Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Contexte de l’étude ARBRES Poussent à la verticale EVENEMENT Arbre penché REDRESSEMENT  Moteur = BOIS ECORCE Rôle meconnu, supposé négligeable Début de l’étude FTH 2015 chez Pachira  Rôle ACTIF de l’écorce chez Pachira Contexte : Les arbres tendent a pousser à la verticale. Si un évenement les courbent (chablis, recherche de lumière, mauvais départ de la plantule), un phenomène de redressement naturel est observé. De nombreuses études antérieures ont prouvés que le bois est le moteur principal du redressement de l’arbre. Cependant, le rôle de l’écorce dans le mécanisme de redressement n’a jamais été étudié car supposé négligeable Raison pour laquelle, Bruno et son équipe ont décidés d’étudier ce rôle depuis l’année dernière. Les premiers résultats ont montrés que sur l’espèce étudiée (Pachira), l’écorce avait un rôle actif d’aide au redressement de l’arbre. L’objectif de cette année est donc d’approfondir et de tenter de comprendre le rôle de l’écorce chez plusieurs espèces dans le redressement de l’arbre. Celui-ci peut être d’aider le bois (rôle actif), de l’accomagné (rôle passif), ou de l’empêcher. Ce projet s’inscrit dans l’etude preliminaire du role de l’ecorce sur le redressement, pour essayer d’elaborer des pistes, de soulever des questionnements, de formuler des hypotheses sur des tendances generales par especes. Ce travail de recherche pourrait eventuellement deboucher sur des applications biomecanique FTH 2016 : Approfondir et tenter de comprendre le rôle de l’écorce sur le redressement des arbres Hypothèses : Rôle actif, passif, obstacle au redressement

Quelques notions de base : Qu’est ce que la tension ? La compression ? Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Quelques notions de base : Qu’est ce que la tension ? La compression ? Tension Elastique tendu = « Un élastique qui rêverait d’être plus court » (#Brunoclair) Compression Passagers comprimés = passagers dans le métro en heure de pointe qui rêveraient de passer par la fenêtre

Quelques notions de base : Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Quelques notions de base : Cambium Aubier Duramen Ecorce Moelle Bois Composition de l’arbre (cambium se développe, schéma rondelle) L’arbre se redresse en générant des forces de tension et de compression au niveau de la longueur de l’arbre et en transversal Compression/Tension ? Compression Tension Longitudinale / Tangentielle ?

Quelques notions de base : niveau cellulaire Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Quelques notions de base : niveau cellulaire Ecorce Bois Vaisseaux Parenchymes radiaux Fibres Parenchymes axiaux Cambium = couche de cellule meristematique, se differencient vers le bois (inté) ou l’ecorce (exté) Aubier = bois physio actif Duramen = bois physio mort (très dense) General cellulaire bois (parenchymes axiaux et radiaux, vaisseaux, fibres) photo coupe Ecorce (photo) elements connus (linigne, cellulose ; rôle ??) – personne n’a etudié trop du coup on connaît Schema arbre penché expliquer/introduire tension longi et compression tangentiel du bois (schema treilli/maillage pour l’exprimer) +observable au niveau cellulaire (schema cellule bois de tension) Source: CIRAD

Quelques notions de base : Les fibres du bois Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Quelques notions de base : Les fibres du bois ? S3 Couche G S2 Fibre composée de 3 enveloppes S2 densité de bois Couche G (angle des microfibrils de cellulose + compo chimique + taille) qui détermine bois de tension en remplacant la couche S3 ou non Histoire de il a poussé par la puis il a été repenché donc il a créé un autre muscle ici S1 Fibre classique Fibre de tension

Mais quel est le rôle de l’écorce ? Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Schema arbre penché expliquer/introduire tension longi et compression tangentiel du bois (schema treilli/maillage pour l’exprimer) +observable au niveau cellulaire (schema cellule bois de tension) DSCF0609.JPG Mais quel est le rôle de l’écorce ?

Matériel d’étude Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Matériel d’étude 7 espèces – Echantillons de 4 arbres/espèces Sterculia Virola (Pachira) Simarouba Pourouma Laetia Goupia Banara Absence de fibres de tension Présence de fibres de tension Campus du CIRAD– Piste de St Ellie Ajouter pachira Diametre?angle en fn=onction de ce qu’on a trouvé 2 sterculia uniquement Arbres penchés : Angles d’inclinaisons de 9 à 45 degrés Diamètres des troncs de 6 à 28,6 cm

Mesures de tension & compression Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Mesures de tension & compression Dispositif de mesure Jauge bi-directionnelle Pont de jauge Compression Tension Protocole de coupe Photo carnet avec la chronologie des mesures Jauges bi-directionnelles, pont de jauge (cable dans la pastille -> diametre du cable change en fonction du mouvement du support - ce qui fait varier le courant affiche) Schema, photo de la manip expliquant mesure tangentielle?longi – sup/inf Pk on commence par tangentiel? Prouvé par graph Bruno (quand on coupe tangen d’abord moins d’influence sur longi que l’inverse) Effet poisson (schema pour expliquer – quand on relache d’un cote cela implique une deformation dans l’autre sens, qui est exprimé par un valeur ne representant pas la réalité de la tension/compression du mat echantilloné

Prelevement des échantillons Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Prelevement des échantillons Coloration + montage des coupes Coupe anatomique : photo Observation de la structure cellulaire des ecorces et bois? Réalisation de coupe anatomique radiale et longitudinale à l’aide d’un microtome (coupe de 3 µm) Coloration des coupes : saframine O pour colorer la lignine donc bois astra Blue Pour colorer la cellulose donc ecorce Echantillonage d’écorce et bois pour les coupes anatomiques Microtome

Préparation des coupes anatomiques Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Préparation des coupes anatomiques Coupe … + schéma Bois Ecorce Transversale Longitudinale Radiale LT RT

Prelevement des échantillons Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Prelevement des échantillons Coloration + montage des coupes Coupe anatomique : photo Observation de la structure cellulaire des ecorces et bois? Réalisation de coupe anatomique radiale et longitudinale à l’aide d’un microtome (coupe de 3 µm) Coloration des coupes : saframine O pour colorer la lignine donc bois astra Blue Pour colorer la cellulose donc ecorce Echantillonage d’écorce et bois pour les coupes anatomiques Microtome

Mesure mécanique de tension/compression Coupes anatomiques des écorces Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Mesure mécanique de tension/compression Coupes anatomiques des écorces

Mesure mécanique de tension/compression : BOIS Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Mesure mécanique de tension/compression : BOIS Compression Tension Deformation longitudinale & tangentiel axes 0 en gras Changer couleur laetia Bois supérieur Bois inférieur Déformation longitudinale TENSION Tension Compression (Banara, Pourouma) Déformation tangentielle Compression Tension (Virola, Sterculia) COMPRESSION

Mesure mécanique de tension/compression : ECORCE Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Mesure mécanique de tension/compression : ECORCE Compression Tension Ecorce supérieur Ecorce inférieur Déformation longitudinale Tension chez Simarouba/Sterculia/Virola/Pachira Compression chez Goupia Tension chez Simarouba/ Sterculia/ Virola/Pachira/Goupia Déformation tangentielle TENSION

Représentation schématique des résultats Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Représentation schématique des résultats Déformation longitudinale Déformation tangentielle Sterculia Goupia glabra Simarouba Compression Tension BOIS Compression Tension ECORCE

Résultats de l’observation des coupes anatomiques

Coupes transverses (RT) Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Observation de l’ecorce Coupe … + schéma Banara Guianesis Pourouma Goupia Glabra Laetia Simarouba Virola Sterculia Supérieur Structures tres contrastes Inférieur Coupes transverses (RT)

Coupes Longitudinales (LT) Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Banara Guianesis Goupia Glabra Laetia Virola Sterculia Pourouma Simarouba Coupes transverses (RT) Coupes Longitudinales (LT) Meme échalle !!!

Interprétation des résultats

Comportement du bois Longitudinalement: Tension moins forte Sterculia Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Comportement du bois Longitudinalement: Le bois est mécaniquement en tension constante aussi bien dans sa face supérieur qu’inférieur Tension moins forte Sterculia Virola Pachira Simarouba Pourouma Laetia Goupia Banara Fibre de tension - + Mécanisme ? ✓ En longi , les especes reagissent differement, y a-t-il des structures qui aident ou non  anat struct en treilli pour les espece Interpretation : Bois moteur du redressement Tension très forte en supérieur

Comportement du bois Tangentiellement: Cas attendu Cas énigmatique Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Comportement du bois Tangentiellement: Le bois, dans sa surface inférieur, est mécaniquement toujours comprimé Sur la surface supérieur, on distingue 2 comportements: Cas attendu Cas énigmatique Sup Inf Simarouba Pourouma Laetia Goupia Banara Sterculia Virola (Pachira) On explique bien la tension/compression du bois et la tension tangentiel de l’ecorce (pousser par le bois donc se comprime) Sup Inf

Comportement de l’écorce Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Comportement de l’écorce Tangentiellement L’écorce est en Tension sur sa face supérieur et inférieur Explication Vieux Jeune l’écorce est déposé à un diametre donné puis avec augmention du perimetre de l’arbre, le bois pousse l’écorce et met l’ecorce en tension tangentielle

Comportement de l’écorce Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Comportement de l’écorce Longitudinalement Profils différents Explication Virola Sterculia Pachira Simaruba On suppose que l’écorce à un mécanisme interne permettant la mise en tension de l’écorce Goupia Laetia l’écorce est déposé à un diametre donné puis avec augmention du perimetre de l’arbre, le bois pousse l’écorce et met l’ecorce en tension tangentielle L’écorce est passive, elle subit la tension du bois et donc se comprime

Par quel mécanisme l’écorce génère-t-elle de la tension?

Coupes Longitudinales (LT) Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Banara Guianesis Goupia Glabra Laetia Virola Sterculia Pourouma Simarouba Coupes transverses (RT) Coupes Longitudinales (LT) Virola et sterculia Produise tension dans l’écorce et n’ont pas de fibres de tension dans le bois Structure cellulaire particulière

Tension Longitudinale Tension Tangentielle Vieux Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Jeune Fibres Parenchymes Moelle Elargissement du tronc de l’arbre et de l’écorce par création de cellules dans le cambium. Les cellules du bois reste positionnées à la même distance de la moelle tandis que les cellules de l’écorce se retrouvent poussées à l’extérieur. Les coupes RT montrent l’existence de flameches et des fibres en forme de treillis sur les coupes LT. On peut constater que les fibres ne se sont pas multipliées ni élargies. Par contre, les parenchymes, eux, se sont multipliés et élargis. Ce qui provoqué l’écartement des fibres. Cet écartement provoquant de la tension tangentielle et longitudinale. La tension produite est plus élevée en tangentielle qu’en longitudinale. TREILLIS COUPES

Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Trellis Vu qu’on est sur un système de treillis la tension tangentielle entraine la tension longitudinale de l’écorce.

STERCULIA Milieu Intérieur Extérieur Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion STERCULIA On observe un élargissement du treillis depuis l’intérieur jusqu’à l’extérieur de l’écorce. Les parenchymes poussent les fibres. « On dirait que le mécanisme de turgécence dans les parenchymes est le mécanisme qui pousse le réseau en gonflant » Si c’était vrai on oberserverait de la compression alors qu’on a de la tension donc ce ne sont pas les parenchymes qui gonflent … c’est autre chos, c’est la croissance radiale du bois qui génère une poussée radiale de l’écorce qui met en tension tangentielle l’écorce. Vu qu’on est sur un système de treillis la tension tangentielle entraine la tension longitudinale de l’écorce. Intérieur Milieu Extérieur

Conséquence de la croissance du bois sur l’écorce Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion STERCULIA Parenchymes = moteur Conséquence de la croissance du bois sur l’écorce On observe un élargissement du treillis depuis l’intérieur jusqu’à l’extérieur de l’écorce. Les parenchymes poussent les fibres. « On dirait que le mécanisme de turgécence dans les parenchymes est le mécanisme qui pousse le réseau en gonflant » Si c’était vrai on oberserverait de la compression alors qu’on a de la tension donc ce ne sont pas les parenchymes qui gonflent … c’est autre chos, c’est la croissance radiale du bois qui génère une poussée radiale de l’écorce qui met en tension tangentielle l’écorce. Vu qu’on est sur un système de treillis la tension tangentielle entraine la tension longitudinale de l’écorce. Intérieur Milieu Extérieur

Pas de treillis = écorce passive Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion LAETIA (idem Goupia) Coupe RT Extérieur L’écorce du Laetia et le Goupia est inactive car elle n’a pas de structure en treillis. Coupes LT Pas de treillis = écorce passive Milieu

BOIS ECORCE Simarouba SIMAROUBA Déformation longitudinale Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion SIMAROUBA Déformation longitudinale Déformation tangentielle Sterculia Goupia glabra Simarouba Compression Tension BOIS Compression Tension ECORCE Simarouba crée du bois de tension. On ne retrouve pas de flamèche dans son écorce et pourtant, on constate de la tension dans son écorce. Le bois est actif ainsi que l’écorce.

SIMAROUBA Milieu Intérieur Extérieur Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion SIMAROUBA On constate une forme de treillis qui se lignifie avec le temps et qui rapproche la structure de son écore de celle du sterculia. Intérieur Milieu Extérieur

Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion SIMAROUBA Arbre intermédiaire : Présence de fibre de tension dans le bois et mécanisme de tension dans l’écorce On constate une forme de treillis qui se lignifie avec le temps et qui rapproche la structure de son écore de celle du sterculia. Intérieur Milieu Extérieur

Conclusion Ecorces ACTIVES et PASSIVES Limites et suite de l’étude Introduction Matériel & Méthode Résultats Discussion Conclusion Conclusion Ecorces ACTIVES et PASSIVES Sterculia/Virola/Pachira : Mécanisme de tension aidant au redressement de l’arbre – pas de fibres de tension dans le bois Goupia : Absence de mécanisme dans l’écore + Présence de fibres de tension dans le bois Hypothèse : l’écorce est “molle” donc le bois qui la pousse la comprime fortement Simarouba: Système intermédiaire; Treillis dans l’écorce et fibres de tension dans le bois Limites et suite de l’étude Méthodologie : augmenter le nombre d’individus par espèce pour confirmer/infirmer nos interpretations préliminaires Interpretation à coupler avec la thèse de Barbara sur la capacité des arbres à se redresser sous contrainte

Merci pour votre attention