Thèse Présentée à la Faculté de Pharmacie de Montpellier





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Université Montpellier I

UFR des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques

De la fibre végétale à la fibre textile

Thèse

Présentée à la Faculté de Pharmacie de Montpellier

en vue d’obtenir

le Diplôme d’État de Docteur en Pharmacie



par

M. Xavier MASSET

Soutenue le 30 Septembre 2008

Président :

Madame Chantal MARION Maître de conférences
Assesseurs :

Madame Sylvie PANTEL Maître de conférences

Madame Émilie GARRIGUES-SANTIN Docteur en Pharmacie

Université Montpellier I

UFR des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques

De la fibre végétale à la fibre textile

Thèse

Présentée à la Faculté de Pharmacie de Montpellier

en vue d’obtenir

le Diplôme d’État de Docteur en Pharmacie



par

M. Xavier MASSET

Soutenue le 30 Septembre 2008

Président :

Madame Chantal MARION Maître de conférences
Assesseurs :

Madame Sylvie PANTEL Maître de conférences

Madame Émilie GARRIGUES-SANTIN Docteur en Pharmacie

Sommaire

I.Textiles extraits de gousses ou fruits 11

II.Le cotonnier - Gossypium sp. 11

L'attaque par les insectes représente la principale cause de destruction des récoltes de coton. Des estimations indiquent que les pertes, en terme de rendement au niveau de la récolte, représentent environ 15% de la production annuelle mondiale. 18

Il existe plus de 1300 espèces d'insectes pouvant attaquer le cotonnier. Parmi les plus courants et endogènes à la culture du coton, on trouve : 18

Le Ver rose du cotonnier (Pectinophora gossypiella) a été décrit pour la première fois en 1843 par WW Saunders sous l'appellation de Depressaria gossypiella à la suite d'une attaque qui s'est produite au cours de l'année 1842 en Inde. Le ver rose se nourrit des graines de la plante depuis l'intérieur et peut avoir des conséquences importantes sur le rendement de la plantation en particulier en Afrique et en Inde. On trouve toutefois le ver rose du cotonnier dans presque toutes les régions productrices à travers le monde, où il est un des ravageurs les plus redoutés. Le chauffage des graines aux alentours de 55°C ainsi que l'entretien de la plantation et le retrait des plantes infectées peut permettre d'en réduire l'impact. 18

Le charançon de la capsule du cotonnier appelé également anthonome du cotonnier (Anthonomus grandis) sévit particulièrement dans la ceinture du coton américain. 18

La chenille épineuse du cotonnier (Earias insulana) et le ver rouge de la capsule du cotonnier (Diparopsis castanea) se nourrissent des jeunes capsules. 19

Les dysdercus (Dysdercus superstitious) s'attaquent aux jeunes capsules ainsi qu'aux graines se trouvant à l'intérieur. Ils sont largement répandus et entraînent une coloration des graines de coton. Les lésions créées par les dysdercus favorisent l'implantation de champignons saprophytiques dans les capsules. 19

Certaines populations d'insectes telles que les mouches blanches (Bemisia gossypiella), par exemple, peuvent avoir un impact important tant sur le rendement que sur la qualité des récoltes de coton. Elles sucent la sève des feuilles et sont particulièrement dévastatrices en Inde et en Afrique. Une détection précoce lors du développement des capsules est importante car 80% de la récolte de coton a lieu dans les trois à quatre premières semaines de cette phase. 19

Le puceron du melon et du cotonnier (Aphis gossypii) colonise les plants de cotonnier jeunes. Il est un des ravageurs les plus dangereux pour les plantations de coton. Il suce la sève des feuilles et dépose dessus un miellat qui les brûle et diminue leur capacité photosynthétique. Sa présence peut également devenir un vecteur de maladie et d'attaque d'autres ravageurs. 19

Les nématodes : il existe environ 128 espèces de nématodes pouvant s'attaquer au coton, toutefois, seules 5 d'entre elles posent de réels problèmes aux planteurs à travers le monde. Parmi celles-ci citons en particulier la Meloidogyne incognita ou « galle des racines » et la Rotylenchulus reniformis ou nématode réniforme qui font partie des ravageurs les plus dangereux pour les plants de coton (aux Etats-Unis et en particulier dans l'Etat de Virginie, elles représentent 99% des dommages causés par les nématodes sur le coton). Ces parasites vivent dans le sol et se nourrissent des racines du cotonnier. Les principaux symptômes se présentent sous la forme d'un retard de croissance, de déficiences potassiques ou de maturité précoce. L'attaque d'une exploitation peut conduire à des pertes quantitatives de récolte mais aussi qualitatives selon le stade de développement de la plante au moment de l'attaque. 19

Les dommages causés par la galle des racines sont assez facilement détectables car les plants sont rabougris et des traces de chlorose (de décoloration) apparaissent sur les feuilles. Les lésions causées par la présence d'autres variétés de nématodes sont au contraire plus difficiles à détecter car plus petites et plus espacées en principe. Ceci est notamment le cas pour la nématode réniforme. La dangerosité de l'attaque des plants de coton par les nématodes ne réside pas uniquement dans les éléments susmentionnés, mais aussi dans le fait qu'elle peut être la source de l'infestation des plants par des maladies dont la fusariose par exemple ainsi que des maladies affectant les jeunes plants de coton. Plusieurs solutions ont prouvé une certaine efficacité contre ce type d'attaque, telles que la rotation des cultures, le labourage des sols, le recours à certaines variétés résistantes ainsi que l'utilisation de nématicides. Les deux types de nématodes coexistent rarement dans les mêmes champs. 19

La pourriture des capsules du cotonnier (Xanthomones malvacearum) 20

Appelée aussi tâches anguleuses du cotonnier ou bactériose du cotonnier elle trouve un terrain plus favorable dans les climats humides et auprès des plantes ayant déjà subi des dommages (attaques de ravageurs, lésions créées par la grêle). Les symptômes apparaissent généralement lorsque les températures dépassent les 25°C et quand l'humidité relative est supérieure à 85%. Ils se présentent sous la forme du rabougrissement des feuilles (plus généralement des feuilles inférieures), de leur jaunissement et parfois les détruisent entièrement. Les capsules sont plus petites que la normale et finissent par laisser apparaître de petits points noirs à leur surface. Ils arrivent que celles-ci ne s'ouvrent pas et même si cela est, les fibres sont souvent de mauvaise qualité. 20

La fusariose (Diplodia gossyina, Colletotrichum sp., Fusarium sp.) 20

Elle attaque les capsules les plus basses du cotonnier et celles qui sont au stade le plus proche de leur ouverture. Les conditions les plus favorables à son développement sont un temps chaud et humide. Les capsules prennent une teinte brunâtre et présentent une excroissance blanche légèrement rosée. Les champignons disséminés à la surface peuvent donner une teinte marron aux fibres. Cette maladie ne peut survenir que dans le cas d'une attaque préalable de la plante par un ravageur. Le traitement des graines ainsi que l'emploi de cultivars résistants sont souvent des solutions fructueuses. 20

La verticilliose (Verticillium dahliae) 20

Ce champignon que l'on rencontre dans les sols où il s'attaque aux racines du cotonnier notamment, peut engendrer son dépérissement en remontant le long de la tige de la plante. Cette maladie peut être causée par la chute des températures, ainsi que par un niveau trop élevé d'humidité ou d'azote dans le sol. Les symptômes de la maladie sont le jaunissement des feuilles (tout d'abord inférieures), le rabougrissement des plants chez les spécimens matures (si l'affection est très avancée, le cotonnier peut perdre ses feuilles ainsi que ses capsules) et parfois leur destruction lorsqu'ils sont jeunes. Le traitement de cette maladie peut se faire par une observation stricte des conditions d'irrigation ainsi que par le recours à des cultivars résistants. Dans des conditions favorables au développement de la maladie, les pertes de production peuvent atteindre 30%. 20

La fonte des semis ou Rhizoctone noir (Rhizoctonia solani, Pythium sp.) 20

Elle engendre un pourrissement des graines ainsi que des racines. Dans le cas d'une affection par Rhizoctonia solani, un brunissement de certaines zones de la tige au niveau du sol est observé. De la même manière, le Pythium spp engendre des symptômes similaires ainsi qu'une perturbation dans l'alimentation en eau de la plante. 20

Le flétrissement du cotonnier (Fusarium oxysporum f. vasinfectum) 20

Il a été découvert pour la première fois en 1892, aux Etats-Unis, puis en Egypte dix ans plus tard. C'est une maladie qui se rencontre principalement dans les climats chauds (température moyenne supérieure à 23°C et humidité ambiante supérieure à 85%) et qui affecte en principe les plantes ayant déjà subies une attaque parasitaire de type nématodes par exemple. Cette affection peut survenir à tous les stades de la campagne. Les parties du cotonnier qui conduisent l'eau vers le haut deviennent brunes et incapables de remplir leur office, ce qui engendre le dépérissement de la plante. Les feuilles jaunissent entre les nervures et tombent au fur et à mesure. Si la tige de la plante révèle un brunissement, la probabilité est très importante de se trouver en présence d'un cas de flétrissement du cotonnier. Aucun moyen de lutte efficace n'existe à l'heure actuelle pour combattre une attaque de ce type (hormis la fumigation des sols qui est excessivement coûteuse), par contre il est possible de la prévenir en utilisant des variétés résistantes ou en évitant les stress dus à un excès d'eau ou d'azote par exemple. Le flétrissement du cotonnier est un problème très important en Australie en particulier. 21

La pourriture des racines du coton (Phymatotrichum omnivorum) 21

Elle est de toutes les maladies du cotonnier l'une des plus destructrices et difficiles à contrôler. Ce champignon se rencontre principalement dans les sols alcalins possédant peu de matières organiques et jusqu'à une altitude de 1500m environ. Plusieurs caractéristiques biologiques rendent difficiles son élimination. Tout d'abord, ce champignon qui s'attaque au cotonnier est également susceptible d'affecter un très grand nombre d'autres plantes (environ 2300). Il détruit toutefois uniquement les plantes arrivées à maturité et ne se propage que très peu d'une exploitation à l'autre. Par contre, il peut survivre très longtemps dans le sol (à une profondeur comprise entre 60cm et 2m). Ceci explique pourquoi les fongicides ne sont d'aucune utilité dans le traitement de cette maladie. Le champignon devient dangereux lorsque les températures de l'air dépassent 40°C et celles du sol 27°C. Si les conditions environnementales sont réunies, l'agression se fait à travers les racines de la plante et peut entraîner sa destruction sous une quinzaine de jours. Les premiers symptômes de la pourriture des racines sont le jaunissement, puis le brunissement et l'étiolement des feuilles. 21

Au Brésil, par exemple, où la récolte est faite à la machine, l’agriculteur effectue des comptages de capsules dans les champs. Quand 80 % des capsules s’ouvrent, l’agriculteur pulvérise un produit appelé maturateur qui accélère la maturité. Il pulvérise ensuite un défoliant qui accélère la chute des feuilles pour faciliter la récolte à la machine. Et quand 95 % des capsules sont ouvertes, la récolte peut commencer. Les machines arrachent soit toutes les capsules quel que soit leur stade de maturité (cotton stripper), soit uniquement les capsules ouvertes (cotton picker), entraînant un nombre non négligeable de débris végétaux, de branches, de brindilles, feuilles et bractées. Aux Etats-Unis ou en Europe, comme au Brésil, la récolte est mécanique. Le rendement horaire est de 700 à 800 kg pour les cotton pickers et autour de 1400 kg pour les cotton strippers. Les fibres obtenues sont moins pures et les opérations de nettoyage supplémentaires risquent de les abîmer. 23

III.Le kapok - Ceiba pentranda L., Bombax sp. 36

IV.Les palmiers 38

V.Textiles extraits de tiges et fibres libériennes 40

VI.Le lin 40

VII.Le chanvre 62

VIII.La ramie 68

IX.Le jute 70

X.Textiles extraits des feuilles 72

XI.Les agaves 72

XII.Les bananiers 74

XIII.Les nouvelles fibres textiles d’origine végétale 75

XIV.Le bambou 75

XV.Le Lenpur® 78

XVI.La fibre issue du soja 79

XVII.Les fibres chimiques issues de matière première végétale 80

XVIII.De la fibre à l’étoffe 89

XIX.La filature 89

XX.L’assemblage des fils en étoffe 92


Introduction [1]

La production mondiale de fibres textiles représentait plus de 50 millions de tonnes en 2006. On distingue les fibres naturelles (40%) et les fibres chimiques (60%). Les fibres naturelles comprennent les fibres d’origine végétale (coton, lin, chanvre, kapok, raphia, coco…), les fibres d’origine animale (laine, soie, cachemire, mohair, lama, poil de chameau…) et les fibres d’origine minérale (asbeste par exemple). Ces fibres sont en générales courtes, hormis la soie.

Les fibres chimiques, obtenues par filage d’une matière visqueuse au travers d’une filière, sont des filaments continus. Parmi elles on distingue les fibres artificielles, dont les produits de base d’origine végétale, animale ou minérale, ont été modifiés (cellulose, protéines, verre), et les fibres synthétiques, qui résultent de la condensation ou polymérisation de monomères (polyamides, polyesters). Nous ne nous intéresserons ici qu’aux fibres d’origine naturelle et plus particulièrement aux fibres naturelles d’origine végétale ; les autres origines ne seront pas traitées.

Les fibres d’origine végétales peuvent être classifiées selon la partie de la plante dont elles seront extraites. On peut ainsi regrouper le coton, le kapok et les palmiers pour lesquels les fibres seront issues des gousses ou fruits ; le lin, le chanvre, la ramie et le jute pour lesquels les fibres seront issues des tiges et enfin le sisal, l’alfa et l’abaca pour lesquels les fibres seront extraits des feuilles. Nous traiterons également dans une quatrième partie de la percée de nouvelles fibres d’origine végétale sur le marché textile.

Nous décrirons pour chacune d’entre elles la botanique de la plante, la constitution de la fibre et les techniques permettant le passage long et délicat de la fibre à l’étoffe.

Le mot textile vient du verbe latin texere, qui signifie « tisser », « tresser » ou « construire ». Les textiles sont par conséquent des assemblages de filaments ou fibres aux propriétés diverses, et qui forment des étoffes. Le constituant principal d’un textile est le fil, cylindre de longueur continue, formé soit de fibres courtes discontinues, soit de fibres longues et continues. Pour constituer les étoffes, les fils sont assemblés de différentes façons : en mailles curvilignes, le tricotage ; par entrecroisement des fils, le tissage ; ou enfin par enchevêtrement de filaments courts, le feutrage. Selon les utilisations, qui sont nombreuses (habillement, linge de maison et tissus d’ameublement, bâches, toiles de tente, parapluies, emballages, produits non-tissés, produits à usage médical ou industriel, composites, géotextiles…), les étoffes peuvent être souples ou rigides, denses ou lâches, absorbantes ou imperméables.

Une fibre textile doit conférer aux étoffes un certain nombre de caractéristiques notamment s’il s’agit de vêtements : souplesse, protection contre les agents extérieurs (chaleur, froid, ou pluie), aspect agréable et confort, solidité à l’usage. De plus, elle doit être non toxique et nettoyable. Toutes ces propriétés sont régies par la structure chimique et l’architecture morphologique de la fibre. Celle-ci est constituée de macromolécules linéaires non solubles et doit posséder une tenue physicochimique leur offrant à la fois une résistance mécanique et une certaine souplesse. L’orientation des macromolécules est privilégiée dans le sens de la longueur et leur assemblage conduit à des structures complexes et hétérogènes comportant des zones cristallines qui alternent avec des zones amorphes.

Les zones cristallines, structures ordonnées à forte cohésion, assurent la rigidité et la solidité, tandis que les zones amorphes, structures désordonnées à cohésion lâche, assurent souplesse et flexibilité. Les interactions de liaison au niveau des interfaces entre les domaines sont très importantes, car elles déterminent la cohésion de la fibre et son élasticité.

Vue en section, la fibre possède aussi une structure hétérogène avec une zone centrale, où prédominent l’orientation longitudinale des molécules, et une zone périphérique, où prédomine une orientation plus désordonnée qui donne un caractère microporeux. Divers paramètres permettent de donner à chaque fibre des propriétés diverses. L’ondulation des fibres, dans la laine par exemple, permet l’emprisonnement de l’air et donne au fil un caractère gonflant et isolant. Au contraire, les fibres de lin ou de soie sont lisses et donnent des fils plats et des étoffes au toucher frais.

La forme des sections de fibres est également un caractère important qui conduit à des propriétés optiques différentes : des phénomènes de réflexion, d’interférence, de diffraction et de diffusion donnent aux fibres puis aux étoffes des effets de brillance, de luminosité, de chatoiement ou de moirure. Si ces paramètres sont fixes dans les fibres naturelles, ils sont au contraire très modulables dans les fibres chimiques. Les industriels doivent sans cesse améliorer les qualités des fibres en jouant sur tout un ensemble de caractères, tels que la finesse, l’arrangement physique des macromolécules, leurs caractéristiques de surface, leur comportement au cisaillement, la forme des sections…

[1] http://www-ulp.u-strasbg.fr/actualites/index.php/2006/11/09/804-conference-les-fibres-textiles-naturelles

Parmi toutes les plantes à fibres textiles, nous avons choisi de ne décrire que les plus représentatives de la production et de la consommation mondiale. Nous aborderons le coton et le lin de manière plus détaillée. En ce qui concerne les nouvelles fibres textiles d’origine végétale, notre liste n’est pas exhaustive mais passe en revue celles qui ont fait ou font le plus parler d’elles ces derniers mois ou années.

Plante

Nom de genre

Groupe

Organe utilisé

Types cellulaires

Utilisation industrielle

Cotonnier

Gossypium

Angiosperme dicotylédone

Graine

Poils épidermiques du tégument

textile

Kapokier

Ceiba ; Bombax

Angiosperme dicotylédone

Fruit et graine







Cocotier

Coco

Angiosperme monocotylédone

Fruite et feuille







Lin

Linum

Angiosperme dicotylédone

Tige







Ramie

Boehmeria

Angiosperme dicotylédone

Tige







Chanvre

Cannabis

Angiosperme dicotylédone

Tige







Jute

Corchorus

Angiosperme dicotylédone

Tige







Sisal

Agave

Angiosperme monocotylédone

Feuille







Abaca

Musa

Angiosperme monocotylédone

Gaine foliaire







Raphia

Raphia

Angiosperme monocotylédone

Feuille






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