# Valorisation des produits connexes de la transformation industrielle des bois tropicaux d'Afrique: étude fondamentale et appliquée sur les composés extractibles et les polymères lignocellulosiques

Rodrigue Safou Tchiama Tchiama

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Rodrigue Safou Tchiama Tchiama. Valorisation des produits connexes de la transformation industrielle des bois tropicaux d'Afrique: étude fondamentale et appliquée sur les composés extractibles et les polymères lignocellulosiques. Chimie. Université de Lorraine, 2022. tel-04267682

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# ECOLE DOCTORALE SCIENCE ET INGENIERIE
DESMOLECULES, DES PRODUITS, DES PROCEDES ET
DE L'ENERGIE (SIMPPE)

## MEMOIRE

### d'HABILITATION A DIRIGER DES RECHERCHES (HDR)

Valorisation des Produits Connexes de la Transformation Industrielle des Bois
Tropicaux d'Afrique : Etude Fondamentale et Appliquée sur les Composés Extractibles
et les Polymères Lignocellulosiques.

### Discipline

« Sciences du Bois et des Fibres »

Présenté et soutenu publiquement

Présentée par

Rodrigue SAFOU TCHIAMA

Maître de Conférences (CAMES) en Chimie Organique

Bois et Matière Lignocellulosique

Université des Sciences et Techniques de Masuku (Gabon)

Le Jeudi 17 novembre 2022

Devant le jury composé de :

<table><tr><td>Philippe GERARDIN, Professeur, Université de Lorraine</td><td>Coordonnateur</td></tr><tr><td>Tatjana STEVANOVIC, Professeur, Université de Laval</td><td>Rapporteur</td></tr><tr><td>Joris VAN ACKER, Professeur, Université de Gent</td><td>Rapporteur</td></tr><tr><td>Rachida ZERROUKI, Professeur, Université de Limoges</td><td>Rapporteur</td></tr><tr><td>Marie France THEVENON, Maître de Conférences HDR CIRAD/Montpellier</td><td>Examinateur</td></tr><tr><td>Christine GERARDIN CHARBONNIER, Professeur, Université de Lorraine</td><td>Examinateur</td></tr><tr><td>Bertrand CHARRIER, Professeur, Université de Pau et des Pays de l'Adour</td><td>Examinateur</td></tr><tr><td>Stéphane GRELIER, Professeur, Université de Bordeaux</td><td>Examinateur</td></tr></table>
Remerciements

Les travaux de recherche présentés dans ce rapport résultent d'une activité scientifique qui a débuté au sein du **Laboratoire de Chimie des Substances Végétales (LCSV)** de l'Université Bordeaux 1, dirigé jadis par le **Professeur Alain Castellan** qui a su transmettre la passion de la chimie de la lignine dont il était l'un des spécialistes en France, et faisant autorité sur le plan international. Cette passion pouvait aussi être ressentie pendant ses cours magistraux sur la chimie des phénols et des composés aromatiques qui préfiguraient déjà ce que nous découvrions dans l'espace décomplexé du laboratoire. Ainsi, je voudrais le remercier pour sa patience et ses divers conseils qui me permettent aujourd'hui, de poursuivre l'œuvre dans le sillage qu'il avait tracé.

S'il est souvent dit que la première impression est souvent la meilleure, mon expérience personnelle avec le **Professeur Bernard de Jéso** en est la confirmation. Au détour d'une conversation sur mon orientation après la Maîtrise de Chimie, je lui confiais mon projet d'inscription en DEA à Angers pour y étudier les substances végétales à activité biologique. Sur une phrase d'apparence anodine, il m'interrogea sur les besoins du Gabon et de l'Afrique en matière de chimistes du bois et des composés lignocellulosiques, dans les perspectives de valorisation du potentiel ligneux des pays du bassin du Congo. Ce fut le déclic, sur ses conseils je fis mon DEA Sciences du Bois à l'Université Bordeaux 1, et mon stage de recherche au LCSV. Mon initiation à la chimie du bois débuta par « l'hydrophobisation » du pin maritime à partir des composés organosiliciés sous sa direction scientifique du **Docteur Gilles Sèbe** auquel j'exprime ma gratitude pour la rigueur, et le sens de la discipline scientifique qu'il m'a inculqués. Mon expérience scientifique au sein du **LCSV** trouva son plein épanouissement dans le déroulement de ma thèse de doctorat sur la chimie des bois tropicaux dirigée par le **Professeur Bernard de Jéso**. La mise en œuvre de ce projet de thèse me permit de bénéficier des précieux conseils du maître ; ceux-ci pouvaient concerner la chimie, la préservation des rapports humains et du lien social dans notre espace scientifique. C'est sous son œil vigilant que j'ai fait mes premiers pas dans la recherche, depuis ma mise en cotutelle de thèse avec l'Université des Sciences et Techniques de Masuku (USTM), jusqu'à mon recrutement. Qu'il trouve ici l'expression de ma profonde gratitude et de mon indéfectible amitié.

Du lieu de sa paisible retraite, que le **Docteur Aristide Gervais Akagah** du Laboratoire des Substances Naturelles et de Synthèse Organométallique (LASNSOM) de l'USTM, qui fut mon codirecteur de thèse reçoive mes vifs remerciements. Ses conseils avisés ont facilité mon insertion et sécurisé mes premiers pas au sein de l'USTM et l'Unité de Recherche en Chimie (URChi). Puisse mes activités de recherche orientées aujourd'hui vers la phytochimie des extraits du bois, qu'il avait tant souhaitée, apporter un peu de plaisir à ses moments de repos mérité.
Je voudrais aussi remercier le **Professeur Jacques Lébibi**, Directeur de l'URChi et du **LASNOM** pour avoir facilité mon intégration au sein de son équipe de recherche ; et pris en compte la nécessité de développer le GTR « Chimie du Bois et de la Matière Lignocellulosique » au sein du **LASNOM**.

Ces remerciements seraient incomplets si je ne les adressais pas aussi au **Professeur Stéphane Grellier** du Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques de l'Université de Bordeaux qui fut l'un des acteurs majeurs du **LCSV**, pour son entregent auprès du **Professeur Bertrand Charrier**, Directeur de la plateforme Xylomat de l'Université de Pau et des Pays de l'Adour située à Mont de Marsan. Il m'y facilita la mise en stage d'étudiants de Master Recherche en Sciences du Bois de l'ENEF. Les travaux entrepris par ces stagiaires ont permis mon perfectionnement dans l'encadrement scientifique sous la supervision du **Professeur Bertrand Charrier** qui trouvera dans ces mots la marque de ma gratitude pour son professionnalisme, son hospitalité et son implication dans la formation des jeunes gabonais. La formation par la recherche de plus de 90% des spécialistes gabonais en Chimie du Bois s'étant effectuée sous le magister du **Professeur Philippe Gérardin**, Directeur du Laboratoire d'Etudes et de Recherche sur le Matériau Bois (LERMAB) de l'Université de Lorraine (UL), je suis reconnaissant de la confiance qu'il m'a accordée en acceptant les stagiaires du Master Sciences du Bois de l'ENEF au sein de son laboratoire. Toute ma reconnaissance lui est aussi témoignée pour la coordination de ma candidature à l'Habilitation à Diriger des Recherche au sein de l'Ecole Doctorale Science et Ingénierie des Molécules, des Produits, des Procédés et de l'Energie (SIMPPE) de l'UL.

Je n'oublierai pas le **Professeur Nicolas Brosse** du **LERMAB** qui a accueilli en stage des Masters Recherche Sciences du Bois de l'ENEF et Chimie de l'USTM porteurs de projets d'intérêt pour le Gabon, et qui ont été enrichis par son expérience scientifique. J'ai beaucoup appris des travaux que j'ai codirigés sous sa supervision. Je puis sereinement espérer que l'expertise accumulée dans ces échanges nous permettra de valoriser la diversité de fibres naturelles peu connues du Gabon et des pays du bassin du Congo.

Enfin, l'immense contribution des élèves du Master Recherche Sciences du Bois de l'ENEF que j'ai codirigés dans le cadre des stages de fin de cycle ci-dessus présentés méritent d'être soulignée. Ainsi, je remercie le **Docteur Sébastien Ngwa Obame** pour la qualité de sa contribution dans la mise en œuvre du projet de recherche portant production d'éthanol cellulosique à partir des déchets d'Aucoumea klaineana Pierre (Okoumé) du Master 2 jusqu'à la thèse. Les résultats innovants qu'il a obtenus sur la lignine d'Okoumé soumise au procédé d'explosion à la vapeur ou Steam Explosion (SE) ont ouvert des perspectives intéressantes sur la valorisation de ce polymère très abondant dans ce bois. **Errol Mougnala Moukagni** qui a pris le relais sur la détermination de la structure moléculaire des hémicelluloses d'Okoumé trouvera ici l'expression de mes remerciements, tant les premiers résultats de ses travaux de thèse ont permis de mettre en évidence pour la
première fois, la variabilité de la structure moléculaire des hémicelluloses d'aubier et de cœur dans le xylème du bois en général, et de l'Okoumé en particulier.

Je garde un excellent souvenir de Prosper Djongaïbé, étudiant Tchadien de la première promotion du Master Sciences du Bois de l'ENEF (2015) que je remercie chaleureusement. Il a su enrichir notre connaissance sur le pouvoir insecticide et pesticide des extraits d'écorce de Khaya senegalensis et Azadirachta indica (neem) du Tchad testés sur les pucerons du genre Acyrthosiphon pisum très agressif dans la production agricole de la zone d'Orléans en France. Sa pugnacité et son esprit d'entreprise maintiennent la vivacité de son témoignage parmi les promotions ultérieures.

Les Docteurs Bikoro Bi Athomo Arsène et Engozogho Anris Péguy Starlin figurent parmi les jeunes chercheurs dont la qualité scientifique, l'esprit d'équipe et le sens de la solidarité qu'ils ont manifestés du Master 2 à leurs thèses retiennent l'attention. Ces qualités nous ont permis d'élucider la structure moléculaire des tanins d'Okoumé et de Khaya ivorensis, tout en mettant en évidence le fort potentiel collant de leurs adhésifs. Je leur dis mon amitié et ma chaleureuse reconnaissance pour la qualité de nos échanges parfois nourris, mais qui ont permis d'affirmer la thématique de la chimie des tanins comme axe de recherche majeur en Sciences du Bois au Gabon.

Je ne puis oublier Ngadjoussa Ndjeff dans mes remerciements. Son assiduité et sa patience durant son stage de recherche qui s'est entièrement déroulé à l'USTM dans un contexte de pandémie mondiale de la Covid-19 nous ont permis d'entrevoir des perspectives intéressantes pour les déchets de Guibourtia tessmannii (Kévazingo).

Le Docteur Mabicka Iwangou Saint Bickolard ne saurait être omis dans ces mots de gratitude. Son sérieux et sa détermination sont des qualités que j'ai beaucoup appréciées ; elles nous ont été très utiles dans la compréhension des interactions entre la pollution de la mangrove et la qualité des bois de cet écosystème fragile. Son appropriation de cette question depuis son Master 2 a garanti la qualité des résultats obtenus pendant sa thèse.

Dans le sillage de l'avancée des connaissances sur la microstructure des bois tropicaux, je suis reconnaissant de la contribution de monsieur Nelson Kalendi Mathé, enseignant-chercheur à l'Université du Graben en République Démocratique du Congo (RDC) dans ma production scientifique. J'ai eu l'immense privilège de codiriger son Master 2 Sciences du Bois l'ENEF qu'il a développé avec beaucoup d'entrain. Ses qualités humaines, sa finesse d'esprit et sa franche collaboration ont été les fondements du succès de ses travaux qui ont levé en partie l'équivoque, et apporté des réponses scientifiques sur la qualité des bois de Khaya anthotheca issus des forêts naturelles et des forêts de transition de base altitude de l'Est de la RDC.
Je voudrais aussi remercier le **Dr Nziengui Marcellin**, ancien Directeur Général de l'ENEF ainsi que tous les chercheurs et enseignants chercheurs spécialistes du matériau bois au Gabon qui ont pu formaliser le projet de création du Master Recherche Sciences du Bois, faisant ainsi du Gabon un pôle d'excellence sous régional. J'adresse aussi mes vifs remerciements à tous collègues et étudiants membres du **Laboratoire de Recherche et de Valorisation du Matériau Bois (LaReVa Bois)** qui chaque jour, paient le prix du développement de cette plateforme de recherche qui regroupe les spécialistes en Sciences et Technologies du Bois des Universités et Grandes Ecoles du Gabon.

J'exprime toute ma gratitude au **Professeur Crépin Ella Missang**, Recteur de l'USTM qui a tout de suite saisi l'intérêt scientifique de soutenir cette HDR. Je lui suis reconnaissant pour l'appui logistique qu'il a mis en œuvre pour le bon déroulement de ce projet.

Que ma chère épouse, *Aimérancienne Léa* et mes chers enfants trouvent ici l'expression de toute mon affection et ma profonde gratitude pour la chaleur familiale qu'ils m'ont procurée tout au long de la rédaction de ce mémoire.
A ma mère, feue Sounda Marianne...

Le souvenir de tes dernières paroles, la veille de mon départ du Gabon pour mes études supérieures en France est toujours vivace... Mais j'en rie souvent... le repos ?
Résumé

Ce mémoire d'Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) intitulé « Valorisation des Produits Connexes de la Transformation Industrielle des Bois Tropicaux d'Afrique : Etude Fondamentale et Appliquée sur les Composés Extractibles et les Polymères Lignocellulosiques» présenté sous la direction du **Professeur Philippe Gérardin** de l'Université de Lorraine (UL) se compose d'un **curriculum vitae** — d'une section dédiée aux **activités d'enseignement et d'administration** — d'un **bilan d'activités de recherche** qui couvre deux périodes structurées comme suit :

La première période présente un résumé des publications associées à mon DEA et à ma thèse en Sciences du Bois effectués à l'Université Bordeaux 1. Dans la deuxième période, il est question d'une synthèse des publications tirées des travaux de Masters Recherche en Sciences du Bois et de thèses de doctorat dans lesquelles j'ai été impliquées par des codirections, et en lien avec mes activités d'enseignant-chercheurs à l'Université des Sciences et Techniques de Masuku (USTM) au Gabon.

Ainsi, la modification chimique du bois à partir des organosilanes que nous avons effectuée au cours des travaux de DEA a permis de réaliser des greffages originaux d'alcoxysilanes ayant des groupes fonctionnels type isocyanate ou époxyde porteurs de tricoxysilanes terminaux très réactifs. La liaison C-O-Si formée avec le bois présente une certaine sensibilité à l'hydrolyse aqueuse, mais elle offre aussi plusieurs possibilités de réactions chimiques (carbamoylation, éthérification et alcoolyse) mises en évidence par Infrarouge à transformée de Fourier (IRTF), Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) CP/MAS solide du ¹³C et du ²⁹Si.

Pendant mes travaux de thèse de doctorat, nous avons proposé une voie de valorisation des produits connexes de l'industrie du bois au Gabon par l'approche composites bois/plastiques. Ce travail préliminaire a consisté à étudier la composition chimique, le contrôle des gains de masse et la stabilité des réseaux cristallins de quatre bois du Gabon (l'Izombé, le Béli, l'Okoumé et le Douka) soumis à l'action de l'anhydride succinique utilisé comme composé modèle des agents de couplage type maléate de propylène (MAPP). Leurs différences de gonflement et la variabilité des concentrations des groupes hydroxyles de leurs lignines pourraient expliquer leur différence de réactivité face à l'anhydride succinique. Les bois d'Izombé, de Béli et de Douka ont des coefficients de gonflement volumique en milieu aqueux de l'ordre 20% contre 10% pour l'Okoumé. La plus forte concentration de OH phénoliques dans la lignine dioxane/acide d'Izombé pourrait expliquer la meilleure réactivité de ses particules (~38%) quoique l'action de cristallinité de ses fibres de cellulose subissent une réduction de 8 à 10% contre environ 2 à 5% pour l'Okoumé dont les particules de bois ont le taux de greffage le moins élevé (~29%). Les faibles écarts de réactivité chimique entre les holocelluloses des bois étudiés suggèrent que la réaction d'estérification par l'anhydride succinique semble être contrôlée par la lignine et la cellulose (les taux de greffage sur la cellulose ont des écarts significatifs, *p*<0,05). Ces fibres de cellulose ont une distribution très variable en allomorphes $I_α$ et $I_β$ ; l'Izombé est très riche en cellulose $I_β$ (79%) contre 58% pour l'Okoumé. La présence d'une forte proportion de cellulose $I_α$ chez l'Okoumé (42%) couplée au faible index de cristallinité de ses fibres (57%) pourrait expliquer la forte dégradation de ce bois par la pourriture brune *Antrodia sp.* L'Okoumé est apparu aussi peu résistant à l'action de la pourriture blanche *Pycnoporus sanguineus* (*P. sanguineus*) qui attaque préférentiellement la lignine. Le bois d'Izombé dont la lignine contient plus d'unités guaiacyles (G) que syringyles (S) est aussi le plus résistance à *P. sanguineus*.

Ces résultats qu'il convient d'affiner ont montré une forte réactivité des sciures sélectionnées avec l'anhydride succinique (gain de masse > 29%), avec des risques de dégradation de leur structure fibreuse ; ce qui pourrait altérer les propriétés micromécaniques des composites élaborés. Toutefois, le gain de masse obtenu sur les sciures d'Okoumé (29%) et la préservation de son réseau cristallin semblent qualifier ses déchets pour la formulation de composites dont la faible durabilité naturelle les positionne pour un usage intérieur.

La deuxième phase de mon activité de recherche concerne les travaux effectués dans ma position d'enseignant-chercheur à l'USTM. Cette activité scientifique comprend la codirection de 8 Masters
Recherche en Sciences du Bois (Chimie), de 1 codirection de thèse officielle avec l'UL et de 4 codirections de thèse de doctorat non officielles avec l'UL (2 thèses) et l'Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPP) (2 thèses).

Les résultats obtenus au cours du prétraitement de l'aubier et du cœur d'Okoumé par explosion à la vapeur ou Steam Explosion (SE) pour la production d'éthanol cellulosique que nous avons développé dans le cadre de codirections avec le Professeur Nicolas Brosse du Laboratoire d'Etude et de Recherche sur le Matériau Bois (LERMAB) ont permis de montrer que ces deux parties du xylème d'Okoumé ont des teneurs équivalentes en ligne Ethanol Organosolv (~19%). La structure moléculaire de la lignine d'aubier extraite par SE a révélé qu'elle contient 30% de β-O-4 aryléthers et plus d'unités para hydroxyphénylpropanes (H) et pinorésinoles que la lignine dioxane/acide du duramen. Les lignines d'aubier prétraité en milieu acide et soumis à la SE ont révélé pour la première fois une oxydation des $C_α=O$ de leur chaine phénylpropane, prouvant ainsi la formation de cétones de Hibbert au cours de l'explosion à la vapeur de la biomasse. Les fibres de cellulose partiellement délignifiées par SE ont été hydrolysées en sucres fermentescibles, puis converties en éthanol. Le rendement moyen obtenu (12 Kg d'éthanol pour 100 Kg d'aubier) augure de bonnes perspectives de valorisations de l'Okoumé pour la production d'éthanol de 2ème génération. Cette approche originale d'extraction des polymères du bois a aussi été appliquée pour la détermination de la structure moléculaire des hémicelluloses d'Okoumé. Il ressort de cette étude que ces chaines d'hémicelluloses sont riches en glucuronoxylanes (GX) qui abondent en particulier dans le cœur, alors que l'aubier est plus riche en glucomannanes (GM). Cette variabilité de la structure moléculaire des hémicelluloses du xylème d'Okoumé est un résultat original qui montre pour première fois, que les hémicelluloses d'aubier sont plus acétylées que celles du cœur. Par ailleurs, la forte teneur en acides uroniques dans l'aubier pourrait expliquer en partie sa plus grande porosité par rapport au duramen. En plus des résultats prometteurs sur la bioconversion de la cellulose d'Okoumé en éthanol, la production de films biodégradables à partir de ses hémicelluloses a été aussi envisagée. Les films obtenus ont une résistance ultime à la traction de l'ordre de 8 N pour un temps de rupture d'environ 9 s ; ce qui laisse entrevoir de bonnes opportunités de valorisation des déchets d'Okoumé pour la production de films d'emballage biosourcés susceptibles de constituer une alternative aux films d'origine pétrochimique.

Les travaux entrepris sur les composés de faible poids moléculaire tels que les extractibles et les tanins d'écorce, d'aubier et de cœur de trois essences tropicales : Okoumé, Khaya ivorensis (K. ivorensis) et Khaya senegalensis (K. senegalensis) ont permis de montrer la variabilité de la composition chimique de ces parties du bois. Les résultats issus de ces travaux codirigés avec le Professeur Bertrand Charrier de la plateforme Xylomat de l'UPPA ont permis d'identifier un mélange de *m*-cymène/*α*-terpinène par GC (Chromatographie en phase gazeuse), ce mélange de composés très prisés dans le domaine de la cosmétique représente 33% des extraits à l'éther de pétrole des écorces d'Okoumé. Ce solvant a extrait une fraction majoritaire de 2-acétoxyfuranoélemene (60%) dans l'aubier quand l'oxyde de véticadine y serait extrait à hauteur de 42% par l'hexane. Les composés majoritaires extraits du cœur de déroulage par l'hexane seraient l'octan-2-one (26%) et l'époxyde de β-ionone (48%). La plus part de ces molécules souvent utilisées comme additifs alimentaires et arômes pourraient constituer une voie de valorisation supplémentaires des déchets d'Okoumé. Une forte variabilité chimique intra-arbre a aussi été observée chez K. ivorensis où les extraits à l'éther de pétrole de l'écorce contiendraient 44% d'un mélange de *o*-cyménène/*n*-nonanal et 26% de furanogermacrene ; l'aubier serait riche en 6β-acetoxyeudesm-4(15)-en-7β-ol (42%) alors que le cœur serait très abondant en *α*-patchoulene (52%) qui a des propriétés anti-inflammatoires. Les extraits à l'hexane de l'écorce de K. ivorensis seraient dominés par un mélange de γ-humulene/isolepidozene (37%), alors que son bois de cœur serait très riche en bisabola-1,3,5,11-tetraène (49%). Il est apparu que la composition chimique de cet Acajou d'Afrique échantillonné au Gabon est très différente de K. senegalensis du Tchad. Les extraits d'écorce de l'Acajou du Tchad ont une meilleure activité antifongique contre *Coriolus versicolore* que l'on peut attribuer à la présence de composés connus pour leur activité antifongique (*α*-pinène (11%), *α*-himachalene (12%), *δ*-selinene, 9*α*-hydroxyamorpha-4,7(11)-diène/germacra-4(15),5,10(14)-triène-1*α*-ol (1,1%)). La composition chimique et les propriétés biologiques de ces extraits de faibles poids moléculaire en cours d'approfondissement au sein du GTR que j'anime ont montré un fort potentiel pesticide. En effet, les études effectuées sur les extraits
d'écorce de *K. senegalensis* dans le cadre d'une codirection de Master Recherche avec le **Professeur Thany Steve Hervé** du Laboratoire de Biologie des Ligneux et Grandes Cultures (LBLGC) de l'Université d'Orléans ont montré que ces extraits ont un pouvoir pesticide plus puissant que ceux du neem (*Azadirachta indica*) contre les pucerons du genre *Acyrthosiphon pisum* présents dans la zone d'Orléans en France.

L'étude des tanins n'a concerné que l'Okoumé et *K. ivorensis*. Celle-ci a aussi confirmé une forte variabilité intra-arbre et inter-espèce de la teneur en phénols totaux et en tanins condensés qui décroit de l'écorce vers le cœur au sein d'un arbre. Les écorces d'Okoumé contiennent 6% par gramme de matière sèche de phénols totaux pour une teneur en tanins condensés de 0,6% contre 0,28% pour les écorces de *K. ivorensis*. Ces teneurs en tanins se situent au-dessus de celles du pin maritime qui est de 0,16%. Quelle que soit l'essence étudiée, la caractérisation de la structure moléculaire des tanins par Maldi-TOF n'a pas révélé de différences significatives intra-arbre entre l'aubier et le cœur notamment, seuls les tanins d'écorces semblent se différencier de ceux du xylème. Il apparaît en effet que la plus longue chaine de tanins d'écorce d'Okoumé est un dodécamère, oligomère constitué de deux fisétinidines et d'une gallocatéchine liées à dix unités glycosyles, alors que la plus longue chaine de tanins condensés de l'écorce de *K. ivorensis* est un heptamère composé d'une fisétinidine, une trihydroxyflavane et trois dihydroxyflavanes liées à deux unités glycosyles. Le contrôle de l'index de Stiasny (SI) de ces tanins révèle des valeurs de SI>70% qui qualifient ces produits connexes de l'industrie du bois au Gabon comme source de tanins pour la production d'adhésifs de haute qualité. Cette tendance est confirmée par la stabilité thermique de ces tanins qui ont des températures maximales de dégradation (Tmax) de 256° et 255°C pour l'Okoumé et l'Acajou, respectivement. Ces Tmax sont supérieures ou du même ordre de grandeur que celles des tanins commerciaux de québracho (240°C) ou d'Acacia (256°C). Il a aussi été observé que les adhésifs de tanins d'Okoumé et d'Acajou/hexamine ont une Tmax > 310°C, ils sont plus stables que l'Urée Formol connu pour sa qualité de collage des contreplaqués. Par ailleurs, les joints de colles des adhésifs à base de tanins d'Okoumé ont un module d'élasticité (MOE) moyen de 3824 MPa, il est supérieur à celui du pin maritime qui est de 3744 MPa (test effectués sur des panneaux de hêtre). Les MOE des joints de colle des adhésifs à base de tanins d'Acajou testés sur des panneaux d'Okoumé sont de 4393, 10341 et 12360 MPa pour l'écorce, l'aubier et le cœur respectivement. Ces MOE sont tous supérieurs à ceux des adhésifs à base de tanins de québracho et de pin.

Il apparaît à la lumière de ces résultats que les produits connexes de l'industrialisation du bois au Gabon regorgent de molécules extractibles d'intérêt, peu étudiées, non valorisées, mais qui présentent un fort potentiel pour la protection des agroressources contre les ravageurs, la production de molécules d'intérêt biologique ou pour la chimie fine, voire la production de tanins commerciaux pour la formulation des colles d'origine biosourcée.

Ce mémoire présente aussi des travaux concernant la variabilité de la microstructure du bois en fonction de leur biotope de croissance et les effets de la pollution sur la composition chimiques et la durabilité naturelle des bois de l'écosystème de la mangrove du Gabon. Le contrôle de la variabilité de la structure anatomique et des propriétés physiques des bois de *Khaya anthotheca* (*K. anthotheca*) des forêts de transition de moyenne altitude (zone 1) et des forêts denses humides de basse altitude (zone 2) de la République Démocratique du Congo (RDC) ont été effectués au Laboratoire de Recherche et de Valorisation du Matériau Bois (LaReVa Bois) en codirection de Master Recherche avec le **Professeur Timoléon Andzi Barhé**. Ils ont mis en évidence pour la première fois, des effets du biotope sur les caractéristiques anatomiques de *K. anthotheca*. Le nombre de vaisseaux et de rayons/mm², ainsi que la longueur des rayons varient entre les deux zones. Le nombre de rayon est plus élevé dans le duramen de la zone 1 alors que les rayons de la zone 2 sont plus larges. Cependant, la distribution des rayons dans la direction radiale est homogène entre ces deux zones. Toutefois, les résultats actuels qui méritent d'être complétés par des études chimiques, microbiologiques et mécaniques ne présentent pas de différences significatives (*p*>0,05) entre les propriétés physiques (infra densité, densité anhydre et retrait volumique) de leurs duramens ; ce qui pourrait favoriser l'exploitation des bois d'Acajou de la forêt dense humide de la RDC délaissés au bénéfice de ceux de la forêt de transition de moyenne altitude.

La variabilité de la structure anatomique, de la durabilité naturelle et des propriétés anatomiques des racines et du tronc de *Rhizophora racemosa* (*R. racemosa*) et *Avicennia germinans* (*A. germinans*) de la
mangrove du Gabon soumis à la pollution aux éléments traces métalliques (ETM) et aux hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) a été examinée au LaReVa Bois et au LERMAB dans le cadre d'une cotutelle de thèse que j'ai codirigée avec les **Professeur Philippe Gérardin** de l'UL et **Timoléon Andzi Barhé** de l'EDGE. Cette étude a montré une forte variabilité intra espèce du nombre de cellules/mm² du bois de racine et du tronc d'A. *germinans* alors qu'aucune différence n'a été observée chez *R. racemosa*, le diamètre des vaisseaux de ces deux espèces de palétuviers ne présente pas de différences significatives (*p*>0,05). Les tissus des cellules d'A. *germinans* sont riches en larges bandes de parenchymes et en cellules scléreuses qui pourraient expliquer la forte capacité de stockage des ETM dans ce palétuvier. L'exposition des bois d'A. *germinans* aux ETM n'a pas provoqué de diminution du taux d'acides gras, des composés molaires, et des composés de faibles poids moléculaires ; alors que l'exposition de l'aubier de cet avicenniaceae à la pollution aux ETM a occasionné une perturbation physiologique qui s'est traduite par des concentrations très élevées en K, Ca et Cl. Une forte accumulation de Cu et Cr a été observée dans les tissus d'aubier d'A. *germinans* dont la durabilité naturelle augmente lorsqu'ils sont exposé aux ETM. Les bois de *R. racemosa* exposés aux HAP sont plus susceptibles à l'action de *P. placenta* que ceux des zones non polluées. Ces résultats qui montrent pour la première fois les effets quantifiés de la pollution sur : la diminution de l'infra densité, la perte d'extractibles et la faible résistance des bois des sites pollués aux attaques fongiques nous interpellent sur la nécessité de préserver l'écosystème de la mangrove du Gabon, et des pays du bassin du Congo exposés aux pressions anthropiques similaires.

La synthèse des travaux ci-dessus témoignent d'une diversité de collaborations qui soulignent mon implication et mon rayonnement dans les échanges scientifiques sud-nord avec les universités françaises notamment. La codirection des travaux de Master Recherche en lien avec *K. anthotheca* de la RDC ou *K. senegalensis* du Tchad développés par des ressortissants Congolais et Tchadiens, montrent aussi mon engagement à la consolidation des relations sud-sud.

Mon implication au projet portant qualité des eaux des rivières Ignié et Djoué de la République du Congo (Brazzaville) fut l'occasion de noter que des eaux de la rivière Ignié très consommées par les populations riveraines ont une forte turbidité et une coloration prononcée. Elles sont contaminées au NO2, Cd2+, Pb2+, Fe, Cr (VI), en coliformes et *Escherichia coli*. Les résultats concluants de la purification des eaux de la Djoué par floculation-coagulation via une combinaison de 20 mg/L de sulfate d'aluminium et de 10 mg/L de citron vert furent une approche simple de purification des eaux impropres, que nous souhaitons transposer dans le bassin pédagogique et industriel de Franceville où les eaux de la Mpassa et de l'Ogooué, qui bordent la ville méritent des études similaires.

Ce mémoire présente aussi la **liste des masters et thèses encadrés** — la **participation aux jurys** — les **projets scientifiques** — les **activités de valorisation et de transfert** — le **rayonnement scientifique** — la **liste complète et classée des publications**.

**Mots clés** : Bois tropicaux, Matière Lignocellulosique, Tanins, Composites, Adhésifs, Mangrove, Pollution
Table des matières

<table><tr><td>Liste des Figures</td><td>..Ereur ! Signet non défini.</td></tr><tr><td>Liste des Tableaux</td><td>14</td></tr><tr><td>Liste des Abréviations</td><td>15</td></tr><tr><td>I. Curriculum vitae</td><td>18</td></tr><tr><td>II. Activités d'enseignement et d'administration</td><td>19</td></tr><tr><td>II.1 Activés d'enseignement</td><td>19</td></tr><tr><td>II.2. Activités d'administration</td><td>20</td></tr><tr><td>II.2.1. Fonctions universitaires</td><td>20</td></tr><tr><td>III. Bilan des activités de recherche</td><td>23</td></tr><tr><td>III.1. Synthèse des travaux de recherche tirés de études de niveau Master et doctorat</td><td>23</td></tr><tr><td>III.1.1 Travaux de niveau Master 2 Recherche en Sciences du Bois</td><td>23</td></tr><tr><td>III.1.2. Travaux de recherche doctorale</td><td>25</td></tr><tr><td>III.1.3. Travaux de recherche actuels</td><td>29</td></tr><tr><td>IV. Liste des Masters encadrés et thèses codirigées</td><td>64</td></tr><tr><td>IV.1. Masters Recherche encadrés</td><td>64</td></tr><tr><td>IV.2. Liste de thèses codirigées</td><td>65</td></tr><tr><td>VI.3. Participation aux comités de suivi de thèse</td><td>66</td></tr><tr><td>V. Participation à des jurys</td><td>68</td></tr><tr><td>V.1. Participation aux jurys de niveau Master Recherche</td><td>68</td></tr><tr><td>V.2. Participation aux jurys de thèse de doctorat</td><td>71</td></tr><tr><td>VI. Projet scientifique</td><td>73</td></tr><tr><td>VI.1. Activités de recherche</td><td>73</td></tr><tr><td>VI.2. Activités pédagogiques</td><td>76</td></tr><tr><td>VII. Présentation synthétique des activités de valorisation et de transfert</td><td>78</td></tr><tr><td>VIII. Rayonnement scientifique</td><td>78</td></tr><tr><td>VIII.1. Rayonnement à l'échelle africaine</td><td>78</td></tr><tr><td>VIII.2. Rayonnement hors Afrique</td><td>79</td></tr></table>
<table><tr><td>VIII.2.1. Participation aux colloques et conférences</td><td>79</td></tr><tr><td>VIII.2.2. Animation de la coopération internationale interuniversitaire</td><td>79</td></tr><tr><td>IX. Liste complètes des publications</td><td>81</td></tr><tr><td>IX.1. Dans des journaux à tirages internationaux abstractés et indexés</td><td>81</td></tr><tr><td>IX.2. Dans des journaux non indexés à tirage international avec comité de lecture</td><td>84</td></tr><tr><td>IX.3. Coordonnateur d'une contribution à un chapitre d'ouvrage</td><td>84</td></tr><tr><td>IX.4. Communications orales dans des congères avec actes</td><td>84</td></tr><tr><td>IX.4.1. Congrès internationaux</td><td>84</td></tr><tr><td>IX.4.2. Congrès nationaux</td><td>85</td></tr><tr><td>IX.5. Posters présentés dans des congrès internationaux avec actes</td><td>85</td></tr><tr><td>Bibliographie</td><td>88</td></tr></table>
## Liste des Figures

**Figure 1.** Equations bilans des réactions entre le bois (wood) et les molécules d'alcoxysilanes. (A) Carbamoylation avec le 3-isocyanatopropyltriéthoxysilane (IPTES). (B) Ethérification avec le 3-glycidoxypropyltriméthoxysilane (GPTMS). (C) Alcoolyse du n-propyltriméthoxysilane (PTMS). (R'=Me). D'après Sèbe et al. (2004). **25**

**Figure 2.** Greffage de l'oct-2-enyl d'anhydride succinique (OSA) sur le bois (wood). D'après Safou Tchiama et al. (2007a). **28**

**Figure 3.** Allomorphes $I_\alpha$ et $I_\beta$ des fibres de cellulose des bois durs estérifiée (en noir) et estérifiée (en rouge) par l'anhydride succinique dans du N,N-diméthylformamide (DMF) et la Pyridine (Py) pendant 4h à 120°C. D'après Safou Tchiama et al. (2017a). **30**

**Figure 4.** Spectres quantitatifs de RMN $^{31}$P des lignines dioxane/acide de l'Izombé (T. gabonensis), Béli (H. grandis), l'Okoumé (A. klaineana) et du Douka (T. africana). D'après Safou Tchiama et al. (2017b). **32**

**Figure 5.** Structures moléculaires de quelques unités de la lignine. Stibènes (A), unité syringyles (S), unités guaiécyles (G), unité p-hydroxyphényle (H). D'après Safou Tchiama et al. (2019). **33**

**Figure 6.** Quelques unités 5-5' condensées de la lignine. D'après Safou Tchiama et al. (2019). **34**

**Figure 7.** Quantité de liaisons β-O-4 et des rapports S/S'dans la lignine de bois explosé en milieu neutre en fonction de la sévérité du traitement. D'après Ngwa Obame et al. (2018). **35**

**Figure 8.** Mécanismes du clivage des liaisons β-aryl éthers. D'après Ngwa Obame et al. (2019a). **36**

**Figure 9.** Structure β-β et β-5 pinoresinols de la lignine de quelques bois tropicaux. D'après Safou Tchiama et al. (2019). **38**

**Figure 10.** Rendements totaux en sucres neutres obtenus après hydrolyse enzymatique des pâtes des bois de cœur (HW) et d'aubier (SW) à 160°C≤T≤210°C and 1%≤[H$_2$SO$_4$]≤2%. R0 (T=25°C; [H$_2$SO$_4$]=0%) est la réaction pur laquelle l'hydrolyse enzymatique a été réalisée sur le cœur et l'aubier non prétraités. D'après Safou Tchiama et al. (2016a). **42**

**Figure 11 :** RMN 2D HSQC des hémicelluloses de l'Okoumé extraites au DMSO (a), et par explosion à la vapeur (b). X: xylose; M: mannose; G:glucose; U: 4-O-méthyle-β-D-glucuronique; AC: acétyl. D'après Mougnala Moukagni et al. (2019). **43**

**Figure 12.** Quelques monomères de base de tanins condensés (a). Structure moléculaire d'un trimer de tanins condensés 3-O-glycosylé d'écorce de K. ivorensis (b). D'après Bikoro Bi Athomo et al. (2018a, 2019c). **47**
**Figure 13.** Structure de tanins condensés de l'écorce d'Okoumé liés à une chaîne d'unités glycosides (2xFisétinidine-1xGallocatéchine-Glyn), avec $1 \le n \le 10$ et Gly: glucose, mannose ou galactose (a). Oligomère de tanins condensés d'aubier d'Okoumé possédant une chaîne constituée de 1 à 6 unités glycosyles (b). D'après Engozogho et al. (2020a, 2020b). **48**

**Figure 14.** Analyse thermomécanique (ATM) des panneaux de particules de bois préparés avec l'adhésif tanin d'Okoumé-hexamine. Comparaison des modules d'élasticité (MOE) élaborés à partir de plusieurs tests de laboratoire des extraits de bois de différentes origines. Nz1 : Nzamaligué 1, Nz2 : Nzamaligué 2, Mil : Milolé, Mit : Mitzic. D'après Engozogho et al. (2020c). **52**

**Figure 15.** Spectres infrarouges des résines tanins d'écorces d'Okoumé issus de trois biotopes du Gabon (a) (Engozogho et al. 2020c) et de cœur de *K. ivorensis* de Mitzic (b) (Bikoro Bi Athomo et al. 2021). **53**

**Figure 16.** Etape de réticulation entre les tanins et l'intermédiaire méthylène aminoimino (CH₂=N-CH₂⁺) de l'examine d'après Pichellin et al. (2006). **55**

**Figure 17 :** Effet de la salinité et de la pollution sur la densité de vaisseaux. Les barres d'erreur représentent l'intervalle de confiance à 95%; n=19. D'après Mabicka Iwangou et al. (2019b). **59**

**Figure 18 :** Analyses en ACP des spectres NIRS effectués sur les échantillons de bois (aubier et duramen) collectés sur les sites de Mamboumba et Ambowé. *A. germinans* (gauche) et *R. racemosa* (droite). D'après Mabicka Iwangou et al. (2018). **60**

**Figure 19.** Chromatogramme GC-MS des bois d'A. germinans issus du site non pollué d'Oveng et pollué d'Ambowè. D'après Mabicka Iwangou et al. (2019b). **61**

## Liste des Tableaux

**Tableau 1 :** Perte de masse des aubiers extraits et non extraits soumis à l'activité fongique d'Antrodia sp.. D'après Safou Tchiama et al. (2018). **36**

**Tableau 2 :** Perte de masse des aubiers extraits et non extraits soumis à l'activité fongique de *P. sanguineus* D'après Safou Tchiama et al. (2018). **37**

**Tableau 3.** Perte de masse d'aubier et de cœur d'A. germinans des sites pollués (Alénakiri) et non pollués (Oveng) de Libreville soumis à l'activité fongique de *Coriolus versicolor* et *Poria placenta*. D'après Mabicka Iwangou et al. (2020a). **61**
## Liste des Abréviations

**ASE** : Accelerated solvent extraction

**CAMES** : Conseil Africain et Malgache pour l'Enseignement Supérieur

**CTS** : Comité Technique Spécialisé

**DRX** : Diffraction des Rayons X

**DSC** : Differential scanning calorimetry

**ENEF** : Ecole Nationale des Eaux et Forêts

**ENS** : Ecole Normale Supérieure

**ENSET** : Ecole Normale Supérieure pour l'Enseignement Technique

**EPM** : Ecole Polytechnique de Masuku

**ETM** : Eléments traces métalliques

**HAP** : Hydrocarbures aromatiques polycycliques

**HPLC** : High Performance Liquid Chromatograpgy

**HSQC** : Heteronuclear Single Quantum Correlation

**IRTF** : Infrarouge à Transformée de Fourier

**KL** : Klason Lignine ou Lignine de Klason

**LANSOM** : Laboratoire des Substances Naturelles et de Synthèses Organométalliques

**LaReVa Bois** : Laboratoire de Recherche et de Valorisation du Matériau Bois

**LC-MS** : Liquid Chromatography Mass Spectroscopy

**LERMAB** : Laboratoire d'Etude et de Recherche du Matériau Bois

**MALDI TOF** : Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation Time Of Flight

**MAPP** : Maléate de Molypropylène

**Mn** : Masse molaire moyenne en nombre

**Mw** : Masse molaire moyenne en masse

**MWL** : Milled Wood Lignin

**NIRS** : Near Infrared Spectroscopy

**Py-GC/MS** : Pyrolyse coupled Gas Chromatography and Mass Spectroscopy

**RIFFEAC** : Réseau des Institutions de Formations Forestières et Environnementales en Afrique Centrale

**RMN** : Résonnance Magnétique Nucléaire

**SE** : Steam Explosion

**SEC** : Size Exclusion Chromatography

**SOCAC-GL** : Société Chimique d'Afrique Centrale et des Grands Lacs. :

**TGA** : Thermogravimetric analysis
**TMA** : Thermo Mecanical Analysis

**UL** : Université de Lorraine

**UPPA** : Université de Pau et des Pays de l'Adour

**USTM** : Université des Sciences et Techniques de Masuku

**UTMP** : Université de Toulouse Midi Pyrénées
# I. Curriculum vitae

## Etat civil

**Nom** : SAFOU TCHIAMA

**Prénom** : Rodrigue

**Date et lieu de Naissance** : 19 septembre 1970 à Mayumba

**Nationalité** : Gabonaise

**Fonction actuelle** : Enseignant-chercheur à l'Ecole Polytechnique de Masuku. Université des Sciences et Techniques de Masuku (USTM), Gabon.

**Grade** : Maître-assistant (CAMES)

**Tel** : +241 62 45 77 65/+241 59 60 52

**Email** : r.safou-tchiama@univ-masuku.org; r.safou-tchiama@lareva-bois.com

<figure><img src="image_1.png" /></figure>

## Cursus scolaire

**1992**
**Baccalauréat** : Série : D
**Mention** : Passable
**Établissement** : Lycée National Léon Mba ............................ **Pays** : Gabon

## Cursus universitaire

**2005**
Doctorat en Sciences du Bois. Université Bordeaux 1
Réactivité Chimique et Stabilité Supramoléculaire de Quelques Essences Tropicales.
Directeur de thèse : Pr Bernard de Jéso (Université Bordeaux 1), Co-directeur : Dr Aristide Gervais Akagah (USTM, Gabon)

**2002**
Diplôme d'Études Approfondies (DEA) en Sciences du Bois, Université Bordeaux 1
Modification Chimique du Bois de Pinus pinaster (Pin maritime) à partir des composés organosiliciés.
Directeur : Pr Bernard de Jéso, Co-directeur : Dr Gilles Sèbe

**2001**
Maitrise de Chimie, Université Bordeaux 1
Synthèse des modèles de lignine.
Maître de stage: Pr Alain Castellan

**1999**
Licence en Chimie, Université Bordeaux 1

**1997**
Deug Sciences de la Matière, Université Bordeaux 1
## II. Activités d'enseignement et d'administration

### II.1 Activés d'enseignement

#### Depuis 2008

##### Chimie organique

* 2ème année des Classes Préparatoires Intégrées en Sciences et Techniques de l'Ingénieur (STI). Ecole Polytechnique de Masuku. Université des Sciences et Techniques de Masuku, Gabon. 80 heures (CM/TD : 50h, TP : 30h) statutaires par an.

##### Sciences des matériaux

* 1ères années des Ecoles d'Ingénieurs en Génie Civil et en Génie Electromécanique. Ecole Polytechnique de Masuku. Université des Sciences et Techniques de Masuku, Gabon. 30 heures (CM/TD : 22h, TP: 8h) statutaires par an.

#### Depuis 2013

##### Chimie du bois

* 1ère année de Master Recherche en Sciences du Bois. Ecole Nationale des Eaux et Forêts (ENEF) du Cap-Estérias à Libreville. 60 heures (CM/TD : 40h, TP : 20h) statutaires.

##### Caractérisation de la matière lignocellulosique par spectroscopiques moléculaires

* 2ème année de Master Recherche en Sciences du Bois. Ecole Nationale des Eaux et Forêts (ENEF) du Cap-Estérias à Libreville. 60 heures (CM/TD : 40h, TP : 20h) statutaires.

#### Depuis 2021

##### Les industries du bois

* 2ème année de Master Professionnel Foresterie et Conservation de la Biodiversité. Département de Biologie de la Faculté des Sciences. Université des Sciences et Techniques de Masuku (USTM), Gabon. 30 heures (CM:12 h, TP:18 h) statutaires par an.
## II.2. Activités d'administration

### II.2.1. Fonctions universitaires

#### 05 Juillet 2013 au 28 Février 2018

Directeur des Etudes et de Stages, Chargé de la Recherche de l'Ecole Nationale des Eaux et Forêts du Cap-Estérias (Libreville).

#### Du 12 Août 2010 au 05 Juillet 2013

Directeur des Etudes Cycle Ingénieurs de l'Ecole Polytechnique de Masuku.

#### Du 06 Août 2008 au 12 Août 2010

Chef du Département Sciences Générales de l'Ingénieurs de l'Ecole Polytechnique de Masuku.

### II.2.2. Missions

#### Mission 1

**Participation au Comité Interministériel Chargé de la Réforme de l'Ecole Nationale des Eaux et Forêts (ENEF) du Gabon.**

Début : 03 Janvier 2008

Fin : 30 avril 2008

Lieu : Libreville (Gabon)

**Objectifs** : Cette mission consistait à représenter l'Université des Sciences et Techniques de Masuku au Comité Interministériel chargé de la réforme de l'ENEF en Grande Ecole Postuniversitaire arrimée au système Licence-Master-Doctorat (LMD). Nous avons proposé une nouvelle offre de formation et un cadre juridique en adéquation avec les principes de fonctionnement des Grandes Ecoles d'Enseignement supérieur et des objectifs de développement du secteur forêt, bois, pêche et environnement du Gabon.

#### Mission 2

**Participation au Forum International Entrepreneurs en Afrique**

Date de début : 19 novembre 2011

Date de fin : 25 novembre 2011

Lieu : Ouagadougou (Burkina Faso)
**Objectifs** : Cette rencontre avait rassemblé les responsables des Ecoles d'Ingénieurs des pays d'Afrique Francophone, avec un panel de jeunes entrepreneurs d'origine africaine résidant en France ou installés en Afrique. Elle avait pour but d'établir une plateforme d'échanges et de mise en réseau des jeunes porteurs de projets de développement pour l'Afrique, et les Ecoles d'Ingénieurs à fort potentiel technologique capables de les accompagner dans la mise en œuvre de ces projets.

## Mission 3

### Participation à la mise en place de la Société Chimique d'Afrique Centrale et des Grands Lacs (SOCAC-GL)

- Début : 12 décembre 2011

- Fin : 17 décembre 2011

- Lieu : Université Marien NGOUABI, Brazzaville (République du Congo)

**Objectifs** : Cette mission dirigée par le Professeur Raphael BIKANGA, alors premier Vice-recteur de l'USTM avait pour but de participer part à la rencontre fondatrice d'un cadre d'échanges et de mise en réseau des chimistes de l'espace scientifique d'Afrique Centrale et des Grands Lacs. Les principales conclusions de cette semaine de travail à Brazzaville étaient : l'adoption du sigle de l'association (SOCAC-GL) — la désignation du Président, du Secrétaire Permanent et des autres membres du bureau directeur.

## Mission 4

### Participation à la 34ème session du CAMES, CTS Mathématiques-Physique-Chimie

- Début : 05 Juillet 2011

- Fin : 13 Juillet 2011

- Lieu : Université Marien NGOUABI, Brazzaville

**Objectifs** : Cette mission dirigée par le Recteur de l'USTM avait pour objectif de participer à l'examen des dossiers des candidats aux fonctions indiquées du CTS Mathématiques-Physique-Chimie de la 34ème session du CAMES qui s'est tenue à Brazzaville. La participation de la délégation de l'USTM au CTS Mathématiques-Physique-Chimie a été l'occasion pour la délégation gabonaise de s'imprégner des contraintes liées à l'examen des dossiers, et d'apprécier l'impératif de mette en place au sein de l'USTM, une commission de pré-examen des candidatures qui limiterait les échecs constatés en Commission.
Participation aux Journées Pluribois/Mise en place des collaborations de recherche

Date de début : 09 Juin 2017

Date de fin : 27 Juin 2017

Lieu : Université de Pau et des Pays de l'Adour/Université de Lorraine (France)

**Objectifs** : La participation aux journées Pluribois avait pour objectifs de permettre aux enseignants-chercheurs gabonais de contribuer aux échanges portant valorisation des déchets du bois dans la bioraffinerie. Cette rencontre nous a permis d'apprécier les évolutions des différents champs de connaissance (modélisation économique, chimie, biochimie, physique...) du matériau bois dans l'espace francophone. Ce fut aussi l'occasion de faire le point sur l'avancement des travaux des thèses de doctorat de Arsène Biro Bi Athomo, et Péguy Starlin Engozogho Anris, deux anciens étudiants en Master Sciences du Bois de l'ENEF que j'vais codirigés sous la direction du Professeur Bertrand Charrier, Directeur de la plateforme Xylomat qui les a dirigés en thèse.

Cette mission à Mont de Marsan nous a permis de rencontrer le Président de l'Université de Pau et des Pays de l'Adour qui s'est engagé à faciliter l'aboutissement d'un protocole d'accord de coopération avec le Gabon. Enfin, nous avons eu l'opportunité de rencontrer à Nancy, le Professeur Philippe Gérardin, Directeur du LERMAB (Laboratoire d'Etude et de Recherche du Matériau Bois) qui accueillait cinq (5) étudiants gabonais en thèse de doctorat tous issus du Master Recherche en Sciences du Bois du Gabon. Un protocole d'accord de recherche visant en particulier l'accueil en stage et en thèse de doctorat des étudiants a été initié entre le LERMAB et les laboratoires du Gabon travaillant sur le matériau bois : Le Laboratoire des Substances Naturelles et de Synthèses Organométalliques (LASNSOM) de l'USTM, le Laboratoire de Recherche et de Valorisation du Matériau Bois (LaReVa Bois) de l'ENSET qui est le laboratoire d'endossement du Master Recherche en Sciences du Bois/pôle d'Excellence sous-régional ENEF/RIFFEAC<fnref n="1" /> au Gabon.

<footnote n="1">¹ Réseau des Institutions de Formations Forestières et Environnementales en Afrique Centrale.</footnote>
### III. Bilan des activités de recherche

Le bilan présenté ici est une analyse des travaux de recherche classés selon les thématiques de recherche dans lesquelles j'ai été impliqué au cours de mes études de Master, de ma formation Doctorat et de mes activités de scientifique en qualité d'enseignant-chercheur.

#### III.1. Synthèse des travaux de recherche tirés de études de niveau Master et doctorat

##### III.1.1 Travaux de niveau Master 2 Recherche en Sciences du Bois

###### i) Thème 1

###### Modification chimique du bois à partir des composés organosiliciés

**Objectifs** : L'utilisation des organosilanes pour la modification chimique du bois figure parmi les réactions chimiques au comportement mal connu dans le domaine de la chimie du bois qui est largement dominé par la réaction d'acétylation à partir des anhydrides d'acides. Les produits issus de cette estérification ont permis de mettre au point du bois dit « acétylé ». Ce bois modifié et commercialisé depuis plusieurs décennies résiste aux champignons lignivores, tout en présentant une excellente stabilité dimensionnelle. En ce qui concerne les organosilanes, la bonne réactivité de la liaison Si-O, et la capacité de l'atome de silicium à porter plusieurs chaines fonctionnelles aux propriétés d'intérêt pour le bois (hydrophilisation et bioprotection) figurent parmi les nombreux avantages de ces composés. Dans ce travail qui avait été effectué au cours de mes travaux de DEA Sciences du Bois, il s'agissait d'étudier la capacité de greffage de quelques alcoxysilanes dans le bois selon trois types de réactions chimiques : la carbamoylation, l'éthérification et l'alcoolyse d'une part, et d'examiner la nature des liaisons chimiques formées au cours de ces réactions par spectroscopie de Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) du ¹³C et ²⁹Si, puis par Infrarouge à Transformée de Fourier (IRTF) (Sèbe et al. 2004) d'autre part.

**Méthodologie** : Les réactions chimiques ci-dessus ont eu lieu sur des sciures et des blocs de bois de pin maritime (Pinus pinaster) secs, préalablement extraits pour éviter toute concurrence avec les molécules extractibles. Les modifications chimiques ont été réalisées en utilisant le DMF (Diméthylformamide) comme solvant, les réactifs et les quantités nécessaires de catalyseurs y ont été rajoutés. Le milieu réactionnel a été chauffé à 105°C pendant 6h. Les bois modifiés ont ensuite été extraits avec l'acétone et le dichlorométhane à l'aide d'un appareil de Soxhlet. La caractérisation de la structure moléculaire des échantillons s'est faite par IRTF, RMN du solide (CP/MAS) du ¹³C et du ²⁹Si
**Résultats** : L'examen des bois modifiés par IRTF et RMN CP/MAS $^{13}$C et $^{29}$Si a permis de noter que les réactions chimiques entre les hydroxyles du bois et les alcoxysilanes porteurs d'isocyanates ou d'époxydes conduisent au greffage de tricoxysilanes terminaux et très réactifs sur le bois tels que résumé par les équations-bilans de la Fig. 1 :

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>**Figure 1.** Equations bilans des réactions entre le bois (wood) et les molécules d'alcoxysilanes. (A) Carbamoylation avec le 3-isocyanatopropyltriéthoxysilane (IPTES). (B) Ethérification avec le 3-glycidoxypropyltriméthoxysilane (GPTMS). (C) Alcoolyse du n-propyltriméthoxysilane (PTMS). (R'=Me). D'après Sèbe et al. (2004).</figcaption></figure>

Selon le réactif utilisé, des clivages supplémentaires des liaisons Si-O ont été observés, ils sont probablement dus à une alcoolyse avec certaines parties du bois, prouvant ainsi la réaction des unités d'alcoxysilanes terminales greffées. Une telle réactivité a été confirmée dans la seconde approche où l'alcoolyse directe entre les fonctions hydroxyles du bois et le triéthoxysilane a été réalisée. Des expériences supplémentaires faites avec les blocs de bois ont révélé que malgré la sensibilité naturelle à l'eau de la liaison C–O–Si formée après l'alcoolyse, une forte portion de silane reste dans le bois après 14 jours d'immersion dans l'eau.

**Perspectives** : Malgré des résultats peu satisfaisants du point de vue de la stabilité dimensionnelle des bois modifiés par les organosilanes, les mécanismes réactionnels discutés dans cette étude ont été prouvés. Les
travaux entrepris ont fait l'objet d'une publication dans une revue internationale (Sèbe et al. 2004). Ils ont ensuite été approfondis et valorisés par une communication orale au cours du 6ᵉ Colloque Sciences et Technologies du Bois d'Epinal (Tingaut et al. 2004) qui a montré que ces réactions ont une forte dépendance vis-à-vis du catalyseur. Cette observation ouvre un champ de possibilité en ce qui concerne l'incorporation des organosilanes dans le bois. Toutefois, ces travaux et les études complémentaires y relatives ont permis de comprendre les conditions et les mécanismes de greffage des réactions de carbamoylation, d'éthérification et d'alcoolyse sur le bois. Les principales fonctions chimiques ont été caractérisées par IRTF et RMN CP/MAS du 13C et du 29Si.

### III.1.2. Travaux de recherche doctorale

#### i) Thème 1

Etude et compréhension de la réactivité des bois tropicaux vis-à-vis de l'anhydride succinique : impacts de la structure supramoléculaire de la cellulose et de la distribution des unités hydroxyles de la lignine.

**Objectifs** : La valorisation des déchets des industries du bois du Gabon dans le domaine des matériaux composites bois/plastiques peut apporter de la valeur ajoutée à cette ressource ligneuse très abondante, mais peu valorisée dans ce pays du bassin du Congo. Cependant, les propriétés finales de ces composites dépendent des interactions entre les polymères (lignine, cellulose et hémicelluloses) des farines de bois, et les chaîne de polypropylène ou de polyéthylène des matières plastiques dont les déchets s'accumulent de plus en plus au Gabon. L'objectif de ce travail était de comparer la réactivité de quatre bois qui figurent parmi les essences les plus utilisées, et génératrices de déchets au Gabon : *Testulea gabonensis* (Izombé), *Holoptelea grandis* (Béli)<fnref n="2" />, *Aucoumea klaineana* Pierre (Okoumé) et *Tieghemella africana* Pierre (Douka). Cette réactivité a été contrôlée face à l'anhydride succinique qui est l'unité réactive des agents de couplage type maléate de polypropylène (MAPP). Mais une bonne compréhension de la réactivité de ces essences face aux agents de couplage nécessitait de connaître leur composition en lignine, cellulose et hémicelluloses riches en fonctions hydroxyles. Par ailleurs, la connaissance de la morphologie des fibres ou des microfibrilles d'hydrates de carbone qui jouent un rôle important dans la diffusion des solvants et des réactifs, tout en contrôlant les propriétés mécaniques et la stabilité des réseaux cristallins des composites élaborés figuraient aussi parmi les objectifs de ce travail.

<footnote n="2">² Le Béli du Gabon est appelé par abus de langage *Holoptelea grandis*. Selon la dernière check list des bois tropicaux, son nom scientifique est *Julbernardia pellegriniana*.</footnote>
**Méthodologie** : Les teneurs en lignine, cellulose et hémicelluloses ainsi que les réactions d'estérification par l'anhydride succinique ont été réalisées sur des sciures et des plaquettes de bois préalablement extraites au mélange toluène/acétone/méthanol, puis séchées à 105°C pendant 16h. La lignine a été extraite par la méthode de Klason (H₂SO₄ à 72%). L'holocellulose est extraite du bois par un procédé de blanchiment constitué d'une solution de (CH₃COO⁻,Na⁺; chlorite de sodium à 10%) chauffée à 75°C. La cellulose est obtenue par hydrolyse à température ambiante des hémicelluloses du complexe cellulose-hémicelluloses à l'aide d'une solution de (Na₂B₄O₇·10H₂O, NaOH). Les fibres ont été quant à elles obtenues par délignification de la biomasse à l'aide d'une solution de peroxyde d'hydrogène à 30%, chauffée à 75°C ; la durée de la réaction (4 à 6h) dépendait de la nature du bois. Signalons que l'Okoumé a produit des fibres blanches au bout de 3 à 4h. La réaction de greffage de l'anhydride succinique dans les bois s'est faite dans un milieu réactionnel constitué du système de solvant DMF/Pyridine, chauffé à 120°C au reflux pendant 4h. Les structures morphologiques des fibres (épaisseur, longueur) ont été déterminées à l'aide du MORFI®, alors que les fonctions chimiques incorporées dans le bois ont été identifiées par IRTF et RMN CP/MAS du ¹³C. La teneur en xylose, galactose, mannose, et arabinose des hémicelluloses a été déterminée par chromatographie liquide à haute performance (HPLC). Le contrôle de la stabilité du réseau cristallin a été fait par diffraction des rayons-X (DRX) et RMN CP/MAS ¹³C.

**Résultats** : Cette étude a montré que l'Izombé est plus riche en lignine (~25%) que les trois autres essences. Sa lignine est aussi la plus abondant en OH phénoliques (~1,11%), elle présente aussi la teneur la plus élevée en OH phénoliques et aliphatiques (OH totaux~2,43%). Cependant, la lignine d'Okoumé figure parmi les moins riches en OH phénoliques (0,64%) et en OH totaux (1,64%). L'Izombé est le bois le moins riche en holocelluloses (69,6%), alors que l'Okoumé et le Béli en sont les plus riches (80-81%). Ces quatre bois ont une teneur équivalente en xylose (10-12%), mais l'Izombé est le bois le plus abondant en galactose (1,3%) alors que l'Okoumé est le plus riche en mannose (~4%).

Les gains de masse consécutifs au greffage de l'anhydride succinique ont mis en évidence la meilleure réactivité de l'Izombé (~24%), alors que l'Okoumé présente le gain de masse le moins important (16,5%). La meilleure réactivité de l'Izombé pourrait être attribuée à la forte teneur en OH au sein de sa lignine, alors que le Béli et le Douka qui ont une capacité de diffusion des solvants équivalente à celle de l'Izombé ont des gains de masse moins importants. Le faible taux de gonflement de l'Okoumé face aux solvants utilisés (DMF/Pyridine), la tendance de ses fibres courtes (682 µm) à s'agglomérer, ainsi que la faible teneur en OH de sa lignine pourraient être les facteurs limitant son estérification par l'anhydride succinique.
<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>**Figure 2.** Greffage de l'oct-2-enyl d'anhydride succinique (OSA) sur le bois (wood). D'après Safou Tchiama et al. (2007a).</figcaption></figure>

La réactivité de ces bois avec les agents de couplage porteurs d'un noyau succinique a été contrôlée en utilisant l'oct-2-enyl d'anhydride succinique (Fig. 2). Là aussi, l'Izombé a confirmé sa meilleure capacité de greffage (~25%), alors que l'Okoumé demeure le bois moins réactif avec un gain de masse d'environ 16%. L'IRTF et la RMN CP/MAS ¹³C ont confirmé la présence des C=O, -(CH₂)- issus du greffage des anhydrides sur le bois.

Le contrôle de la stabilité des réseaux cristallins de la paroi cellulaire des bois modifiés par DRX a permis de montrer que les bois ayant les gains de masse les plus élevés ont aussi la baisse de cristallinité la plus importante. Ainsi, malgré leur faible taux de greffage, les sciures d'Okoumé estérifiées à l'anhydride succinique préfigurent une certaine stabilité, ou une conservation des propriétés microcristalline de son réseau cristallin.

Les travaux discutés ici ont l'objet d'une publication dans une revue internationale (Safou Tchiama et al. 2007a) et vulgarisés comme poster au 57ᵉ Meeting Annuel de la Forest Product Society qui s'est tenu à Seattle, puis présentés en communications orales au 6ᵉ Colloque Sciences et Technologies du Bois d'Epinal en France (Safou Tchiama et al. 2004) et la 61ᵉ Convention International du Forest Product Society (Safou Tchiama, 2007b).

**Perspectives** : Les résultats obtenus dans cette étude préliminaire ont montré une bonne capacité de greffage des déchets de sciures des quatre bois étudiés. Cependant, des études approfondies sont nécessaires pour bien comprendre la réactivité observée sur les sciures. Il s'agit notamment de connaître : la structure moléculaire et la distribution des fonctions hydroxyles dans la lignine — l'organisation du réseau cristallin des fibres de celluloses isolées, et leur réactivité face à l'agent de couplage sélectionné — la structure moléculaire des chaines d'hémicelluloses très réactives et disposées à la surface ou incrustées dans les fibres de cellulose de ces essences. Toutefois, les conséquences de la baisse de cristallinité des bois estérifiés sur les propriétés mécaniques des composites susceptibles d'en être fabriqués méritaient aussi d'être examinées.
## ii) Thème 2

### Etude du polymorphisme de la cellulose et contrôle de la stabilité des réseaux cristallins des fibres de cellulose de quelques essences tropicales soumises à l'action de l'anhydride succinique.

**Objectifs** : L'objectif de cette étude est de comprendre la contribution des fibres de cellulose des bois d'Izombé, de Béli, d'Okoumé et de Douka dans la réaction d'estérification de leurs sciures avec l'anhydride succinique telle que discutée dans nos travaux antérieurs (Safou Tchiama et al. 2004, 2007a, 2007b). Ainsi, la détermination du polymorphisme des réseaux cristallins (cellulose $I_α$ et $I_β$) de ces fibres par RMN CP/MAS $^{13}$C et l'appréciation de la stabilité des phases cristallines face à l'action de l'anhydride succinique par diffraction des rayons-X (DRX) est une étape importante dans la compréhension de la réactivité de ces sciures face au composé modèle des agents de couplage choisi dans ce travail. D'autres paramètres morphologiques tels que l'épaisseur et la largeur des fibres isolées nous permettront aussi de mieux comprendre les rendements obtenus, et les variations de la taille des cristallites dans le plan 002 ($D_{002}$) que nous avons observées sur les sciures.

**Méthodologies** : Une étape préalable à l'isolement des fibres de cellulose a consisté à extraite l'holocellulose par délignification et blanchiment ($CH_3COO^-$, $Na^+$ et de $NaClO_2$ à 10%) des sciure sans extractibles d'Izombé, de Béli, d'Okoumé et de Douka. Les holocelluloses ont ensuite été fractionnées en cellulose et hémicelluloses par une solution de NaOH (8%), $Na_2B_4O_7 \cdot 10H_2O$ (1%) maintenue sous agitation magnétique à température ambiante pendant une nuit. La cellulose est ensuite séparée des hémicelluloses par filtration, rincée jusqu'à neutralité et séchée à 105°C pendant une nuit. La morphologie des fibres de celluloses (longueur et épaisseur) a été déterminée par le MORFI®. Les indexes de cristallinité ont été mesurés par DRX et RMN du solide. L'estérification des fibres de cellulose a été faite par l'anhydride succinique dans les mêmes conditions que celles décrites pour leurs sciures d'origine (Safou Tchiama et al. 2004, 2007a).

**Résultats** : Il apparaît à la lumière des résultats obtenus et publiés (Safou Tchiama et al. 2017a) que l'Izombé est l'essence la moins riche en cellulose (38%), les trois autres bois dont la proportion de cellulose varie de 48 à 52% en sont le plus riches. L'analyse des substrats par DRX ou RMN $^{13}$C a montré que les fibres de cellulose d'Izombé ont l'index de cristallinité (CrI) le plus élevé de ces essences, il est de l'ordre de 71% (DRX) alors que celles de l'Okoumé ont un CrI de 59%. Les fibres de cellulose d'Okoumé qui ont le taux de phase amorphe le plus élevé et la proportion la plus importante en cellulose $I_α$ (42%) connue pour sa meilleure réactivité vis-à-vis des anhydrides par rapport à la cellulose $I_β$ ont tendance à s'agglomérer en solution. Ce qui limiterait l'estérification des fibres de cellulose de ce bois (11,86%) à la surface des cristaux et dans la phase amorphe accessibles. L'analyse des fibres de cellulose en microscopie optique a permis de dévoiler la persistance de macrofibrilles chez les fibres du Béli, très riches en cellulose $I_β$ (72%), mais dont le degré d'estérification était
anormalement faible (12,96%). Toutefois, les conditions d'estérification de la cellulose en phase hétérogène que nous avons utilisées dans cette étude n'ont pas mis en évidence une réactivité préférentielle de l'allomorphe Iα par rapport à Iβ.

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>**Figure 3.** Allomorphes Iα et Iβ des fibres de cellulose des bois durs estérifiée (en noir) et estérifiée (en rouge) par l'anhydride succinique dans du N,N-diméthylformamide (DMF) et la Pyridine (Py) pendant 4h à 120°C. D'après Safou Tchiama et al. (2017a).</figcaption></figure>

**Perspectives** : La question de la répartition des éléments de vaisseaux au sein de la solution de fibres d'Okoumé mérite d'être approfondie pour comprendre leur influence dans la faible réactivité de ce bois et la préservation de ses réseaux cristallins face à l'anhydride d'acide. L'étude des propriétés micromécaniques des fibres qui en découlent doit nous permettre de comprendre les variations d'énergie des réseaux que provoque l'estérification proposée, permettant ainsi de prévoir la conservation des propriétés mécaniques, physiques et chimiques des composites à base de ces déchets.

### III.1.3. Travaux de recherche actuels

#### i) Thème 1

**Structure moléculaire de la lignine des bois tropicaux et compréhension de la durabilité naturelle de quelques essences tropicales face à l'action des pourritures.**

**Objectifs** : L'objectif des travaux discutés dans cette thématique de recherche est de déterminer la structure moléculaire de la lignine d'Izombé, du Béli, d'Okoumé et du Douka, quatre essences tropicales majeures de l'industrie du bois au Gabon qui génèrent un volume de déchets peu valorisés. Deux stratégies d'extraction différentes de la lignine ont été adoptées : la première a consisté en l'extraction de la lignine par le procédé dioxane/acide qui permet d'extraire des lignines en faible quantité mais relativement pures et qualifiées pour les analyses chimiques (travaux débutés en thèse de doctorat). Cette lignine a été utilisée pour les études préliminaires portant étude des structure moléculaire par pyrolyse couplée à la chromatographie en phase
gazeuse (Py/GC-MS), UV-Visible, IRTF et RMN 1D ($^{1}$H et $^{13}$C) — la deuxième stratégie est quant à elle basée sur l'extraction de la lignine à partir de l'explosion à la vapeur qui est l'un des procédés innovants de la bioraffinerie qui permet d'extraire la lignine en conditions douces. Cette lignine connue sous le nom de milled wood lignine (MWL) sera caractérisée par RMN 2 D (HSQC). Les rapports S/G, la distribution des liaisons aryle éthers (α-O-4, β-O-4) et la quantification des OH des lignines par RMN $^{31}$P nous permettront de mieux comprendre non seulement les différences de réactivité chimique des sciures des bois sélectionnés dans cette étude vis-à-vis de l'anhydride succinique (Safou Tchiama et al. 2017b), mais aussi la variabilité de la durabilité naturelle de ces essences face à l'action d'une pourritures brune (Antrodia sp) et blanche (Pycnoporus sanguineus).

**Méthodologie** : La morphologie des fibres (longueur et épaisseur) a été déterminée à l'aide d'un appareil type MORFI-LAB®, alors que la structure des réseaux cristallins des fibres de cellulose extraites à partir d'holocelluloses blanchies par une solution de chlorite de sodium à 10% a été faire par diffraction des rayons-X (DRX). Les lignines dioxane/acide ont été extraites à partir des sciures du duramen des bois d'Izombé, de Béli, d'Okoumé et de Douka comme suit : la quantité nécessaire de sciure est introduite dans un ballon contenant une solution de dioxane/eau (9:1, v:v) chauffée à 50°C dans une atmosphère inerte. La quantité nécessaire de HCl est ajoutée, et la réaction est maintenue sous agitation magnétique pendant 30 minutes puis le filtra est recueilli. Cette étape est répétée 2 fois, la dernière étape se fait sans ajout d'acide. Les filtras sont rassemblés, précipités par de l'eau glacée et centrifugés. Un autre type de MWL a été obtenu à partir des déchets d'aubier d'Okoumé transformés en plaquettes et ayant subi deux types de prétraitements. Le premier consistait à tremper ou à imprégner les échantillons de bois pendant 15h dans de l'eau distillée, alors que dans le deuxième prétraitement, les échantillons ont été imprégnés dans une solution d'acide sulfurique pendant 15h. Les bois prétraités dans ces deux conditions ont ensuite été soumis à la SE à une température (T °C) telle que 170 < T < 210, pour un temps (t) de résidence dans l'exploseur de 2,5 à 7 minutes. Les lignes libérées par l'explosion de la biomasse ont été dissoutes dans l'éthanol et purifiées.

Le contrôle de la réaction chimique au sein des lignines a été réalisé en utilisant du naphtol. La distribution des unités S et G a été mesurée dans un premier temps sur les lignes « dioxane/acide » par Py/GC-MS, UV-Visible, IRTF et RMN 1D (1H et $^{13}$C), puis il s'en est suivi un dosage des groupes OH de ces lignines par RMN $^{31}$P. L'étude approfondie de la structure moléculaire de la lignine d'Okoumé a été réalisée à partir des MWL extraites par SE et caractérisées par RMN 2D (HSQC), les fonctions OH de cette lignine ont été dosées par RMN $^{31}$P et son degré de polymérisation a été contrôlé par Chromatographie d'Exclusion Stérique (SEC).

Les pertes de masse des bois face l'action des pourritures ont été contrôlées sur des plaquettes débitées dans leur duramen. La compréhension du rôle de la lignine et des hydrates de carbone
(cellulose-hémicelluloses) dans la durabilité de ces échantillons s'est effectuée sur des plaquettes préalablement extraites au mélange toluène : acétone : méthanol.

Le caractère antifongique des extractibles a été contrôlé sur des plaquettes non extraites, puis la résistance des bois à l'action des pourritures a été mesurée à partir de la perte de masse des échantillons.

**Résultats** : La caractérisation des lignines extraites dioxane/acide par Py-GC/MS a montré que les rapports S/G de l'Izombé, du Béli, de l'Okoumé et du Douka évoluent comme suit : 0,16 ; 0,31 ; 0,61 et 0,77, respectivement (Safou Tchiama et al. 2017b). Cette tendance a été confirmée par RMN ¹³C, IRTF et UV-Visible. L'examen de ces lignines en RMN ³¹P a montré que l'Izombé est l'essence la plus riche en unités G et OH phénoliques, et les résultats de RMN ¹H ont permis de mettre en évidence une variabilité des unités stilbènes entre ces lignines (Fig. 4).

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>**Figure 4.** Spectres quantitatifs de RMN ³¹P des lignines dioxane/acide de l'Izombé (T. gabonensis), Béli (H. grandis), l'Okoumé (A. klaineana) et du Douka (T. africana). D'après Safou Tchiama et al. (2017b).</figcaption></figure>

Seule la lignine de l'Izombé semble posséder des unités stilbènes (A) ayant un atome d'hydrogène en position α (Hα) à 8,14-795 ppm (Fig. 5), alors les de Hβ des stilbènes à 7,91-751 ppm n'ont été identifiés que chez la lignine du Béli. Les lignines d'Okoumé et de Douka ne semblent pas posséder des unités stilbènes. Il a été aussi observé que les aires relatives des atomes H des unités guaïcyles (G) à 7,16-6,68 ppm sont plus abondantes chez l'Izombé, ce bois est par conséquent le plus riche en unités G, alors que le Douka est l'essence
la plus riche en unités syringyles (S). Ces résultats sont en accord avec ceux obtenus par RMN ³¹P, IRTF, Py/GC-MS (Safou Tchiama et al. 2017b).

La distribution des unités S et G révélée par RMN ¹H a été confirmée par RMN ¹³C, ainsi les pics des carbones en position 3 (C₃) des unités G éthérifiées ou non éthérifiées qui résonnent à 149,83-149,77 ppm ou ceux des C₄ des aryl éthers éthérifiés que l'on observe à 147,82-147,54 ppm sont plus intenses chez la lignine de l'Izombé. La prédominance d'unités S chez la lignine du Douka est confirmée par l'intensité des pics des C₃/C₅ (152,47-152,17 ppm) et des C₄ (136,34-135,87 ppm) des unités S. Par ailleurs, les rapports S/G obtenus par RMN ¹H corroborent ceux que nous avions précédemment trouvés par d'autres techniques spectroscopiques (Safou Tchiama et al. 2019).

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>**Figure 5.** Structures moléculaires de quelques unités de la lignine. Stibènes (A), unité syringyles (S), unités guaïcyles (G), unité p-hydroxyphényle (H). D'après Safou Tchiama et al. (2019).</figcaption></figure>

Le rapport des aires relatives des OH aliphatiques et phénoliques de ces lignes acétylées calculé par RMN ¹H confirme la distribution trouvée en RMN ³¹P. La lignine de l'Izombé est bien la plus riche en OH phénoliques, alors que celle du Douka est l'une des plus abondantes en OH aliphatiques. Ainsi, les forts gains de masse qui traduisent la meilleure réactivité du bois d'Izombé face à l'anhydride succinique que nous avions constatée dans nos travaux antérieurs (Safou Tchiama et al. 2007a) pourrait être liée à une plus forte concentration en OH aromatiques en son sein.

Cette étude a permis de confirmer la richesse de la lignine de l'Izombé en unités 5-5' condensées, alors que les lignines d'Okoumé et de Douka plus riches en unités S en sont les moins pourvues (Fig. 6). D'autre part, l'utilisation d'un acide fort (HCl) pour l'extraction de ces lignines pourrait avoir hydrolysé de façon
significative les liaisons aryles éthers (α ou β-O-aryl) de l'Okoumé en particulier, préfigurant ainsi une dégradation facile de la lignine de ce bois par des enzymes ou d'autres systèmes de délignifications impliquant des acides.

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>**Figure 6.** Quelques unités 5-5' condensées de la lignine. D'après Safou Tchiama et al. (2019).</figcaption></figure>

Les résultats ci-dessus ont été confrontés à ceux obtenus sur la MWL issue de l'explosion à la vapeur de l'aubier d'Okoumé. Ainsi, l'analyse de la structure moléculaire de cette lignine par HSQC (Ngwa Obame et al. 2019a) a permis de trouver un rapport S/G=0,9 qui suggère une plus faible teneur d'unités S dans l'aubier que dans le cœur d'Okoumé qui possède un rapport S/G=1,53 (RMN $^{1}$H) (Safou Tchiama et al. 2019). Le pourcentage des liaisons β-O-4 qui est de 30% se situe dans l'intervalle des bois durs, et le nombre de OH aliphatiques (3 mmol/g) et aromatiques (2 mmol/g) de la lignine d'aubier sont supérieurs à ceux que nous avions trouvé pour la lignine dioxane/acide du duramen ou cœur d'Okoumé (Safou Tchiama et al. 2017b). Par ailleurs, les données en HSQC ont permis de mettre en évidence la présence des C$_{2}$$_{,}$$_{6}$/H$_{2}$$_{,}$$_{6}$ des acides féruliques à 130,6/72,5 ppm dans la ligne de l'aubier d'Okoumé. L'absence de ces composés typiques des unités H dans la ligne/dioxane acide d'Okoumé décrite précédemment (Safou Tchiama et al. 2017b) pourrait confirmer l'hydrolyse des fonctions esters lorsque la délignification du bois s'opère en milieu acide. Cette observation est confirmée par la diminution des liaisons β-O-4 dans la lignine extraite des bois prétraités en milieu acide (Fig. 7) par Ngwa Obame et al. (2018).

Le contrôle de l'effet des conditions de prétraitement sur la délignification du bois par SE a montré que les rendements en lignine augmentent lorsqu'elle est prétraitée en milieu acide (~14%) qu'en milieu aqueux neutre (~4%). Quel que soit le prétraitement utilisé, le nombre liaisons β-O-4 diminue lorsque la sévérité (T, t) augmente, le rapport S/G des bois prétraités en milieu aqueux augment rapidement; alors celui des bois prétraités en milieu acide augmente plus lentement. Malgré la réduction des liaisons β-O-4, la masse molaire moyenne (M$_{w}$ et M$_{n}$) des lignines extraites augmente avec la sévérité, cela traduit l'existence d'un phénomène de dépolymérisation-repolymérisation au sein de la lignine au cours de la SE.
<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>**Figure 7.** Quantité de liaisons β-O-4 et des rapports S/S'dans la lignine de bois explosé en milieu neutre en fonction de la sévérité du traitement. D'après Ngwa Obame et al. (2018).</figcaption></figure>

En plus de ce phénomène de dépolymérisation-repolymérisation qui a été discuté sur la lignine d'Okoumé par deux réactions chimiques (Fig. 8). L'une des voies consiste en une rupture hétérolytique de la lignine qui produit des cétones de Hibbert oxydées majoritairement sur le $C_α$ des unités S (Ngwa Obame et al. 2017, 2019a), et dont l'augmentation de l'aire relative des $C_2/H_6$ de ces unités notées S' apparaissent à 106,0–108,5/7,0–7,5 ppm — une autre voie est la rupture homolytique des liaisons β-O-4 qui favorise la formation des unités G condensées (5-5').

L'élucidation de la structure moléculaire de ces bois nous a permis d'aborder avec plus de clarté la question de la durabilité naturelle de ces bois tropicaux que nous examinons au regard de la teneur en extractibles, et de la structure morphologique de leur réseau cristallin (Safou Tchiama et al. 2018).
<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>**Figure 8.** Mécanismes du clivage des liaisons β-aryl éthers. D'après Ngwa Obame et al. (2019a).</figcaption></figure>

<table><caption>**Tableau 1:** Perte de masse des aubiers extraits et non extraits soumis à l'activité fongique d'Antrodia sp.. D'après Safou Tchiama et al. (2018).</caption><thead><tr><th rowspan="2">Wood type blocks</th><th colspan="2">Mass loss (%)</th></tr><tr><th>Extracted<sup>a</sup></th><th>Unextracted<sup>a</sup></th></tr></thead><tbody><tr><td><i>T. gabonensis</i></td><td>3.03 ± 0.59<sup>b</sup></td><td>10.59 ± 1.62<sup>f</sup></td></tr><tr><td><i>J. pellegriniana</i></td><td>8.68 ± 3.44<sup>c</sup></td><td>17.53 ± 5.26<sup>g</sup></td></tr><tr><td><i>A. klaineana</i></td><td>16.23 ± 6.08<sup>d</sup></td><td>26.38 ± 2.79<sup>h</sup></td></tr><tr><td><i>T. africana</i></td><td>1.69 ± 0.27<sup>e</sup></td><td>15.63 ± 1.26<sup>g</sup></td></tr></tbody></table>

In the same column, mean with the same letter are not statistically different at α = 0.05 level of significant

<footnote><sup>a</sup>Mean ± S.D. (n = 20)</footnote>
La teneur en extractible des bois sélectionnés dans cette étude a montré que l'Izombé est le bois plus riche en extractibles (4,8%), alors que le Béli en est la moins pourvue (1,5%). L'Okoumé et le Douka ont des teneurs en extractibles équivalentes (~2%). L'examen des pertes de masse des bois soumis à l'action d'Antrodia sp. (pourriture brune) qui attaque les hydrates de carbone du bois a montré que l'Izombé et le Douka sont les bois les plus résistants à l'action d'Antrodia. Les pertes de masse des bois non extraits sont supérieures à celles des bois extraits. Ce résultat suggère que les extraits de ces bois activent les enzymatique d'Antrodia ; la présence dans ces extraits de composés type résorcinols connus pour activer Antrodia pourraient expliquer ces résultats. Les pertes de masse de l'Izombé et du Béli non extraits sont de 10,6 et 15,6% respectivement.

<table><caption>**Tableau 2 :** Perte de masse des aubiers extraits et non extraits soumis à l'activité fongique de *P. sanguineus* D'après Safou Tchiama et al. (2018).</caption><thead><tr><th rowspan="2">Wood type blocks</th><th colspan="2">Mass loss (%)</th></tr><tr><th>Extracted<sup>a</sup></th><th>Unextracted<sup>a</sup></th></tr></thead><tbody><tr><td><i>T. gabonensis</i></td><td>7.54 ± 4.86<sup>b</sup></td><td>2.58 ± 0.65<sup>c</sup></td></tr><tr><td><i>J. pellegriniana</i></td><td>37.08 ± 8.39<sup>c</sup></td><td>28.46 ± 6.67<sup>f</sup></td></tr><tr><td><i>A. klaineana</i></td><td>36.00 ± 2.62<sup>c</sup></td><td>29.71 ± 4.44<sup>f</sup></td></tr><tr><td><i>T. africana</i></td><td>20.57 ± 1.5<sup>d</sup></td><td>4.37 ± 0.8<sup>g</sup></td></tr></tbody></table>

In the same column, mean with the same letter are not statistically different at α = 0.05 level of significant

<sup>a</sup>Mean ± S.D. (n = 20)

Avec une perte de masse de 26,38%, l'Okoumé est le bois le moins durable de cette série d'essences. La forte susceptibilité du complexe cellulose-hémicelluloses de l'Okoumé face aux acides sécrétés par Antrodia a été confirmée par les pertes de masse des bois non extraits de cette série : Izombé (~3%), Béli (~9%), Okoumé (~16%) et Douka (~2%).

En ce qui concerne la durabilité face à la pourriture blanche (*P. sanguineus*) qui hydrolyse les lignines, nous avons constaté que seuls les extraits d'Izombé et de Douka ont effet antifongique puissant contre *P. sanguineus*. Les pertes de masse respectives de ces deux bois qui sont de 2,58 et 4,37% révèlent la présence de molécules à fort potentiel antioxydant et antiradicalaire au sein de leurs extractibles. Les bois de Béli (~28%) et d'Okoumé (~30%) qui sont peu durables ne contiendraient pas d'extraits actifs contre *P. sanguineus*. Par
ailleurs, les pertes de masse des bois extraits montrent que l'Izombé (7,54%) est plus résistante à l'action de *P. sanguineus* que le Béli (~37%), l'Okoumé (~36%) et le Douka (~20%). Cette faible perte de masse traduit une meilleure résistance de sa ligne face à l'action des pourritures blanches. Ce résultat est en accord avec la forte teneur en unités G et le rapport S/G de la lignine d'Izombé (Safou Tchiama et al. 2017b) qui est le plus faible de cette série de bois tropicaux (S/G=0,16 par Py/GC-MS).

Disposant du rapport S/G le plus élevé de cette série (SG=0,77 par Py/GC-MS), le Douka ne présente pas la plus forte perte de masse. Ce paradoxe pourrait être dû à l'implication d'autres facteurs tels que la morphologie des fibres qui pourraient jouer un rôle important dans la dégradation des lignines par *P. sanguineus*.

**Perspectives** : Les résultats obtenus dans ce travail ont montré une forte variabilité dans la distribution des unités S et G au sein des bois tropicaux étudiés. L'Izombé et le Béli qui ont les taux les plus élevés en unités G ont aussi les rapports S/G les plus faibles, l'Okoumé et le Douka étant les plus riches en unités S. Il paraît à la lumière du rapport S/G discuté dans cette publication, qu'une forte différence de durabilité est attendue entre l'Izombé et les trois autres bois étudiés. Ces indications ouvrent des perspectives intéressantes dans la compréhension de la durabilité naturelle de ces bois face aux pourritures brunes et blanches qui ravagent leurs bois d'œuvre. A l'exception de la présence d'unités stilbènes dans les lignines de l'Izombé et du Béli, les lignes étudiées ont des structures moléculaires assez proches. Toutefois, l'utilisation de l'HCl dans leur délignification pourrait avoir altéré la structure ou réduit les proportions de certaines unités comme les β-5 et les β-β pinorésinols (Fig. 9).

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>**Figure 9.** Structure β-β et β-5 pinoresinols de la lignine de quelques bois tropicaux. D'après Safou Tchiama et al. (2019).</figcaption></figure>

Ces travaux ont permis d'affiner la structure moléculaire de la lignine de l'aubier d'Okoumé en déterminant en particulier le pourcentage des liaisons β-O4 la MWL de cette partie de son bois. Cependant, la structure moléculaire et le comportement de la lignine d'Okoumé ne peuvent pas être
généralisés à partir des seules données de l'aubier. Des études similaires doivent être réalisées sur le bois
de cœur pour valider la structure moléculaire de la lignine d'Okoumé. Cette lignine contient une
proportion non négligeables de OH tout en étant facilement hydrolysable. Elle peut constituer une source
de molécules (phénols et dérivés de la vanilline...) valorisables dans le domaine de la chimie fine en
particulier.

Par ailleurs, les résultats de la durabilité naturelle des bois d'Izombé et de Douka expliquent bien
pourquoi leur bois d'œuvre (cadre de fenêtres, charpente de toitures...) est souvent exposé aux agressions
extérieures (pluie, soleil et moisissures) tout en conservant leur durabilité sur plusieurs années. Les valeurs
du rapport S/G du Béli et d'Okoumé ainsi que le très faible caractère antifongique de leurs extraits
expliquent leur fragilité lors qu'ils sont exposés aux mêmes intempéries.

Les résultats obtenus dans cette étude ne doivent pas éluder les questions qu'elles ont soulevées.
Ainsi, la composition chimique des extraits d'Izombé et de Douka qui présentent un fort caractère
antifongique contre la pourriture blanche utilisée (*P. sanguineus*) mérite d'être élucidée.

Aussi, la recherche sur le comportement des polymères (lignine, cellulose et hémicelluloses) du
Douka face à la pourriture blanche en particulier mérite d'être approfondie. Ces études supplémentaires
permettront de mieux comprendre la durabilité de ce bois riche en unités syringyles facilement dégradables,
mais qui apparaît très durable.

Toutefois, la facilité de délignification et d'hydrolyse des sucres d'Okoumé en font un déchet
facilement délignifiable ; et au sein duquel l'on peut extraire les hydrates carbone tels que la cellulose et les
hémicelluloses potentiellement valorisables dans le domaine de la bioraffinerie. Par ailleurs, le comportement
de la lignine d'Okoumé soumise à l'explosion à la vapeur suscite des interrogations qui demeurent à ce jour
sans réponses : pourquoi la liaison β-O-4 de la chaine latérale est partiellement conservée après extraction ?
Quelle est la nature de la liaison lignine-complexes d'hydrates de carbones et le type de sucres impliqués dans
les unités glycosyles de cette liaison ? Autant de question qui ouvrent des perspectives d'études nouvelles sur
la structure moléculaire de la lignine de l'Okoumé, et sur les interactions lignine-hydrates de carbones dans la
paroi cellulaire de cette essence tropicale.
## ii) Thème 2

Extraction des hydrates de carbone et des sucres fermentescibles d'aubier et de cœur d'Okoumé par les procédés de la bioraffinerie : Etude de la structure moléculaire des hémicelluloses et essai à la production d'éthanol cellulosique.

**Objectifs** : L'objectif des travaux résumés ici était de comparer les conditions de prétraitement des déchets d'aubier et de cœur d'Okoumé pour une valorisation potentielle en tant que source de production d'éthanol cellulosique et d'hémicelluloses valorisables dans le domaine de l'emballage. La connaissance du comportement de chacun de ces déchets vis-à-vis de la température et de la concentration en acide, ainsi que la nature des sucres simples libérés après hydrolyse enzymatique des pâtes partiellement délignifiées au procédé Organosolv par *Trichoderma reesei* (Safou Tchiama et al. 2016a) figuraient parmi les objectifs de ces études. Ainsi, la production de bioéthanol cellulosique à partir d'un procédé de prétraitement crédible et application à l'échelle industrielle a été proposée. Ce procédé porte sur : (1) l'optimisation du prétraitement d'explosion à la vapeur, (2) la conversion du bois prétraité en éthanol par hydrolyse enzymatique suivie d'une fermentation des sucres simples en éthanol. Bien que le polymorphisme de la cellulose et la structure moléculaire de la lignine d'Okoumé aient été étudiées et discutées dans nos travaux antérieurs (Ngwa Obame et al. 2019 ; Safou Tchiama et al. 2017a, 2017b, 2018, 2019) les hémicelluloses de ce bois riche en résine restent mal connues. Ainsi, la structure moléculaire et morphologique des hémicelluloses de cette essence sera élucidée par RMN 2D (HSQC), IRTF et HPLC. Une valorisation des chaines d'hémicelluloses d'Okoumé en films d'emballage sera proposée.

**Méthodologie** : Un plan d'expérience a été réalisé dans cette étude. Il a consisté à délignifier partiellement les fibres de bois par extraction de la lignine par le procédé Organosolv qui se déroule sous pression réduite en utilisant un mélange éthanol/H₂SO₄ dans une échelle de concentration en acide variant de 0, 1 et 2% et pour des températures T pouvant prendre les valeurs de 160, 185, et 210°C qui constituent les points du système. Les triplets de points ([H₂SO₄], T, KL) ont ensuite été traités par le logiciel JMP®. Les pâtes de sciures partiellement délignifiées ont ensuite subi une hydrolyse enzymatique par *Trichoderma reesei*. La nature des sucres neutres et le taux d'acides uroniques contenus dans les hydrolysats ont été déterminés par HPLC. Une étape d'extraction des hydrates de carbone par la technique d'explosion à la vapeur ou Steam Explosion (SE) à partir des biomasses imprégnées dans l'eau ou une solution diluée d'H₂SO₄ de concentration variable a été réalisée. Les paramètres du procédé d'explosion à la vapeur (granulométrie, la pré-imprégnation acide ou neutre, temps de séjour et température) ont été optimisés pour augmenter les rendements en glucose, xylose notamment. L'impact du procédé sur la libération des sucres potentiellement inhibiteurs de l'activité enzymatique dans le milieu a également été étudié. Le contrôle de la capacité d'hydrolyse enzymatique des
pâtes cellulosiques a ensuite été mené afin de définir les conditions de conversion optimales de la cellulose en glucose. Enfin, la fermentation en éthanol par *Saccharomyces cerevisiae* a été étudiée.

Les hémicelluloses natives de l'aubier d'Okoumé ont été extraites selon la procédure quantitative habituelle qui consiste en une délignification des biomasses par le chlorite de sodium. Deux autres voies d'extraction qui aboutissent à de faibles teneurs en hémicelluloses présentant l'avantage d'être peu modifiées par les traitements chimiques ont été utilisées. La première étape est basée sur la dissolution des hémicelluloses de l'holocellulose dans une solution de diméthylsulfoxyde (DMSO) à 60%, alors que la deuxième fait appel à la SE réalisée sur 50g d'aubier d'Okoumé préalablement séchés et imprégnés au ratio 1/7 (w/v) dans de l'eau distillée. Dans ce procédé, la sciure est traitée avec de la vapeur à 170°C pendant 10 minutes avant la décharge explosion. La suspension est récupérée et filtrée. Les hémicelluloses sont récupérées par précipitation par ajout de 4 volumes d'éthanol puis dialysée et lyophilisée.

**Résultats** : Le traitement Organosolv a montré une variabilité entre les teneurs en lignine et les températures d'obtention optimale de ce polymère dans l'aubier et le bois de cœur d'Okoumé (Fig. 10). Ces résultats qui ont été abondamment discutés dans nos travaux antérieurs (Safou Tchiama et al. 2016a) ont montré que le bois de cœur nécessite une température de 160°C pour produire une 19,46% de lignine, alors qu'il faut porter le réacteur à 185°C pour obtenir 18,10% de lignine chez l'aubier.

Ce résultat fait apparaître une différence de comportement de ces substrats face à la chaleur. Par ailleurs, l'hydrolyse enzymatique des pates prétraitées montre une teneur équivalente en sucres fermentescibles chez les bois. Elle de 0,125g/L pour le bois de cœur et de 0,126g/L pour l'aubier. Enfin, une susceptibilité de ces deux matériaux face à la température a été confirmée par la nature des sucres neutres libérés qui varie en fonction de la température de prétraitement. Dans le cas de l'aubier prétraité à T=160°C et [H₂SO₄]=0%, la série de sucres simples est la suivante : Ara < Gal < Xyl < Man < Glu<fnref n="3" />. Lorsque cette température augmente à 185°C, pour [H₂SO₄]=0% et la série de sucres libérés par l'aubier devient : Ara < Gal < Xyl < Man < Glu. Un comportement similaire a été observé chez le bois de cœur. Par ailleurs, l'étude de « l'hydrolysabilité » enzymatique des pâtes cellulosiques issues de l'explosion à la vapeur par *T. reesei* a permis de définir les conditions de conversion optimale de la cellulose d'Okoumé en glucose ; elles correspondent aux paramètres suivants : T=210°C, t=5min et [H₂SO₄]=0,25% (m/m). Ces conditions expérimentales sont aussi favorables à la fermentation du glucose en éthanol par *Saccharomyces Cerevisiae* (Ngwa Obame et al. 2019b).

<footnote n="3">³ Ara: arabinose, Gal: galactose, Glu: glucose, Man: mannose, Xyl: xylose.</footnote>
<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>**Figure 10.** Rendements totaux en sucres neutres obtenus après hydrolyse enzymatique des pâtes des bois de cœur (HW) et d'aubier (SW) à 160°C≤T<210°C et 1%≤[H₂SO₄]≤2%. R0 (T=25°C; [H₂SO₄]=0%) est la réaction pur laquelle l'hydrolyse enzymatique a été réalisée sur le cœur et l'aubier non prétraités. D'après Safou Tchiama et al. (2016a).</figcaption></figure>

Cependant, l'analyse des fractions liquides issues de la SE de l'aubier d'Okoumé a montré une prédominance du xylose suivi du glucose et du mannose (Man < Glu < Xyl), alors que les extraits issus du DMSO sont majoritairement constitués de glucose, xylose et mannose (Man < Xyl < Glu). Ces résultats qui ont été discutés en détail dans les travaux de Mougnala Moukagni et al. (2019) ont montré que l'explosion à la vapeur produit des hémicelluloses de poids moléculaire plus faible (22816 Da) que celles obtenues dans le DMSO (29752 Da). Les analyses RMN 2D (HSQC) et IRTF ont permis d'identifier pour la première fois le squelette principal des hémicelluloses de l'aubier d'Okoumé qui est de type xylopyranosyl porteur de groupes acides 4-O-methylglucuroniques avec des résidus mannosyl et glucosyl. La présence de groupements acétyles sur les atomes d'oxygène en position 2 (O₂) et/ou 3 (O₃) du cycle anhydroglucose a également été notée (Fig. 11).

**Perspectives** : Les résultats de ces travaux ont montré que les déchets d'aubier et de cœur d'Okoumé génèrent une quantité équivalente de sucres fermentescibles. La nature des sucres issus de l'hydrolyse enzymatique de ces deux biomasses pré-délignifiées par le procédé Organosolv varie en fonction de la température (T=160°C ou 185°C) pour des particules prétraitées dans l'eau sans acide. L'étude préliminaire de la structure moléculaire des hémicelluloses d'Okoumé issues de l'explosion à la vapeur révèle que ces hémicelluloses sont un mélange de glucuronoxylanes acétylés et de glucomannanes.
<figure><img src="image_12.png" /></figure>

**Figure 11** : RMN 2D HSQC des hémicelluloses de l'Okoumé extraites au DMSO (a), et par explosion à la vapeur (b). X: xylose; M: mannose; G:glucose; U: 4-O-méthyle-β-D-glucuronique; AC: acétyl. D'après Mougnala Moukagni et al. (2019).

Cependant, une détermination plus précise de la structure moléculaire et de la nature des oligomères d'hémicelluloses d'Okoumé nécessitent la mise en œuvre d'analyses plus poussées faisant intervenir des réactions de méthylation/perméthylation. L'examen des fragments de chaines obtenues pourrait se faire par Maldi-ToF.

Les essais de production de films d'emballage à partir des hémicelluloses d'Okoumé n'ayant pas conduit à des films dotés d'une bonne esthétique visuelle (couleur allant du brun au noir sombre), cette piste que nous avions explorée au cours du stage de Master 2 Recherche de Mougnala Moukagni (2018) a été abandonnée au
profit de la production de biogaz à partir de ces hydrates de carbone amorphes. Cette approche est actuellement développée dans le cadre d'une thèse de doctorat dirigée au LERMAB par le Pr Nicolas Brosse.

### iii) Thème 3

**Extraction et caractérisation des tanins et des composés phénoliques, formulation des colles et élaboration des matériaux composites à partir des déchets des industries du bois.**

**Objectifs** : Il s'agissait dans ce travail d'approfondir la réflexion sur la connaissance de la structure moléculaire des bois tropicaux d'Afrique en examinant la structure moléculaire des composés extractibles dominés par les phénols et polyphénols riches d'une diversité d'applications. Ainsi, nous nous sommes intéressés dans cette thématique à la valorisation des composés extractibles dits de faible poids moléculaire présents dans les déchets d'écorce, d'aubier et de cœur de deux essences tropicales d'intérêt industriel pour le Gabon : *Khaya ivorensis* (*K. ivorensis*) ou Acajou d'Afrique et l'Okoumé. La structure molécule de plus d'une vingtaine de composés phénoliques de *K. ivorensis* a été déterminée pour la première fois (Bikoro Bi Athomo et al. 2021) alors que les dosages quantitatifs avaient déjà été réalisés et la structure moléculaire des tanins d'écorce et du xylème de *K. ivorensis* (Bikoro Bi Athomo et al. 2018a, 2018b, 2019a, 2019b, 2019c, 2020) et d'Okoumé (Engozogho et al. 2020a, 2020b, 2019a) discutée par Maldi-ToF, IRTF et RMN 1D et 2D. Le potentiel des déchets de ces bois en tant que source de molécules « biosourcées » valorisables dans le domaine des *colles ou des adhésifs verts* pour la formulation des panneaux de particules biocompatibles est discuté présenté ici.

**Méthodologies** : Les écorces, l'aubier et le bois de cœur de Khaya et d'Okoumé ont été collectés à partir des bois provenant des forêts naturelles de différentes origines du Gabon. Les tanins ont été extraits par macération à froid dans un mélange acétone/eau (7:3, v:v) pendant 3h. La teneur en polyphénols a été calculée par la méthode de Folin-Cioccalteu, la proportion de tanins condensés a été déterminée par le dosage de proanthocyanes et d'anthocyanes. La structure moléculaire des composés phénoliques de faible poids moléculaire de Khaya a été déterminée par HPLC et la chromatographie liquide couplée à la spectroscopie de masse (LC-MS).

Les propriétés de durcissage de la résine tanins/hexamine ont été étudiées par TMA (analyse thermomécanique) en examinant la rigidité des joints de colle en fonction de la température. La qualité de la liaison, la reprise en eau, la résistance au cisaillement et la stabilité thermique (TG, DSC) des colles et des tanins ont été contrôlées. La réactivité des tanins d'écorce et de xylème avec l'hexamine a été analysée par IRTF et RMN¹H.
**Résultats** : L'analyse de la composition chimique des extraits d'écorce, d'aubier et de cœur de Khaya par HPLC-MS a permis de mettre en évidence pour la première fois dans cette essence, la présence de 22 composés phénoliques et dérivés. Ces composés ont été élués par deux méthodes qui diffèrent selon leur gradient d'élution tel que décrit par Bikoro Bi Athomo et al. (2021). La méthode 1 dont la phase mobile est le mélange méthanol/eau/acide formique a permis d'identifier les composés de masse m/z<300 Da dans le mode [M+H]⁺, 8 de ces composés n'ont jamais été décrits dans le bois de *K. ivorensis*. Nous n'avons pas noté de variabilité intra-arbre en ce qui concerne les composés extraits par cette méthode ; tous ces composés absorbent entre 205 nm et 310nm (λmax) qui est la zone typique des phénols et des tanins. On note ainsi la présence de résorcinol (m/z=124 D), d'acide p-hydroxybenzoate+3H résorcinol (m/z=234 D) et de trihydroxyflavane (m/z=259 D) dans les extraits de Khaya. Le 4,5-dihydroxycyclohex-1-ène carboxylate (m/z 159, [C₇H₁₁O₄+H]⁺) a été élué dans les extraits d'écorce et d'aubier ; ce composé qui a une similitude structurale avec l'acide chorismique qui inhibe l'activité enzymatique de la chorismate mutase pourrait constituer un composé à haute valeur ajoutée pour *K. ivorensis*.

14 nouveaux composés ont été identifiés par la méthode 2 dont la phase mobile est le système méthanol/eau. A l'exception du mannitol et du résorcinol, les deux méthodes d'extraction éluent des composés différents, et on observe une forte variabilité intra-arbre entre l'écorce, l'aubier et le cœur de Khaya dans la méthode 2. Des composés d'intérêt ont été identifiés dans l'écorce, il s'agit en particulier du 3,5-diméthoxycinnamic acid (m/z 209, [C₁₁H₁₃O₄+H]⁺) qui a des propriétés répulsives contre les insectes herbivores. De plus, l'écorce de Khaya contiendrait de l'isoquercitrin-7-O-p-hydroxy acide benzoïque. L'identification de ce composé suggère la présence dans l'écorce de *K. ivorensis*, de flavanes glycosylés aux propriétés antiradicalaires. D'autres composés ayant des propriétés biologiques d'intérêt (anticancérigène, antidépresseur...), mais apparaissant à l'état de traces ont été identifiés dans les extraits méthanol/eau de Khaya. Ces résultats publiés récemment (Bikoro Bi Athomo et al. 2021) sont en accord avec les résultats présentés par Bikoro Bi Athomo et al. (2018b) qui signalaient déjà la présence de tanins condensés, hydrolysables et des fragments d'acide benzoïque dans les extraits de *K. ivorensis*.

La présence de tanins dans l'écorce de Khaya a été confirmée par les dosages quantitatifs qui ont montré que l'écorce de cet Acajou d'Afrique prélevé au Gabon a une teneur en tanins de 28 mgEcya/g ; ce qui en fait un bois plus riche en tanins que l'écorce de pin maritime qui est l'une des sources de tanins pour l'industrie des colles et des adhésives en Europe. Des teneurs appréciables en tanins ont aussi été aussi observées dans l'aubier et le duramen de *K. ivorensis*, ce qui renforce le potentiel de cette essence en tanins à fort potentiel industriel. L'analyse Maldi-ToF a permis de déterminer la structure moléculaire des tanins condensés de *K. ivorensis* ; c'est un mélange en proportion variable de fisétinidine, gallocatéchine et robitinidine. La présence d'un hexamère de masse 1578,9 Da composé d'une fisétinidine, d'une
trihydroxyflavane, de 3 dihydroxyflavanes et de deux glycosyles de type mannose a été proposée (Fig. 12).

Comparativement aux résultats obtenus sur l'écorce de *K. ivorensis*, les teneurs en tanins de l'aubier et du cœur de Khaya ne présentent pas de différences inter-arbre significatives (p>0,05) alors que la teneur en tanins des bois collectés de façon aléatoire suggère l'existence d'une variable intra-arbre (p<0,05) de la teneur en tanins chez Khaya (Bikoro Bi Athomo et al. 2019c). Toutefois, ces données qui présentent une tendance sur la distribution des tanins dans le bois de Khaya méritent d'être approfondies par un plus grand échantillonnage. Les études de Maldi-ToF ont montré que la structure moléculaire des tanins d'aubier et de cœur de Khaya ne présente pas de différences majeures, mais les intensités relatives des pics (m/z) des tanins du cœur montrent que cette partie du bois est la plus riche en certains composés identifiés. Il s'agit notamment des composés de la zone 800 < m/z < 2000. Comme nous l'avions signalé pour l'écorce (Bikoro Bi Athomo et al. 2018a ; l'aubier et le cœur de Khaya sont composés de monomères de fisétinidine (A), de gallocatéchine (D) et de trihydroxyflavanes (F). La présence des composés phénoliques A et F dans les extraits de tanins de Khaya a été confirmée par LC/MS et HPLC (Bikoro Bi Athomo et al. 2021), alors que les monomères libres de catéchine (C) n'ont pas été identifiés dans ce bois. Les plus longues chaines de tanins condensés non glycosylés (gly) sont composés de pentamères de fisétinidine (m/z=1365 Da) et de gallocatéchine (m/z=1215 Da). Un hexamère de trihydroxyflavane a été détecté dans ces tanins (m/z=1539). Signalons que des tanins condensés porteurs d'unités glycosyles (1 à 6) ont été identifiés aussi bien dans l'aubier que le cœur de Khaya, l'une des plus longues d'entre elles notée A₂C₁Gly₆ (m/z=1490 Da) serait portée par un trimère de deux fisétinidines et d'une catéchine.

Les données ci-dessus confirment la présence de tanins condensés dans le bois de Khaya ; ces polymères seraient associés à quelques fractions de tanins hydrolysables représentés par l'acide gallique (E) de masse 170 Da. Mais l'existence d'esters de tanins condensés portant des unités E (A₁D₁E₁) a aussi été identifiée chez ce bois.

Toutefois, la présence des bandes à 1519-1514 et 1451-1455 cm⁻¹ dans les spectres IRTF de ces tanins confirment bien que les tanins d'aubier et de cœur de Khaya sont condensés. L'examen de l'intensité des bandes prouve aussi que le cœur de Khaya est plus riche en tanins condensés, la force de la bande à 1731 cm⁻¹ indique que cette partie serait plus riche en motifs de tanins hydrolysables.

En ce qui concerne l'Okoumé, les teneurs en extractibles d'écorce, d'aubier et de cœur en provenance des massifs forestiers de Nzamaligué (proche de Libreville) et Milolé (sud-est) et solubles dans les solutions alcaline de NaOH chauffées à 80°C ne présentent pas de différences significatives (p>0,05) (Engozogho et al. 2019a), alors que les teneurs en extractibles solubles dans les échantillons d'Okoumé prélevés à Mitzic (nord) varient entre l'écorce, l'aubier et le cœur d'Okoumé (p<0,05). Toutefois, des analyses plus fines effectuées sur les échantillons de Nzamaligué ont montré l'existence d'une variabilité intra-arbre de la teneur en phénols
totaux de l'Okoumé (p<0,05) qui évolue comme suit : écorce (6±0,4%) > aubier (2±0,8%) > cœur (0,7±0,1%) (Engozogho et al. 2020b).

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>Fisétinidine (A)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>Catéchine (C)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_15.png" /><figcaption>Gallocatéchine (D)</figcaption></figure>

(a)

<figure><img src="image_16.png" /></figure>

(b)

**Figure 12.** Quelques monomères de base de tanins condensés (a). Structure moléculaire d'un trimer de tanins condensés 3-O-glycosylé d'écorce de *K. ivorensis* (b). D'après Bikoro Bi Athomo et al. (2018a, 2019c).

Signalons que la teneur en phénols du cœur que nous avons trouvée dans cette étude est en accord avec celle publiée par Mounguengui et al. (2016) qui est de 0,64 ±0,05%. La teneur en pro-anthocyanidines varie aussi de façon significative entre les trois parties du bois (p=0,01). La distribution obtenue montre que
l'écorce (4,2±0,4%) est la partie la plus riche en tanins condensés par rapport à l'aubier (0,5±0,1%) et au cœur (0,2±0,2%). La proportion de tanins de l'écorce d'Okoumé en font une source potentielle de tanins commercialisables du fait sa forte teneur par rapport au pin maritime (0.28%) (Chupin et al. 2015) qui est l'une des sources de tanins vendus dans le monde.

La caractérisation des tanins (acétone/eau) par LC-MS et Maldi-ToF a montré que les monomères de base des polyphénols d'écorce d'Okoumé ne sont différents de ceux de l'aubier et du cœur (Engozogho et al. 2020a), ils sont composés de fisétinidine, gallocatéchine et de trihydroxyflavanes ; cette composition est la même que celle de *K. ivorensis*.

De plus, les analyses Maldi-ToF des tanins condensés d'Okoumé ont mis en évidence la présence d'unités glycosyles sur l'oxygène en position 3 (-O₃-) du cycle flavane. Quelques motifs de tanins hydrolysables tels que les dimères de dihydroxy ou de trihydroxyfavan-3-benzoate ont été identifiés dans les tanins d'écorce.

<figure><img src="image_17.png" /><figcaption>**Figure 13.** Structure de tanins condensés de l'écorce d'Okoumé liés à une chaîne d'unités glycosides (2xFisétinidine-1xGallocatéchine-Glyn), avec $1 \le n \le 10$ et Gly: glucose, mannose ou galactose (a). Oligomère de tanins condensés d'aubier d'Okoumé possédant une chaîne constituée de 1 à 6 unités glycosyles (b). D'après Engozogho et al. (2020a, 2020b).</figcaption></figure>

De plus, la FTIR a aussi confirmé la présence d'une bande caractéristique des C=O autour de 1704 cm⁻¹ chez les tanins d'Okoumé (Engozogho et al. 2020a, 2020b). Des unités glucanes (1111 cm⁻¹) et mannanes (975 cm⁻¹) ont été identifiés par IRTF chez les tanins d'écorce, ce qui suggère la présence de chaines
d'oligosaccharides liées aux tanins condensés d'écorce. La présence d'un trimère de 2xfisétidinine-1xgallocatéchine lié à 10 unités glycosyles a été identifiée dans les extraits acétone/eau de l'écorce (Fig. 13a).

Mais la caractérisation de la structure moléculaire des oligomères de tanins d'aubier et de cœur d'Okoumé par Maldi-ToF n'a pas montré de différences notables. Toutefois, les fortes intensités relatives des pics de l'aubier (800-2000 Da) présentent dans l'écorce, une série consécutive de 162 Da qui suggère la présence d'une forte proportion d'oligomères de tanins condensés glycosylés dans cette partie du bois d'Okoumé. Ces oligomères seraient constitués de 2xgallocatéchines et d'une catéchine liées à six unités glycosyles (Fig. 13b), alors que celui de l'écorce posséderait 10 unités glycosyles (Fig. 13a).

Il est toutefois intéressant de signaler que les tanins condensés de l'écorce de *K. ivorensis* (Fig. 12b) sont moins glycosylés que ceux de l'Okoumé dont la longueur de la chaine de polysaccharide varie de 6 à 10 unités glycosyles (Fig. 13).

D'autre part, le pouvoir collant des tanins d'Okoumé et de Khaya a été évalué à partir des réactions de condensation avec le formaldéhyde. Nous avions trouvé que les tanins d'Acajou ont un index de Stiasny (SI (%)) situé dans l'intervalle $73\pm11 < SI < 93$ (Bikoro Bi Athomo et al. 2018a), alors que ceux d'Okoumé sont tels que $53\pm11,6 < SI < 83\pm11,6$ (Engozogho et al. 2019a). Les analyses statistique effectuées ont permis de noter qu'il n'y a pas de variabilité intra-arbre (p>0,05) de SI chez Khaya, alors que les indexes de Stiasny des tanins de Nzamaligué suggèrent l'existence d'une différence de pouvoir collant entre l'écorce et le cœur d'Okoumé (p<0,05) (Engozogho et al. 2019a). De plus, les SI obtenus dans cette étude sont en général supérieurs à la valeur minimale requise (65%) pour la formulation d'adhésifs de qualité supérieure. Ainsi, les déchets d'écorce, d'aubier et de cœur de *K. ivorensis* et d'Okoumé peuvent être considérés comme des sources de tanins à fort potentiel industriel, car ses SI sont dans le même ordre de grandeur de ceux du quebracho qui est aujourd'hui l'une des sources de tanins commercialisés dans le domaine de la chimie fine.

Le contrôle de la stabilité thermique des tanins étant un facteur majeur dans la détermination de leur potentiel pour la formulation d'adhésifs à base de tanins de bois tropicaux, nous avons examiné le comportement thermique de ces polyphénols. Nous avons noté une forte similarité entre les températures maximales de deuxième dégradation des tanins d'écorce et d'aubier d'Okoumé ($T_{max}^2 \sim 245°C$); ce résultat est en accord avec la proximité de leurs pouvoirs collants (index de Stiasny) et de leurs structures moléculaires identifiées par Maldi-ToF, alors que les tanins du bois de cœur de ce bois d'Afrique Centrale riche en résine seraient plus stables, avec une $T_{max}^2 \sim 256°C^{33}$. Celles de Khaya sont telles que $245 < T_{max}^2 < 261$. Cette zone de température qui correspond à la dégradation des tanins condensés ne présente pas de différences intra-arbre chez l'Acajou. Toutefois, ces valeurs supérieures à celles du quebracho ($T_{max}^2 = 240°C$), elles
témoignent de la meilleure stabilité thermique des tanins d'Acajou et d'Okoumé par rapport à ceux du québracho, du mimosa et du pin maritime qui ont des températures de début de dégradation de 145, 146 et 130°C, respectivement. Cette tendance est confirmée par les études en DSC qui ont montré des différences notables concernant les températures de dégradation des tanins d'aubier et de cœur de Khaya (120 < T < 133) d'Acajou et d'Okoumé (132 < T < 157) qui seraient en effet plus stables que ceux du québracho dont la température de changement de phase est de 126°C.

**Perspectives** : Les résultats présentés dans cette thématique ont permis d'observer une distribution différente des tanins entre les bois de *K. ivorensis* et d'Okoumé en particulier. Ils ont fait l'objet de plusieurs communications dans des actes de colloques (Bikoro Bi Athomo et al. 2017 ; Engozogho et al. 2017, 2018). La teneur en polyphénols ne présenterait pas de variabilité intra-arbre chez l'Acajou alors qu'elle varierait dans le bois d'Okoumé. La teneur en tanins de ce bois présente une variabilité inter-zone. Toutefois, les monomères des extraits de tanins de ces bois sont identiques, ce sont : la fisétinidine, la gallocatéchine et la trihydroxyflavane. Ces tanins contiennent une diversité d'oligomères glycosylés dont la structure moléculaire varie sensiblement de l'écorce vers le cœur, au sein d'une essence, et entre les deux essences étudiées. Le contrôle des propriétés collantes et de la stabilité thermique de ces tanins les situent dans la gamme des tanins à fort potentiel pour les produits de haute qualité. Cependant, un contrôle de la capacité de réticulation de ces tanins avec un durcisseur comme l'hexamine qui figure aujourd'hui parmi les molécules prometteuses pour la production d'adhésifs à faible émission de formaldéhyde constitue une étape nécessaire à la validation de leur potentiel collant. La mise en œuvre et le contrôle des propriétés adhésives des tanins de bois tropicaux/hexamine pourraient apporter des éléments d'appréciations pour une éventuelle substitution des colles mélamine/urée/formol utilisées pour la fabrication des contre plaqués d'Okoumé, mais qui ne répondent plus aux normes d'émission du formaldéhyde de la zone Europe et Amérique notamment. De plus, la présence d'une forte proportion de tanins condensés et d'une diversité de composés glycosylés dont l'activité biologique reste à élucider constituent une opportunité de valorisation des extraits de ces bois tropicaux comme source de molécules antifongiques pour la protection du bois, ou comme insecticides/pesticides pour la préservation des agro-ressources. Cette possibilité d'utiliser les extraits du genre Khaya est renforcée par les résultats de Ndjongaïbe (2015) qui mirent en évidence des propriétés pesticides et insecticides des extraits d'écorce de *K. senegalensis* contre les pucerons du genre *Acyrthosiphon pisum* (*A. pisum*) qui ravagent les feuilles de laitue dans la zone d'Orléans en France.
#### iv) Thème 4

**Contrôle de la qualité de collage des adhésifs à base de tanins de bois tropicaux/hexamine : Essai à la valorisation des extraits de tanins de *K. ivorensis* et d'Okoumé.**

**Objectifs** : Après avoir déterminé les teneurs, les structures moléculaires et étudié le comportement des tanins d'écorce et du xylème d'Acajou et d'Okoumé face à la chaleur, il convient de contrôler non seulement la réactivité chimique, mais aussi les propriétés physiques et mécaniques des adhésifs tanins-hexamine de ces deux essences. La mise œuvre de ces adhésifs dits biosourcées pourrait constituer une alternative à l'utilisation de colles à base d'urée formol dans l'industrie du contreplaqué au Gabon dont les produits sont aujourd'hui prohibés sur le marché international. Les résultats présentés dans cette thématique ont été largement discutés dans les travaux d'Engozogho Anris et al. (2020c) et Bikoro Bi Athomo et al. (2020) portant sur deux substrats: l'écorce d'Okoumé prélevé sur des bois d'origine diverses du Gabon (Nzamaligué dans la province de l'Estuaire proche de Libreville, Milolé au Sud-Est et Mitzic au Nord), alors que les tanins de Khaya ont été extraits sur l'écorce et le xylème d'Acajou échantillonnés à Mitzic. Le choix de l'hexamine comme durcisseur est motivé par son usage dans les formulations d'adhésifs biosourcés sans émission de formaldéhyde. Ainsi, les caractéristiques des résines élaborées dans cette étude ont été évaluées sur des plaquettes de pin sylvestre, et comparées aux données de la littérature au regard des standards européens.

**Méthodologie** : Les substrats ont été broyés et tamisés à un diamètre de 1 mm, séchés à 105°C sous étuve à vide pendant la durée nécessaire. Les tanins ont été extraits par un procédé semi industriel constitué de 0,25% NaOH/0,25% NaHSO₃/0,25% Na₂SO₃ dans le rapport sciure/eau approprié et chauffé. Les propriétés de durcissage de la résine ont été étudiées par TMA (analyse thermomécanique) en examinant la rigidité des joints de colle en fonction de la température. La qualité de la liaison, la reprise en eau, la résistance au cisaillement, et la stabilité thermique (TG, DSC) des colles ont été contrôlées. La réactivité entre les tanins et l'hexamine a été étudiée par IRTF et RMN 1D/2D.

**Résultats** : Les résultats de cette étude n'ont pas révélé de différences significatives entre les modules d'élasticité (MOE) des colles élaborées à partir des tanins d'Okoumé prélevés dans les trois zones d'étude (p>0,05) (Fig. 14). Toutefois, les valeurs moyennes des MOE des adhésifs d'écorces d'Okoumé sont telles que $3681 < MOE (MPa) < 3971$, elles sont supérieures à celle du Pin maritime (3744 MPa). Ce résultat préfigure de meilleures propriétés pour les joints de colle d'adhésifs à base de tanins d'écorce d'Okoumé. Par ailleurs, les forces de rupture apparentes ont montré que ces adhésifs remplissent les conditions de la norme EN 314-2. De plus, les adhésifs à base d'Okoumé ont des températures de début de polymérisation comprises entre 50 et 100°C, elles se situent dans la gamme de températures du pin maritime (Tondi et al. 2008 ;
Navarette et al. 2010). Les études en DTG ont montré que les adhésifs à base des tanins d'Okoumé ont des températures de troisième dégradation $T_{max}^{d3} > 310^{\circ}C$ qui en font des adhésifs plus stables que l'urée formol (UF).

<figure><img src="image_18.png" /><figcaption>**Figure 14.** Analyse thermomécanique (ATM) des panneaux de particules de bois préparés avec l'adhésif tanin d'Okoumé-hexamine. Comparaison des modules d'élasticité (MOE) élaborés à partir de plusieurs tests de laboratoire des extraits de bois de différentes origines. Nz1 : Nzamaligué 1, Nz2 : Nzamaligué 2, Mil : Milolé, Mit : Mitzic. D'après Engozogho et al. (2020c).</figcaption></figure>

Par ailleurs, les résultats de la DSC présentés nous ont permis de constater qu'il existe aussi une variabilité entre les adhésifs à base de tanins d'Okoumé. Ceux de Milolé et Mitzic ne commencent à se dégrader qu'à partir de 215 et 216°C, respectivement. Ces données qui témoignent d'une meilleure résistance à l'oxydation des tanins de ces deux régions par rapport à ceux de Nzamaligué situent les adhésifs à base d'Okoumé dans la même zone de performance que ceux du mimosa.

Cette bonne résistance thermique pourrait être attribuée à la forte réticulation entre les tanins d'Okoumé et l'hexamine, tel que révélé par la disparition de la bande à 975 $cm^{-1}$ en IRTF (Engozogho et al. 2020c). La forte réactivité de ces tanins avec l'hexamine a été corroborée par la présence dans le spectre RMN $^{1}$H du pic caractéristique de l'association tanin-hexamine à 4,5 ppm.

Une analyse comparative de l'intensité des bandes IRTF des adhésifs obtenus à partir de l'écorce, de l'aubier et du cœur d'Acajou a montré une forte réduction de l'absorbance à 3700-300 $cm^{-1}$ chez le cœur. La baisse de l'intensité de cette bande typique des OH des noyaux aromatiques suggère une meilleure réactivité entre l'hexamine et les tanins du cœur d'Acajou.
<figure><img src="image_19.png" /></figure>

<figure><img src="image_20.png" /><figcaption>**Figure 15.** Spectres infrarouges des résines tanins d'écorces d'Okoumé issus de trois biotopes du Gabon (a) (Engozogho et al. 2020c) et de cœur de *K. ivorensis* de Mitzic (b) (Bikoro Bi Athomo et al. 2021).</figcaption></figure>

L'ordre de réactivité suivant a été trouvé : cœur > aubier > écorce. Par ailleurs, la réactivité des tanins du cœur d'Acajou semble être supérieure à celle de l'écorce d'Okoumé dont l'examen qualitatif de l'intensité de la bande à 3700-300 cm⁻¹ montre une baisse moins importante que celle constatée chez le cœur d'Acajou (Fig. 15).
Toutefois, la réactivité des tanins d'aubier et de cœur d'Acajou semblent proche malgré une réactivité préférentielle pour le cœur. Cette proximité pourrait trouver son origine dans les fortes similitudes entre les structures moléculaire de leurs tanins caractérisés par Maldi-ToF et RMN 2D (HSQC) (Bikoro Bi Athomo et al. 202). Ces résultats qui méritent d'être confirmés sur un échantillon plus important suggèrent toutefois que la structure moléculaire des tanins d'écorce d'Acajou est différente de celle du xylème (aubier et duramen). Toutefois, la HSQC a permis de confirmer la meilleure réactivité des tanins de cœur dont les pics caractéristiques des liaisons C-C qui se forment préférentiellement entre les C<sub>6</sub>, C<sub>2</sub>' et C<sub>5</sub>' des tanins (Fig. 15) et l'intermédiaire méthylène aminoimino (CH<sub>2</sub>=N-CH<sub>2</sub><sup>+</sup>) de l'hexamine (Fig. 16) sont les plus intenses (Bikoro Bi Athomo et al. 2020).

Signalons aussi que les tests thermomécaniques effectués sur des panneaux de pin sylvestre encollés avec l'adhésif à base de tanins de cœur d'Acajou ont les modules d'élasticité (MOE) les plus élevés, ils sont de 12360±4328 Mpa à 95°C; alors que les valeurs maximales des MOE de l'aubier et de l'écorce sont respectivement de 10341±2827 et 4396±1691 Mpa à 100°C. Ces MOE situent en particulier les adhésifs à base de tanins d'écorce d'Acajou au niveau de ceux du québracho. Mais les MOE de l'aubier et du cœur de *K. ivorensis* sont largement supérieurs à ceux des tanins commerciaux du québracho, ils apparaissent aussi plus élevés que ceux de l'écorce d'Okoumé. Il a été observé qu'avec un MOE≈4000 Mpa pour l'Okoumé (Engozogho et al. 2020c), les tanins d'écorce des deux bois tropicaux du Gabon étudiés ont des propriétés thermomécaniques similaires.

Cependant, les analyses en TGA ont montré que les adhésifs à base de tanins d'aubier et de cœur d'Acajou ont des $T_{max}^2$ de 229 et 237°C respectivement, contre 250°C pour l'écorce. Ces températures sont supérieures à celles des $T_{max}^2$ de l'Okoumé, quoique les tanins d'écorce de ce bois présentent des températures de troisième dégradations ($T_{max}^3$ > 300°C) (Engozogho et al. 2020c) que l'on n'observe pas chez l'Acajou.

Néanmoins, ces résultats mettent aussi en évidence une meilleure stabilité thermique des adhésifs à base de tanins d'Acajou (T>150°C) par rapport à l'UF, ce qui les qualifierait aussi pour un usage dans le domaine des adhésifs pour panneaux de particules.

**Perspectives** : Il apparaît à la lumière des résultats de cette étude que les tanins d'Okoumé et d'Acajou se réticulent fortement avec l'hexamine pour produire des adhésifs présentant des propriétés physiques et mécaniques qui les situent dans la gamme des tanins commerciaux de mimosa. Ces adhésifs ont une meilleure stabilité thermique que l'UF. Cette tendance qui n'a été observée que sur un faible échantillon d'arbres et qui mérite d'être confirmée sur un échantillon plus représentatif suggère l'existence de différences qualitatives
dans les propriétés de collage des tanins en fonction de l'origine du bois, et de sa position dans l'arbre. Cette donnée si elle est confirmée, pourrait conduire à la mise en place de circuits de tri sélectif des déchets pour une production industrielle de tanins commerciaux.

<figure><img src="image_21.png" /><figcaption>**Figure 16.** Etape de réticulation entre les tanins et l'intermédiaire méthylène aminoimino (CH<sub>2</sub>=N-CH<sub>2</sub><sup>+</sup>) de l'hexamine d'après Pichellin et al. (2006).</figcaption></figure>

Cependant, la validation d'une stratégie de production d'adhésifs dits biosourcés à base de tanins d'Okoumé et d'Acajou ou d'autre bois tropicaux au Gabon méritent des études plus poussées et qui intègrent des approches économiques des coûts de rentabilité.

Par ailleurs, la maîtrise des réactions chimiques qui gouvernent les mécanismes de réticulation entre les tanins des bois étudiés et l'hexamine devront faire l'objet d'études supplémentaires en spectroscopies moléculaires (RMN 1D et 2D), chromatographies (HPLC, LC-MS...) pour mieux discriminer entre la structure moléculaire des tanins d'écorce et du xylème au sein duquel l'aubier et le duramen contiendraient des tanins de structures moléculaires très proches.
Enfin, les propriétés observées ici doivent être contrôlées sur des panneaux d'Okoumé afin de juger
des possibilités de transfert de ces résultats vers la fabrication des contreplaqués éco-compatibles et sans
émission de formaldéhyde. Ces contrôles pourront compléter les résultats prometteurs que nous avons obtenus
sur les composites à base de poudres d'Okoumé (Engozogho et al. 2019b) et d'Acajou (Bikoro Bi Athomo et
al. 2019d).

v) **Thème 5**

Variabilité des propriétés anatomiques, pollution et qualité du bois : Cas
des bois des forêts de la République Démocratique du Congo et de la
Mangrove du Gabon.

**Objectifs** : L'objectif des travaux discutés dans cette thématique était d'étudier la variabilité de la structure anatomique et des propriétés physiques des bois de *Khaya anthotheca* (K. anthotheca) issus de deux biotopes de la République Démocratique du Congo (RDC) afin de comprendre l'origine des différences technologiques observées dans l'usage des bois K. anthotheca issus des forêts denses humides de basse altitude et ceux des forêts de transition de moyenne altitude (Kalendi Mathé et al. 2016). Par ailleurs, la compréhension de la variabilité des propriétés anatomiques intra-arbre et inter-arbre du tronc et des racines d'Avicennia germinans (A. germinans) et de Rhizophora racemosa (r. racemosa), ainsi que l'effet de la pollution aux hydrocarbures et aux éléments traces métalliques (ETM) sur la qualité (durabilité naturelle et propriétés mécaniques) (Safou Tchiama et al. 2016b) de ces bois seront également discutées.

**Méthodologie** : Les échantillons des bois de Khaya ont été prélevés dans deux biotopes de la République Démocratique du Congo (RDC), la forêt de transition de moyenne altitude (zone 1), et la forêt dense humide de basse altitude (zone 2). La microstructure du bois ou structure anatomique (longueur, largeur épaisseur des vaisseaux, nombre de rayons/mm, nombre de vaisseaux/mm²) a été réalisée sur des tissus prélevés dans l'aubier et le duramen (externe, moyen et intérieur). Les cubes de bois ont été ramollis à chaud, sectionnés aux dimensions adéquates, imprégnés des révélateurs (bleu de méthylène, xylène) puis analysés au microscope. Les tests physiques comprenant les humidités relatives, les densités basiques et anhydrides ont été réalisés sur des blocs de bois de 80 mm³. En ce qui concerne les bois de la mangrove, des troncs des bois d'A. germinans et de R. racemosa, deux palétuviers de la mangrove de Libreville et ses environs ont été prélevés sur des sites pollués et non pollués.

Des cubes ont été débités dans l'aubier puis ramolli à chaud. Des tissus biologiques ont été ensuite découpés, trempés dans l'eau de javel puis rincés à l'eau distillée. Les tissus ainsi traités sont colorés par du bleu de méthylène. Ils sont déshydratés par une solution d'éthanol et du xylène concentré. Les paramètres
anatomiques choisis (le nombre de vaisseaux/mm², le nombre de celluloses scléreuses/mm², le diamètre des vaisseaux et le diamètre des cellules scléreuses) ont été mesurés par microscopie optique. Les effets de la pollution sur la qualité du bois ont été étudiés dans le proche infrarouge (NIRS). Les analyses statistiques ont été réalisées avec le logiciel R.

Des extractions au dichlorométhane ont été réalisées sur les sciures de bois de palétuviers en réalisant des extractions par solvant sous pression accélérées (ASE). Les structures moléculaires ont été identifiées par GC-MS. La durabilité naturelle des blocs de bois a été évaluée selon la norme CEN/TS 15083-1.

Les observations microscopiques ont été réalisées sur un microscope DM2700 M (Leica) pour les observations en épiscopie à partir de blocs de 1cm³ et sur un microscope électronique à balayage Hitachi TM 3000 sur des blocs de 5mm³. Les spectres infrarouges proches ont été réalisés sur un spectromètre Frontier (Perkin Elmer). Les extractions ont été réalisées sur des sciures de bois (180µm) dans des Soxhlets de 250mL. Les traitements d'images ont été réalisés sur le logiciel FIJI.

**Résultats** : Nous avons constaté que la structure des vaisseaux et des rayons ligneux en position radiale du bois de *K. anthotheca* des forêts de transition de moyenne altitude (zone 1) et des forêts dense humide de basse altitude (zone 2) ont une différence significative (P<0,001). Le nombre de vaisseaux/mm² et le nombre de rayons/mm sont supérieurs en zone 1 qu'en zone 2 (P<0,001); par contre leurs tailles sont inférieures en zone 1 par rapport à la zone 2 (P<0.001). Cette différence pourrait être due aux conditions de croissance de l'espèce, celles-ci sont meilleures en zone 2 qu'en zone 1. Suivant la position radiale dans le duramen, les éléments de structure évolueraient en taille et en nombre de façon croissante de la moelle vers l'aubier, à l'exception du nombre de vaisseaux/mm² qui est homogène.

En dépit de la variabilité radiale observée et de l'influence de la zone de croissance du bois de Khaya, le plan ligneux de ce bois est fixé. Aucun élément de structure examiné n'est étranger aux données anatomiques connues du plan ligneux de *K. anthotheca*. Les propriétés physiques de ce bois, c'est-à-dire l'infra densité, la densité anhydre et le retrait volumique total en position radiale dans le duramen ne présentent pas différences significatives quelle que soit la provenance du bois.

Cependant, le contrôle de la variabilité des propriétés anatomiques des bois de la mangrove a mis en évidence des différences microstructurales intéressantes entre *R. racemosa* et *A. germinans*. Les analyses ont révélé pour la première fois la présence de bandes de parenchymes et de cellules scléreuses dans le système racinaire d'A. *germinans*. Ces éléments structuraux que l'on rencontre aussi dans son tronc semblent caractéristiques des Avicenniaceae. Cependant, le nombre de bandes de parenchymes et de cellules scléreuses qui confèrent la rigidité au bois, et participent à la diffusion des substances est plus important dans les racines que dans le tronc d'A. *germinans*. Mais le diamètre des cellules scléreuses est plus grand dans le tronc que
dans les racines. Il a été observé que le nombre moyen de vaisseaux par mm² est plus élevé dans le tronc que dans les racines d'A. germinans; le diamètre des vaisseaux est plus élevé dans le tronc que dans ses racines. Par contre, chez le bois de R. racemosa, les racines et le tronc ne présentent pas aussi de différence significative du nombre moyen de vaisseaux par mm² (p<0,05) ; il apparaît aussi que le diamètre des vaisseaux du tronc est plus grand que celui des racines.

Par ailleurs, le tronc de *R. racemosa* ne présente ni de bandes de parenchymes ; ni de cellules scléreuses. Il ne possède que des canaux traumatiques qui auraient une origine pathologique ; ces canaux sont absents dans ses racines. L'étude de la variabilité inter-espèce montre que les troncs d'A. *germinans* et de *R. racemosa* ne présentent pas de différences significatives entre les diamètres moyens de leurs vaisseaux ; ils sont respectivement de 63,72±8,28 µm et de 2 62,13±7,78µm. Cependant, le tronc d'A. *germinans* contient plus de vaisseaux par mm² (17,22±6,54/mm²) que celui de *R. racemosa* (10,89±5,56/mm²). Dans les racines, on note que le nombre moyen de vaisseaux par mm² est plus abondant chez *R. racemosa* (12,09±4,85/mm²) que chez A. *germinans* (5,24±3,05/mm²) ; alors que les racines d'A. *germinans* sont constituées de vaisseaux de diamètre plus petit (47,67±11,09µm) que ceux des racines de *R. racemosa* (57,21±7,73µm). La présence d'abondantes et épaisses couches de cellules scléreuses et de bandes de parenchymes dans le tronc et les racines d'A. *germinans* pourrait expliquer la capacité de ce palétuvier à concentrer plus les métaux lourds que *R. racemosa*.

En effet, il a été observé que les racines de *R. racemosa* concentrent plus de métaux tels que le Fe, le Ni et le Cd par rapport au bois de ses tiges. Alors que le bois d'A. *germinans* concentre plus de Zn, Cu et Cr que celui de *Rhizophora* qui n'a pas de cellules scléreuses et de larges bandes de parenchyme. Les concentrations de métaux de *Rhizophora* étaient de : Zn (00,00 µg/dry wt), Cu (00,00 µg/dry wt) et Cr (11,40 µg/dry wt).

Les résultats ci-dessous montrent bien une variabilité de la capacité de stockage des ETM entre les bois de *R. racemosa* et *A. germinans*. Toutefois, les effets de la pollution (HAP et ETM) sur la qualité des bois de la mangrove qui étaient mal connus ont été évalués, les résultats associés ont été publiés comme chapitre d'ouvrage (Mabicka Iwangou et al. 2020a) et présentés à divers colloques (Mabicka Iwangou et al. 2018, 2019b). L'analyse macroscopique des échantillons a montré que la pollution cause la décoloration du bois parfait chez les deux espèces de palétuviers. Les clichés des coupes transversales de *R. racemosa* et *A. germinans* en microscopie à épiscopie ont montré que les bois exposés à une pollution urbaine présentent une diminution de la densité de vaisseaux. L'analyse statistique a montré que l'aubier de *R. racemosa* et *A. germinans* était d'avantage affecté que leur duramen (p < 0,05). Cependant, les deux essences répondent à la pollution de manière opposée : une diminution du nombre de vaisseaux a été observée chez *R. racemosa*, alors que ceux-ci augmentent chez *A. germinans*. Ces résultats ont été confirmés par des observations en
microscopie électroniques. De plus, les analyses statistiques révèlent que le diamètre des vaisseaux semble également être altéré en présence de polluants.

Afin de caractériser les altérations causées par la pollution, la densité des vaisseaux a été comptabilisée, car la densité et le diamètre des vaisseaux d'A. *germinans* peuvent varier pour s'adapter aux facteurs abiotiques (salinité, température, ...). Les comptages de vaisseaux illustrés par la Fig. 17 montrent qu'en absence de pollution, la densité vasculaire diminue avec la salinité (sites d'Oveng et Mamboumba). Les sites d'Ambowé et d'Oveng étant caractérisés par des salinités équivalentes dans l'eau, il est possible d'étudier l'effet de la pollution sur la densité de vaisseaux. La pollution n'affecte pas significativement la densité de vaisseaux chez A. *germinans* (ANOVA, p<0,05).

<figure><img src="image_22.png" /><figcaption>**Figure 17** : Effet de la salinité et de la pollution sur la densité de vaisseaux. Les barres d'erreur représentent l'intervalle de confiance à 95% ; n=19. D'après Mabicka Iwangou et al. (2019b).</figcaption></figure>

Afin de déterminer si la composition chimique des échantillons de *R. racemosa* et *A. germinans* collectés sur la station de Mamboumba diffère de celle des échantillons collectés à Ambowé, une acquisition des spectres NIRS a été réalisée sur le plan transversal. L'analyse en composante principale des données nous a permis de mettre en évidence une forte influence de la pollution sur la composition chimique du bois (Fig. 18).
La comparaison des rendements d'extraction montre que les polluants inhibent la production d'extractibles chez les deux essences de palétuviers. Chez *A. germinans*, les duramens issus de la station d'Ambowé présentent une réduction de la teneur en extractibles d'un facteur 9,5 ; 4,66 et 1,8 dans les fractions dichlorométhane, acétone et éthanol-toluène par rapport aux duramens issus de Mamboumba. De manière intéressante, ces différences sont moins marquées chez *R. racemosa*. Seule une diminution d'un facteur 2,44 a été mesurée dans la fraction éthanol-toluène.

<figure><img src="image_23.png" /><figcaption>**Figure 18** : Analyses en ACP des spectres NIRS effectués sur les échantillons de bois (aubier et duramen) collectés sur les sites de Mamboumba et Ambowé. *A. germinans* (gauche) et *R. racemosa* (droite). D'après Mabicka Iwangou et al. (2018).</figcaption></figure>

Un des extractibles les plus abondant et connu pour être présent dans les vaisseaux d'A. *germinans* est le lapachol. Il s'agit d'une molécule hydrophobe et fluorescente. Afin de vérifier si la teneur en lapachol est altérée par la pollution, des extractions utilisant le dichlorométhane ont été réalisées à partir des bois collectés sur le site pollués et non pollués. Le bois du site pollué d'Ambowé contient 3 fois moins d'extractibles hydrophobes que celui du site non pollué. Les analyses semi quantitatives effectuées en GC-MS sur la fraction apolaire ont permis d'identifier le lapachol comme extractible majoritaire de cette fraction dans le bois issu du site non pollué d'Oveng, et sa très forte diminution dans le bois issu du site pollué d'Ambowé (Fig. 19).

Finalement, les échantillons de bois d'A. *germinans* issus du site pollué et non pollué ont été soumis à un test de dégradation fongique selon la norme (CEN-TS 15083-1: 2006). Les résultats rapportés dans le tableau 3 montrent une perte de durabilité naturelle de l'aubier et du cœur issus du site d'Alénakiri pollué aux ETM et attaqués par *P. placenta*.
<table><thead><tr><th>Site d'Oveng (non pollué)</th><th>Site d'Ambowé (pollué)</th></tr></thead><tbody><tr><td><img src="" alt=" chromatogramme de GC-MS des bois d'A. germinans issus du site non pollué d'Oveng et pollué d'Ambowé. D'après Mabicka Iwangou et al. (2019b)."></td><td><img src="" alt=" chromatogramme de GC-MS des bois d'A. germinans issus du site non pollué d'Oveng et pollué d'Ambowé. D'après Mabicka Iwangou et al. (2019b)."></td></tr></tbody></table>

**Figure 19.** Chromatogramme GC-MS des bois d'A. *germinans* issus du site non pollué d'Oveng et pollué d'Ambowé. D'après Mabicka Iwangou et al. (2019b).

Les pertes de masse de ces parties du xylème d'A. *germinans* ne montrent pas d'effet de la pollution sur la durabilité naturelle de ces bois (p>0,05). Ces résultats sont à rapprocher de la diminution du taux d'extractibles discutée dans les travaux de Mabicka Iwangou et al. (2020a).

<table><caption>**Tableau 3.** Perte de masse d'aubier et de cœur d'A. *germinans* des sites pollués (Alénakiri) et non pollués (Oveng) de Libreville soumis à l'activité fongique de *Coriolus versicolor* et *Poria placenta*. D'après Mabicka Iwangou et al. (2020a).</caption><thead><tr><th rowspan="2">Experimental sites</th><th colspan="2">Mass loss (%)</th></tr><tr><th><i>P. placenta</i> (%)</th><th><i>C. versicolor</i> (%)</th></tr></thead><tbody><tr><td>Alénakiri-SW</td><td>5.6±1.9<sup>a</sup></td><td>52.4±19.5<sup>e</sup></td></tr><tr><td>Alénakiri-HW</td><td>2.2±1.0<sup>b</sup></td><td>13.9±9.1<sup>f</sup></td></tr><tr><td>Oveng-SW</td><td>15.8±9.7<sup>c</sup></td><td>43.7±12.2<sup>e</sup></td></tr><tr><td>Oveng-HW</td><td>3.5±1.6<sup>d</sup></td><td>8.7±4.3<sup>f</sup></td></tr></tbody></table>

n=12 replicates. In a column, and for the same part of the wood, means with the same letters are not statistically different at α=0.05 level of significance. With Alénakiri-SW: Alénakiri sapwood; Alénakiri-HW: Alénakiri heartwood; Oveng-SW: Oveng sapwood; Oveng-HW: Oveng heartwood

**Perspectives** : Les résultats portant variabilité de la structure des vaisseaux et des rayons ligneux en position radiale du bois de *K. anthotheca* des forêts de transition de moyenne altitude (zone 1) et des forêts dense humide de basse altitude (zone 2), du nombre de vaisseaux/mm² et du nombre de rayons/mm et de la taille des vaisseaux de ces deux zones d'études (P < 0,001, des propriétés physiques telles que l'infra densité, la densité
anhydre et le retrait volumique total en position radiale dans le duramen ne présentent pas différences significatives quelle que soit la provenance du bois. Cependant, l'examen des propriétés physiques des bois de *K. anthotheca* issus de ces deux biotopes de la RDC méritent d'être approfondi par l'augmentation de la taille de l'échantillon et de l'altitude de la zone prélèvement (> 330 m) afin d'apprécier leur incidence sur les propriétés technologiques de ce bois. De plus, le contrôle de la variabilité chimique et de son incidence sur la durabilité naturelle des bois de Khaya qui, à l'état vert présentent de vives différences de coloration justifierait l'approfondissement de ce travail d'intérêt pour la RDC en thèse de doctorat dans le cadre d'une collaboration entre l'USTM, l'Université du Graben en RDC et nos partenaires du LERMAB et de Xylomat pour apprécier l'influence du biotope sur les différences technologiques de *K. anthotheca*.

S'agissant des bois de la mangrove, nous avons aussi observé une forte variabilité anatomique intra et inter-arbre entre le tronc et la racine des bois de *R. racemosa* et *A. germinans*. Le contrôle de l'effet de la pollution sur la qualité du bois de la mangrove suggère que la pollution modifie les propriétés du bois de l'arbre sur pied.

Cependant, cette modification est fonction de la physiologie de chaque espèce de palétuvier. Les conséquences visibles de la pollution de l'écosystème de la mangrove par les ETM et les HAP sont la présence la perte de couleur du duramen due à une diminution du taux d'extractibles en particulier. Le lien entre la pollution et la perte de durabilité naturelle du bois face aux agents fongiques semblent être établi. Cependant, des études complémentaires en analyses structurales telles que la GC-MS et la LC-MS sont nécessaires pour déterminer non seulement la nature des polluants, mais aussi celle des substances moléculaires du bois affectées par la pollution.

Ces résultats qui ont montré pour la première, et de façon explicite les effets néfastes de la pollution sur la qualité des bois de cet écosystème fragile doivent être appliqués sur le système racinaire qui est la partie la plus concernée par l'accumulation des polluants dans la mangrove. Ainsi, une extension de ce travail est envisagée sur les principaux sites d'activités humaines des estuaires de Libreville, Port Gentil et Mayumba souvent pollués par les hydrocarbures et autres polluants issus de l'activité humaine. Ce travail mutualisera à nouveau les compétences de l'USTM, des spécialistes du bois du LaReVa Bois et de l'Université de Lorraine qui ont déjà apporté la preuve d'une collaboration fructueuse par la qualité des résultats obtenus dans les travaux discutés dans cette thématique.
## vi) Thème 8

### Contrôle chimique de la qualité de l'eau et santé publique : Application à deux rivières du Congo-Brazzaville, la rivière Igné et la Djoué.

**Objectifs** : Ce travail visait à analyser la qualité des eaux de la rivière Ignié situé à 45 Km de Brazzaville pour évaluer son impact sur la santé humaines et animale. Un contrôle de la teneur en minéraux majeurs a été effectué. Les paramètres physicochimiques et bactériologiques de 20 échantillons d'eau jugés bons ont été analysés et discutés dans les travaux d'Andzi Barhé et al. (2017). Une étude similaire a été réalisée sur les eaux de la rivière Djoué pour déterminer respectivement, la dose optimale de sa désinfection par l'hypochlorite de calcium (Ca(ClO)) et son traitement par floculation-coagulation (Andzi Barhé et al. 2013).

**Méthodologie** : Les eaux d'étude ont été prélevées dans la rivière Igné, à 50 cm de profondeur de la surface des eaux en évitant de piéger l'air dans les tubes de prélèvement. Les échantillons ont été maintenus à une température de +4°C avant toute analyse. Les sites de prélèvement ont été identifiés et référencés par géolocalisation à l'aide d'un GPS. Quant aux eaux de la Djoué, elles ont été prélevées sur plusieurs sites de cette rivière. Les tubes prélevés sont maintenus à +4°C dans un réfrigérateur. Les eaux à analyser sont homogénéisées avant analyse. Les éléments minéraux et les suspensions sont mesurés par colorimétrie. Le pH, la turbidité et la conductimétrie ; et le taux de solides dissouts ont été mesurés. Les paramètres physicochimiques tels que le pH, la conductivité, les solides totaux dissous, la dureté totale, la turbidité et les tests bactériologiques ont été mesurés

**Résultats** : Une forte turbidité et une coloration prononcée ont été trouvées dans les eaux de la rivière Igné. Elle possède aussi un pH moyen de 5,7 ; ce qui en fait une eau légèrement acide. De fortes contaminations en $NO_2^-$, $Cd^{2+}$, $Pb^{2+}$, Fe, $Cr_{tot}$, $Cr_{(VI)}$ ont été trouvées dans cette eau qui est cependant pauvre en $Na^+$, $K^+$, $Mg^{2+}$, $Cl^-$, $F^-$.

L'analyse bactériologique a mis en évidence une forte contamination en coliformes : 115,65 ± 46,86 UFC/100 mL et en Escherichia coli : 68,05 ± 27,37 UFC/100 mL contre 0 UFC/100 mL pour les standards. Ces résultats montrent que l'eau de l'Igné est polluée, impropre à la consommation et nécessite des traitements avant de la consommer. S'agissant des eaux de la Djoué, nous avons observé que le meilleur traitement par floculation-coagulation est obtenu par combinaison de 20 mg/L de sulfate d'aluminium et de 10 mg/L de citron vert. Alors que les meilleures conditions de désinfection sont obtenues pour 6 mg/L d'hypochlorite de calcium pour un pH de 8.32.

**Perspectives** : Le contrôle de la qualité des eaux consommées par les populations en Afrique étant un enjeu de santé publique, ce travail sera étendu aux cours d'eau d'approvisionnement des populations de la République du Congo qui connaît un accroissement rapide de sa population urbaine en particulier. Cette étude démontre
s'il en était besoin, la nécessité de renforcer les liens de coopération scientifiques et universitaires entre le l'USTM et le Laboratoire de Biochimie et de Pharmacologie de la Faculté des Sciences de la Vie de l'Université Marien Ngouabi du Congo qui pourraient développer des recherches communes sur le contrôle de la qualité des eaux consommées par les populations. Les résultats obtenus dans ce travail sur les eaux de la Djoué peuvent constituer un exemple pour les autres cours d'eau du Congo, mais aussi pour d'autres pays de la sous-région qui connaissent des problèmes similaires. Ainsi, nous envisageons la mise en œuvre d'une approche similaire au sein de l'Université des Sciences et Techniques de Masuku qui est dans un bassin industriel où les questions de pollution des eaux par les entreprises d'extraction des minerais constituent une problématique peu abordée par nos laboratoires.
# IV. Liste des Masters encadrés et thèses codirigées

## IV.1. Masters Recherche encadrés

Le nombre de Masters Recherche que j’ai encadrés jusqu’au moment de la rédaction de ce mémoire s’élève à huit (8). Les domaines de recherche associés sont la chimie du bois, la variabilité de la microstructure du bois et les interactions pollution des sols/qualité du bois. La liste ci-dessous donne les indications utiles sur ces encadrements effectués majoritairement dans le cadre de codirections de *Masters Recherche en Sciences du Bois* du Pôle d’Excellence sous régional ENEF/RIFFEAC avec l’université de Lorraine (UL) et l’université de Pau et des Pays de l’Adour (UPPA) en France.

### 2015..................

[1]. **Ngwa Obame Sébastien.** Etude préliminaire à la production d’éthanol cellulosique à partir des déchets industriels d'Aucoumea klaineana Pierre. Directeur : Pr Nicolas Brosse (UL, France), Co-directeur : Dr Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon).

[2]. **Djongaibe Laïba Prosper.** Etude comparative des propriétés pesticides d’extraits d’écorces des bois de Khaya senegalensis et Azadirachta indica du Tchad sur les pucerons du genre pucerons Acyrthosiphon pisum en milieu artificiel. Directeur : Pr Steeve Hervé Thany (Université d’Orléans, France), Co-directeur : Dr Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon).

[3]. **Mabicka Iwangou Saint Bickolard.** Etude préliminaire de la relation structure anatomique/pouvoir biorémédiateur d'Avicennia nitida et de Rhizophora racemosa. Directeur : Pr Andzi Barhé Timoléon (USTM, Gabon), Dr Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon).

[4]. **Kalendi Mathé Nelson.** Etude comparative des propriétés anatomiques et physiques des bois d'Acajou (Khaya Anthotheca) des forêts denses humides de basse altitude et des forêts de transition de moyenne altitude de la République Démocratique du Congo. : Pr Andzi Barhé Timoléon (USTM, Gabon), Dr Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon).

### 2016..................

[5]. **Engozogho Anris Starlin Péguy** Composition chimique et structure moléculaire des extraits d'écorces de bois d'Aucoumea klaineana Pierre : Etude par chromatographie en phase gazeuse (GC) et par l'Ionisation par Désorption Laser Assistée par Matrice (Maldi-Tof). Directeur : Pr Bertrand Charrier (UPPA, France), Co-directeur : Dr Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon).
[6]. **Bikoro Bi Athomo Arsène.** Etude comparative de la composition chimique, de la structure moléculaire et du caractère biocide des extraits d'écorce et de bois de Khaya Ivorensis et Khaya senegalensis: application de la Chromatographie en phase Gazeuse et de l'Ionisation par Désorption Laser assistée par Matrice (Maldi-Tof). Directeur : Pr Bertrand Charrier (UPPA, France), Co-directeur : Dr Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon).

2018..................

[7]. **Mougnala Moukagni Errol.** Composition chimique, structure moléculaire et stabilité thermique des hémicelluloses de l'aubier et du bois de cœur d'Aucoumea klaineana Pierre soumis au procédé de prétraitement de l'explosion à la vapeur. Directeur : Pr Nicolas Brosse (UL, France), Co-directeur : Dr Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon).

2020..................

[8]. **Ngadjoussa ndjeff.** Criblage phytochimique, contrôle des propriétés antioxydantes et du pouvoir collant des extraits d'écorces et d'aubier du Guibourtia tessmannii. Pr Bertrand Charrier (UPPA, France), Co-directeurs : Dr Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon) et Dr Patrice Soulounganga (ENS, Gabon).

IV.2. Liste de thèses codirigées

Depuis ma prise de fonction d'enseignant-chercheur l'USTM au Gabon, j'ai officiellement codirigé la thèse de doctorat de Mabicka Iwangou Saint Bickolard que j'ai codirigée avec le Professeur Philippe Gérardin dans le cadre d'une cotutelle de thèse aboutie entre l'Ecole Doctorale des Grandes Ecoles (EDGE) de Libreville et le LERMAB de l'UL.

J'ai aussi été impliqué de façon non officielle dans quatre thèses de doctorat. Deux d'entre elles ont été dirigées par le Professeur Bertrand Charrier de l'UPPA et deux autres par le Professeur Nicolas Brosse de l'UL.

La longueur des procédures administratives associées aux périodes d'attribution de bourses par l'Agence Nationale des Bourses du Gabon (ANBG) souvent décalées du calendrier académique en France n'ont pas facilité la formalisation des cotutelles initiées pour ces quatre Master Recherche que j'avais codirigés.

Toutefois, le non aboutissement des démarches de cotutelle n'ont pas entamé ma participation active à ces quatre thèses. Ainsi, les Professeurs Bertrand Charrier et Nicolas Brosse m'ont toujours associé aux
comités de thèse, aux réunions de mise au point au cours de mes missions à Mont de Marsan et à Nancy, à la correction des manuscrits et à la rédaction des publications associées à ces thèses.

[1]. **Mabicka Iwangou Saint Bickolard.** Impact de la pollution sur les propriétés du bois de palétuviers de mangrove de la province de l'Estuaire du Gabon : Cas pratiques de *Rhizophora racemosa* et d*'Avicennia germinans*. Cotutelle de thèse UL-EDGE<fnref n="4" />. Directeurs : Pr Philippe Gérardin (UL, France) et Pr Andzi Barhé Timoléon (EDGE, Gabon). Co-directeurs : Dr Arnaud Besserer (UL, France) et *Dr Rodrigue Safou Tchiama* (EDGE, Gabon).

[2]. **Bikoro Bi Athomo Arsène.** Valorisation de co-produits de la transformation industrielle de l'Acajou. (2019). Thèse de l'UPPA soutenue le 20 février 2020. Directeurs de thèse : Pr Bertrand Charrier (UPPA, France), Pr Florent Eyma (Université de Toulouse, France).

[3]. **Engozogho Anris Péguy Starlin.** Valorisation de co-produits de la transformation industrielle de l'okoumé. (2019). Thèse de l'UPPA soutenue le 21 février 2020. Directeur de thèse : Pr Bertrand Charrier (UPPA, France).

[4]. **Ngwa Obame Sébastien.** Optimisation du prétraitement par explosion à la vapeur des coproduits de l'industrie du bois d'okoumé : vers une production d'éthanol cellulosique. Thèse de l'UL soutenue le 07 juillet 2020. Directeur de thèse : Pr Nicolas Brosse (UL, France), Co-directeur : Dr Isabelle Ziegler-Devin.

[5]. **Errol Moukagni Mougnala.** Composition chimique, structure moléculaire et stabilité thermique des hémicelluloses d'Aucoumea klaineana Pierre : production de films et des molécules d'intérêt à partir des déchets d'aubier et de cœur de déroulage soumis au procédé d'explosion à la vapeur. Thèse de l'UL (soutenance prévue pour février 2022). Directeur de thèse : Pr Nicolas Brosse (UL, France), Co-directeur : Dr Isabelle Ziegler-Devin.

## VI.3. Participation aux comités de suivi de thèse

### 2019................

[1]. **Mabicka Iwangou Saint Bickolard.** Influence de la pollution sur les propriétés des bois de la mangrove jouant un rôle de phytorémédiation : cas pratiques de *Rhizophora racemosa* et d*'Avicennia germinans*. (2019). Directeurs : Pr Philippe Gérardin (UL, France) et Pr Andzi Barhé Timoléon (EDGE, Gabon). Co-directeurs : Dr Arnaud Besserer (UL, France) et *Dr Rodrigue Safou Tchiama* (EDGE, Gabon).

<footnote n="4">⁴ Ecole Doctorale des Grandes Ecoles de Libreville</footnote>
[2]. **Bikoro Bi Athomo Arsène.** Analyse et valorisation des coproduits de la transformation industrielle de l'Acajou du Gabon (Khaya ivorensis A. Chev). *Soutenue le 20 février 2020* Directeurs de thèse : Pr Bertrand Charrier (UPPA, Franc), Pr Florent Eyma (UTMP, Toulouse).

[2]. **Engozogho Anris Péguy Starlin.** Etude des produits connexes de la transformation industrielle du bois d'okoume (Aucoumea klaineana Pierre) du Gabon : analyse et mise en œuvre de nouveaux matériaux. *Soutenue le 21 février 2020*. Directeurs de thèse : Pr Bertrand Charrier (UPPA, France).

[3]. **Ngwa Obame Sébastien.** Optimisation du prétraitement par explosion à la vapeur des coproduits de l'industrie du bois d'okoumé : vers une production d'éthanol cellulosique. *Soutenue le 10 juillet 2020*. Directeurs de thèse : Pr Nicolas Brosse (UL, France), Dr Isabelle Ziegler-Davin (UL, France).
# V. Participation à des jurys

Les jurys auxquels j'ai participés concernent les soutenances de Masters 2 Recherche et de thèses de doctorat.

## V.1. Participation aux jurys de niveau Master Recherche

2015................

[1]. **Ngwa Obame Sébastien.** Etude préliminaire à la production d'éthanol cellulosique à partir des déchets industriels d'Aucoumea klaineana Pierre.

*Composition du jury.* Président : Pr. Prosper Edou Engonga (ENS, Gabon) ; Rapporteur : Dr. Patrice Soulounganga (ENS, Gabon) ; Membres : [Dr. Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon)](https://www.irda.fr/en/research-people/rdc-dr-rodrigue-safou-tchiama).

[2]. **Djongaibe Laïba Prosper.** Etude comparative des propriétés pesticides d'extraits d'écorces des bois de Khaya senegalensis et Azadirachta indica du Tchad sur les pucerons du genre pucerons Acyrthosiphon pisum en milieu artificiel. Directeur : Pr. Steeve Hervé Thany (Université d'Orléans, France), Co-directeur : Dr. Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon).

*Composition du jury.* Président : Pr. Prosper Edou Engonga (ENS, Gabon) ; Rapporteur : Dr. Patrice Soulounganga (ENS, Gabon) ; Membres : [Dr. Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon)](https://www.irda.fr/en/research-people/rdc-dr-rodrigue-safou-tchiama).

[3]. **Mabicka Iwangou Saint Bickolard.** Etude préliminaire de la relation structure anatomique/pouvoir biorémédiateur d'Avicennia nitida et de Rhizophora racemosa. Directeur : Pr. Andzi Barhé Timoléon (USTM, Gabon), [Dr. Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon)](https://www.irda.fr/en/research-people/rdc-dr-rodrigue-safou-tchiama).

*Composition du jury.* Président : Pr. Prosper Edou Engonga (ENS, Gabon) ; Rapporteur : Dr. Patrice Soulounganga (ENS, Gabon) ; Membres : [Dr. Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon)](https://www.irda.fr/en/research-people/rdc-dr-rodrigue-safou-tchiama).

[4]. **Kalendi Mathé Nelson.** Etude comparative des propriétés anatomiques et physiques des bois d'Acajou (Khaya Anthotheca) des forêts denses humides de basse altitude et des forêts de transition de moyenne altitude de la République Démocratique du Congo. : Pr. Andzi Barhé Timoléon (USTM, Gabon), [Dr. Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon)](https://www.irda.fr/en/research-people/rdc-dr-rodrigue-safou-tchiama).

*Composition du jury.* Président : Pr. Prosper Edou Engonga (ENS, Gabon) ; Rapporteur : Dr. Patrice Soulounganga (ENS, Gabon) ; Membres : Ir Colette Ndoutoume (ENEF, Gabon), [Dr. Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon)](https://www.irda.fr/en/research-people/rdc-dr-rodrigue-safou-tchiama).
2016..................

[5]. **Engozogho Anris Starlin Péguy** Composition chimique et structure moléculaire des extraits d'écorces de bois d'Aucoumea klaineana Pierre : Etude par chromatographie en phase gazeuse (GC) et par l'Ionisation par Désorption Laser Assistée par Matrice (Maldi-Tof). Directeur : Pr. Bertrand Charrier (UPPA, France), Co-directeur : Dr. Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon).

*Composition du jury.* Président : Pr. Prosper Edou Engonga (ENS, Gabon) ; Rapporteur : Dr. Hilarion Mathouet (CENAREST, Gabon) ; Membres : Dr Patrice Soulounganga (ENS, Gabon), Dr. Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon).

[6]. **Bikoro Bi Athomo Arsène.** Etude comparative de la composition chimique, de la structure moléculaire et du caractère biocide des extraits d'écorce et de bois de Khaya Ivorensis et Khaya senegalensis: application de la Chromatographie en phase Gazeuse et de l'Ionisation par Désorption Laser assistée par Matrice (Maldi-Tof). Directeur : Pr. Bertrand Charrier (UPPA, France), Co-directeur : Dr. Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon).

*Composition du jury.* Président : Pr. Prosper Edou Engonga (ENS, Gabon) ; Rapporteur : Dr. Hilarion Mathouet (CENAREST, Gabon) ; Membres : Dr Patrice Soulounganga (ENS, Gabon), Dr. Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon).

2018..................

[7]. **Mougnala Moukagni Errol.** Composition chimique, structure moléculaire et stabilité thermique des hémicelluloses de l'aubier et du bois de cœur d'Aucoumea klaineana Pierre soumis au procédé de prétraitement de l'explosion à la vapeur. Directeur : Pr. Nicolas Brosse (UL, France), Co-directeur : Dr. Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon).

*Composition du jury.* Président : Pr Edou Engonga (ENS, Gabon). Rapporteur : Dr Ngohang Franck Estimé (ENS, Gabon). Membres : Dr Patrice Soulounganga (ENS, Gabon), Dr. Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon).

2020..................

[8]. **Ngadjoussa ndjeff.** Criblage phytochimique, contrôle des propriétés antioxydantes et du pouvoir collant des extraits d'écorces et d'aubier du Guibourtia tessmannii. Pr. Bertrand Charrier (UPPA, Francr), Co-directeurs : Dr. Rodrigue Safou Tchiama (USTM, Gabon) et Dr. Patrice Soulounganga (ENS<fnref n="5" />, Gabon).

<footnote n="5">⁵ Ecole Normale Supérieure</footnote>
*Composition du jury.* Président : Dr Rostand Moutou Pitty (UCLA, France). Rapporteur : Pr Edou Engonga (ENS, Gabon). Membres : Dr Serge Ekomy Ango (CENAREST<fnref n="6" />, Gabon), Dr Chris Bopenga Bopenga (CENAREST, Gabon), Dr Patrice Soulounganga (ENS, Gabon), Dr Samuel Ikogou (USTM, Gabon), *Dr Rodrigue Safou Tchiama* (USTM, Gabon).

[9]. **Ella Fleury.** Etude phytochimique des extraits de *Guibourtia tessmannii* du Gabon et de leurs propriétés anti-termites.

*Composition du jury.* Président : Dr Rostand Moutou Pitty (UCLA, France). Rapporteur : Pr Edou Engonga (ENS, Gabon). Membres : Dr Serge Ekomy Ango (CENAREST, Gabon), Dr Chris Bopenga Bopenga (CENAREST, Gabon), Dr Patrice Soulounganga (ENS, Gabon), Dr Samuel Ikogou (USTM, Gabon), *Dr Rodrigue Safou Tchiama* (USTM, Gabon).

2022................

[10]. **Marlain Mikala Mouendou.** Variabilité intra-arbre de la composition chimique des composés extractibles de *Testulea gabonensis* (Izombé) des forêts naturelles du Gabon.

*Composition du jury.* Président : Dr Rostand Moutou Pitty (UCLA, France). Rapporteur : Dr Euloge Makita Ilouaya (ENEF, Gabon), Membres : Pr Prosper Edou Engonga (ENS, Gabon), Pr Joseph Privat Ondo (USTM, Gabon), Dr Serge Ekomy Ango (CENAREST, Gabon), Dr Patrice Soulounganga (ENS, Gabon), Dr Samuel Ikogou (USTM, Gabon), *Dr Rodrigue Safou Tchiama* (USTM, Gabon).

[11]. **Charnelle Steve Mouketou Beumo.** Etude de la variabilité de la composition chimique, des propriétés antiradicalaires, pesticides et de la stabilité dimensionnelle des bois du houppier, du tronc et de la souche d'Aucoumea klaineana

*Composition du jury.* Président : Dr Rostand Moutou Pitty (UCLA, France). Rapporteur : Dr Euloge Makita Ilouaya (ENEF, Gabon), Membres : Pr Prosper Edou Engonga (ENS, Gabon), Pr Joseph Privat Ondo (USTM, Gabon), Dr Serge Ekomy Ango (CENAREST, Gabon), Dr Patrice Soulounganga (ENS, Gabon), Dr Samuel Ikogou (USTM, Gabon), *Dr Rodrigue Safou Tchiama* (USTM, Gabon).

[12]. **Marcy Mihindou Mihindou.** Etude préliminaire à la production des composites mixtes fibres de bagasse de canne à sucre/particules d'okoumé : Composition chimique, dosage des composés phénoliques et activité antioxydante

<footnote n="6">⁶ Centre National de la Recherche Scientifique et Technique</footnote>
*Composition du jury.* Président : Pr Louis Clément Edou Engonga (USTM, Gabon). Rapporteur : Pr Guy Feuya Tchouya (USTM, Gabon), Membres : Pr Joseph Privat Ondo (USTM, Gabon), Dr Patrice Soulounganga (ENS, Gabon), *Pr Rodrigue Safou Tchiama* (USTM, Gabon).

## V.2. Participation aux jurys de thèse de doctorat

Les jurys de thèse auxquels j'ai participé concernent d'étudiants que j'ai co-encadrés en masters Sciences du Bois dans le cadre de collaborations de recherche avec l'UL et l'UPPA. Il s'agit de :

**2020**..................

[1]. **Bikoro Bi Athomo Arsène.** Analyse et valorisation des coproduits de la transformation industrielle de l'Acajou du Gabon (*Khaya ivorensis* A. Chev). *Soutenue le 20 février 2020*

*Composition du jury.* Rapporteurs : Pr. Philippe Géradin (UL, France), Dr Jalel Labidi (UPB<fnref n="7" />, France). Examinateurs : Pr Antonio Pizzi (UL, France), *Dr Rodrigue Safou Tchiama* (USTM, Gabon), Dr Alain Ondo Azi (USTM, Gabon), Pr Remy Marchal (ENSAM, Bordeaux). Directeurs de thèse : Pr Bertrand Charrier (UPPA, Franc), Pr Florent Eyma (UTMP, Toulouse).

[2]. **Engozogho Anris Péguy Starlin.** Etude des produits connexes de la transformation industrielle du bois d'okoume (*Aucoumea klaineana* Pierre) du Gabon : analyse et mise en œuvre de nouveaux matériaux.
*Soutenue le 21 février 2020*

*Composition du jury.* Rapporteurs : Pr Christine Gérardin (UL, France), Dr Jean Luc Coureau (UB<fnref n="8" />, France). Examinateurs : Pr Antonio Pizzi (UL, France), Pr Remy Marchal (CIRAD, France), Dr Gérard Jeannin (Retraité CNRS, France), *Dr Rodrigue Safou Tchiama* (USTM, Gabon). Directeurs de thèse : Pr Bertrand Charrier (UPPA, France).

[3]. **Ngwa Obame Sébastien.** Optimisation du prétraitement par explosion à la vapeur des coproduits de l'industrie du bois d'okoumé : vers une production d'éthanol cellulosique. *Soutenue le 10 juillet 2020.*

*Composition du jury.* Rapporteurs : Pr Bertrand Charrier (UPPA, France), Pr Evelyne Mauret (UGA<fnref n="9" />, France). Examinateur : *Dr Rodrigue Safou Tchiama* (USTM, Gabon). Directeurs de thèse : Isabelle Ziegler-Davin (UL, France), Pr Nicolas Brosse (UL, France).

<footnote n="7">⁷ Université du Pays Basque</footnote>

<footnote n="8">⁸ Université de Bordeaux</footnote>

<footnote n="9">⁹ Université Grenoble Alpes</footnote>
[4]. Mabicka Iwangou Saint Bickolard. Impact de la pollution sur les propriétés du bois de palétuviers de mangrove de la province de l'Estuaire du Gabon : Cas pratiques de *Rhizophora racemosa* et *d'Avicennia germinans*. Soutenue le 16 décembre 2020

*Composition du jury*. Rapporteurs : Dr HDR Marie France Thévenon (CIRAD, France), Pr Bertrand Charrier (UPPA, France). Examinateurs : Dr Marion Noel (Leko Lab SA), Pr Ondo Joseph Privat (USTM, Gabon).

Co-directeurs : **Dr Rodrigue Safou Tchiama (EDGE, Gabon)**, Dr Arnaud Besserer (UL, France). Directeurs de thèse : Pr Philippe Gérardin (UL, France), Timoléon Andzi Barhé (EDGE, Gabon)
# VI. Projet scientifique

## VI.1. Activités de recherche

Les résultats obtenus dans les différentes thématiques de recherche présentées dans la partie consacrée au bilan des activités de recherche de ce rapport constituent pour la plus part d'entre elles, les axes sur lesquels mon projet de recherche s'est structuré depuis mon recrutement à l'USTM. Ces travaux sont en cours de développement dans le Groupe Thématique de Recherche (GTR) « Chimie du Bois et de la Matière Lignocellulosique » du Laboratoire des Substances Naturelles et de Synthèses Organométalliques (LASNSOM) de l'USTM. Signalons que les activités de ce GTR sont commun au Laboratoire de Recherche et de Valorisation du Matériau Bois (LaReVa Bois) qui fédère les chercheurs et enseignants chercheurs spécialistes du matériau bois et en exercice dans les Universités et Grandes Ecoles du Gabon. Ainsi, mes activités de recherche sont structurées autour des axes suivants :

### VI.1.1. Extraction, caractérisation et valorisation des extraits des bois tropicaux

Les résultats obtenus sur les bois d'Okoumé et d'Acajou ont permis de mettre en évidence un fort potentiel collant chez les tanins des bois tropicaux d'Afrique dont les propriétés d'adhésion rivalisent avec celles du québracho d'Amérique du Sud, du mimosa d'Afrique du Sud ou du pin maritime pour la France. Ces résultats ouvrent des perspectives sérieuses sur une possible valorisation des déchets des industries du bois au Gabon pour la production de tanins commerciaux, avec de sérieuses perspectives de créer des unités pilotes de production d'adhésifs biocompatibles. Les essais de collage d'adhésifs de tanins d'Okoumé et d'Acajou/hexamine sur des contre plaqués d'Okoumé constitueront des tests de validation des formulations effectuées.

De plus, ces déchets qui concernent non seulement l'écorce mais aussi l'aubier et les produits connexes du duramen ou bois d'œuvre pourraient servir de matière première pour l'extraction des composés phénoliques et d'autres molécules à haute valeur ajoutée comme la fisétinidine, la gallocatéchine ou d'autres substances à fortes activités antifongiques ou biologiques. Le contrôle des propriétés biologiques des extraits étant l'une des activités du Laboratoire de Recherche en Biochimie (LaRe Bio) qui s'intéresse particulièrement aux écorces et plantes ; l'élargissement de la recherche sur les molécules du xylème du bois renforcera le potentiel de l'Unité de Recherche Chimie (URChi) de l'USTM au sein de laquelle est intégré le GTR « Chimie du Bois et de la Matière Lignocellulosique ».

Cet axe de recherche qui s'inscrit tout d'abord dans la promotion des connaissances plus poussées sur le matériau bois est de type fondamental. L'étude de la variabilité de la composition chimique et de la structure moléculaire des extraits d'écorce et du xylème des bois tropicaux d'Afrique dont les résultats préliminaires obtenus sur l'Okoumé et l'Acajou du Gabon et du Tchad augurent des résultats
prometteurs contiennent des molécules à fort potentiel mais en cour d'indentification.

Cette volonté de rentabilité de la recherche se développera dans le cadre fonctionnel actuel de l'USTM qui promeut le transfert ou « l'applicabilité » des résultats de la recherche via des plateformes (Start Up) de valorisation vers des secteurs porteurs tels que la préservation du bois, la dépollution des rejets industriels ou la cosmétique.

### VI.1.2. Extraction, caractérisation et valorisation de la lignine et des hydrates de carbone des bois tropicaux.

Dans cet axe de recherche, nous envisageons d'approfondir les résultats obtenus sur la lignine de l'Okoumé dont la teneur (~19%) de la lignine Organosolv en fait une source abondante de lignine, tout en garantissant une forte teneur en holocellulose (~78%) et des fractions de cellulose (~48%) et d'hémicelluloses (~30%) non négligeables. La facilité de dégradation de cette lignine et ses hydrates de carbone par les pourritures brunes et blanches pourrait être exploitée dans les processus de production des molécules biosourcées de nature phénolique ou des sucrès neutres à partir de la bioraffinerie d'Okoumé.

L'étude de la lignine d'Okoumé qui est un polymère riche en unités aromatiques a fait l'objet de résultats encourageants en ce qui concerne sa structure moléculaire ; elle est aujourd'hui la seule lignine qui a connu des études poussées parmi les 600 essences exploitables du Gabon. Les liaisons α-O-4 et β-O-4, le rapport S/G et les réactions chimiques impliquant les fragments de cette lignine libérés par l'explosion à la vapeur ont été étudiés (Ngwa Obame et al. 2019a) ; des études similaires méritent d'être effectuées sur d'autres essences d'intérêt industriel qui génèrent elles aussi un volume de déchets contenant des lignines aux structures moléculaires inconnues, et qui pourraient avoir le échéant des opportunités valorisation.

Des sucrès neutres tels que le glucose, le xylose ou les acides uroniques très abondants dans les hydrates de carbone du bois ont été identifié dans l'Okoumé. Les perspectives de valorisation de ces hydrates de carbone en biocarburants ont été explorées. Les premiers résultats obtenus sur la cellulose d'Okoumé ont permis d'extraire des fractions significatives d'éthanol (12 Kg/100 Kg de sciure) par bioconversion enzymatique de la cellulose extraite par le procédé d'explosion à la vapeur (Ngwa Obame, 2020). Ce procédé libère aussi des hémicelluloses riches en xylose dont le rendement de la bioconversion en éthanol n'a pas encore été estimé chez l'Okoumé. Toutefois, la valorisation de ce pentose figure parmi les objectifs de recherche du GTR « Chimie du Bois et de la Matière Lignocellulosique » que j'anime au sein de l'USTM ; elle impose la compréhension de la variabilité des structures moléculaires des chaines d'hémicelluloses d'aubier et de duramen. L'accès à cette information vise à recueillir des données nous permettant de discriminer entre ces deux déchets dans les perspectives de recherche ci-après : la
production des fils d'emballage ou le biogaz.

Les premiers résultats obtenus sur les films produits à partir d'hémicelluloses extraites de l'aubier d'Okoumé par le procédé chimique (délignification au chlorite de sodium suivie de la précipitation des hémicelluloses en milieu acide) n'a pas produit des films d'esthétique convenable (teinte noire), alors que ceux issus des hémicelluloses extraites par SE sont plus claires mais légèrement écrues. Ces différences de coloration imputables à des teneurs en lignine résiduelles variables selon le procédé d'extraction utilisé ont montré que la SE est plus indiquée pour l'obtention d'hydrates de carbone peu ou pas lignifiées quel que soit le substrat (aubier ou le duramen) (Mougnala Moukagni, 2018 ; Mougnala Moukagni et al. 2021). Cette technique s'est aussi avérée performante pour la préservation des groupes acétyles dans les chaînes d'hémicelluloses d'Okoumé, son aubier est plus riche en acides uroniques que le cœur (Mougnala Moukagni et al. 2021). Cette information nouvelle concernant les hémicelluloses ouvre un champ d'investigation sur la variabilité de la composition chimique, la structure moléculaire et les propriétés des hémicelluloses du xylème du bois que nous souhaitons poursuivre dans nos activités de recherche. L'étude des effets de cette variabilité structurale sur la réactivité chimique des hémicelluloses et des propriétés physiques/mécaniques des films ou autres produits dérivés constituent un objectif de recherche de notre laboratoire. Cette approche de recherche sera étendue à d'autres biomasses d'intérêt pour le Gabon telles que la bagasse de canne à sucre qui est un déchet de l'activité sucrière de la SUCAF-Gabon (Sucreries Africaines du Gabon) située dans le bassin pédagogique de Franceville.

Enfin, la production de biogaz à partir des hémicelluloses d'Okoumé en cours d'investigation dans les travaux de thèse développés au LERMAB par Moukagni Mougnala fera l'objet d'un transfert dans notre GTR qui s'associera au département de Biologie de la Faculté des Sciences de l'USTM où des initiatives de production de biocarburants à partir des déchets du bois sont en cours de développement.

### VI.1.3. Microstructure et effet de la pollution sur la qualité du bois

Après avoir montré les risques de perturbation chimique, microstructurale et physiologique des bois de la mangrove exposés à la pollution des eaux et du sol aux éléments traces métalliques ou aux hydrocarbures aliphatiques polycycliques, nous envisageons d'élargir cette étude aux autres bois de la mangrove du Gabon dont le comportement des tissus ligneux soumis aux pollutions décrits dans ce travail restent mal connues. Par ailleurs, l'extension de nos travaux sur d'autres sites à risque du Gabon nous permettra de valider les données discutées dans ce rapport sur une plus grande échelle d'investigation. Aussi, la connaissance de la structure anatomique des bois commerciaux du Gabon et des essences
secondaires peu connues de ce pays d'Afrique centrale constituant aujourd'hui un enjeu industriel et
stratégique (études confiées à des structures privées peu transparentes sur les résultats obtenus), notre
Groupe Thématique de Recherche espère consolider les résultats tirés de la thèse de Mabicka Iwangou
(2020) en structurant cet axe de recherche dans le cadre d'une UMR<fnref n="10" /> qui mutualisera les compétences
(physiologie végétale, anatomie du bois, phytorémédiation, chimie et microbiologiste du bois) dispersées
dans plusieurs établissements du Gabon, mais qui coopèrent déjà dans le cadre de la plateforme de
recherche du LaReVa Bois.

Toutes les perspectives de recherche présentées dans ce rapport s'intégreront dans une stratégie de
collaboration sud-sud avec les Universités d'Afrique Centrale telles que l'Université du Graben en RDC et
l'Université Marien Ngouabi au Congo-Brazzaville avec lesquelles des recherches communes ont déjà été
amorcées. La coopération sud-nord avec nos partenaires séculiers (l'Université de Lorraine, et
l'Université de Pau et des Pays de l'Adour) qui nous ont permis d'atteindre un niveau d'expertise de
qualité dans la recherche sur le matériau bois sera consolidée par la mise en place de conventions de
coopération de recherche plus formelles entre l'USTM et ces établissements.

Cependant, ces deux stratégies s'appuieront sur nos capacités de recherche endogènes qui devront
aussi connaître une mutation fonctionnelle en s'intégrant davantage dans la logique de levée des
financements auprès des entreprises et services publics nationaux et les organismes internationaux pour
l'achat d'équipements d'analyse qui permettront d'assurer au moins 60% des activités de recherche au
Gabon.

VI.2. Activités pédagogiques

Les activités de recherche du projet scientifique présenté dans ce rapport seront d'autant plus
pertinentes que leurs résultats renforceront les connaissances fondamentales et appliquées transmises aux
apprenants dans les enseignements sur le bois et les matériaux lignocellulosiques.

Ainsi, il est envisagé d'enrichir le paysage des Sciences du Bois par la publication d'ouvrages,
supports pédagogiques et œuvres de vulgarisation sur la chimie et diverses propriétés des bois tropicaux. Cette
production scientifique sera destinée aux étudiants, enseignants et professionnels du secteur Forêt-Bois et
Environnement.

Enfin, après avoir contribué à la mise en place du Master Recherche en Sciences du Bois/Pôle
d'Excellence sous régional ENEF-RIFFEAC, et du Master Matériaux et Structures de l'Ecole Polytechnique
de Masuku (EPM), l'un de mes projets pédagogiques est de parvenir à convaincre l'USTM et le milieu

<footnote n="10">¹⁰ Unités Mixtes de Recherche</footnote>
professionnel du Gabon à monter une Licence Professionnelle et un cycle Ingénieurs en Génie des Procédés
Bois. La mise en place de ces parcours permettra de pourvoir le marché de l'emploi au Gabin d'une main
d'œuvre qualifiée, opérationnelle et capable d'appuyer l'industrie de la 1ère à la 3ème transformation du bois,
tout en ayant le contrôle de la maintenance, et l'utilisation des machines-outils des différentes opérations
unitaires de la chaîne de production.

La matérialisation de ce projet nécessitera l'expertise des structures telles que le DUT de Mont de Marsan et l'ENSTIB à Epinal. Leur savoir-faire en matière d'ingénierie pédagogique dans le secteur bois sera sollicité pour la mise en œuvre de ce projet.
# VII. Présentation synthétique des activités de valorisation et de transfert

La seule activité de valorisation et de transfert en lien avec mes travaux de recherche est la production d'un grand volume d'adhésif tanin d'Okoumé et d'Acajou/hexamine. Le contrôle des propriétés de collage de cet adhésif biosourcé sera effectué sur des contreplaqués d'Okoumé. La réalisation de ce projet qui nécessite de mobiliser un financement auprès d'une entreprise est en cours de discussion. Sa formalisation sera l'un des premiers transferts de la recherche universitaire vers une entreprise du secteur bois au Gabon.

# VIII. Rayonnement scientifique

## VIII.1. Rayonnement à l'échelle africaine

Héritier d'une tradition de recherche intégrative sur le matériau bois, la mise à contribution des universitaires spécialisés sur le matériau bois et des professionnels du secteur est un objectif de carrière. Ainsi, j'ai œuvré à fédérer les chercheurs et enseignants-chercheurs gabonais des Universités et Grandes Ecoles du Gabon au sein du Laboratoire de Recherche et de Valorisation du Matériau Bois. Cette plateforme assure à la recherche gabonaise une visibilité en Sciences du Bois à l'échelle africaine.

J'ai aussi assuré la gestion du secrétariat et participé activement à l'organisation des Journées d'Etudes en Sciences et Technologies du Bois « JESTB ». La première édition a été organisée en octobre 2019 à l'ENEF, et la 2ème édition prévue du 3 au 5 novembre 2021 à Libreville. Mon implication à ces journées m'a permis de mettre à profit des liens d'amitiés tissés depuis l'Université Bordeaux 1 en invitant aux 2èmes JESTB, le Pr Edmond Codjo Adjovi de l'Université Abomey Calavi (Bénin) et le Dr Foued Aloui de Institut sylvo-pastoral de tabarka à l'Université de Jendouba(Tunisie).

Mon rayonnement dans les activités de recherche en Afrique peut aussi être soutenu par ma participation en tant que coauteur de deux communications orales présentées à la 1ère JESTB du Cap-Estérias (Mabicka Iwangou et al. 2019b ; Bikoro Bi Athomo et al. 2019c).

Le succès et le crédit apportés par mes initiatives dans la recherche m'ont permis d'initier un pont de coopération de recherche avec l'Université Marien Ngouabi du Congo-Brazzaville en impliquant le Professeur Timoléon Andzi Barhé (chercheur associé au LaReVa Bois), Directeur des Affaires Académiques de cette Université dans la thèse de Mabicka Iwangou Saint-Bickolard (2020) où il a agi en tant que Directeur de thèse avec le Professeur Philippe Gérardin de l'UL. J'en ai assuré la codirection.
Il convient aussi de signaler mon implication en qualité de codirecteur de deux Masters Recherche en Sciences du Bois en 2015 : Prosper Djongaïbé (Tchad), et Nelson Kalendi Mathé, enseignant-chercheur à l'Université du Graben en RDC qui m'ont assuré une reconnaissance par les pairs au sein de leurs universités d'origine.

Par ailleurs, je suis impliqué dans l'animation de la recherche en Chimie en Afrique Centrale depuis 2012, date de création à Brazzaville de la Société Chimique d'Afrique Centrale et des Grands Lacs (SOCAC-GL) à laquelle j'ai pris part.

Cette année 2012 fut aussi pour moi l'occasion de prendre part à la rencontre « Entrepreneurs en Afrique » qui s'est tenue à Ouagadougou au Burkina Faso. Ces assises qui faisaient la promotion du transfert des technologies des Start Up d'africains basées en France vers les Ecoles d'Ingénieurs d'Afrique Francophone m'ont permis de renforcer ma conviction sur la nécessité de coupler la recherche universitaire avec le monde de l'entreprise qui peut absorber les résultats les plus porteurs de nos laboratoires.

## VIII.2. Rayonnement hors Afrique

### VIII.2.1. Participation aux colloques et conférences

Mes premiers pas dans la recherche à l'Université Bordeaux 1 m'ont permis de prendre part à la 57e Convention de la Society of Wood Science and Technology (SWST) à Seattle aux USA où j'ai présenté mon premier poster (Safou Tchiama, 2003). Il s'en est suivi deux présentations orales au 6e Colloque Sciences et Technologies du Bois d'Epinal en 2004, l'une en qualité d'orateur (Safou Tchiama et al. 2004), et l'autre comme coauteur (Tingaut et al. 2004) avant de présenter une communication orale à le 61e Convention Internationale de la Forest Product Society (FPS) à Knoxville aux USA (Safou Tchiama et al. 2007b).

### VIII.2.2. Animation de la coopération internationale interuniversitaire

Les contraintes liées à la formation par la recherche des étudiants en Master Recherche Sciences du Bois de l'ENEF et Master Chimie de l'USTM, et le souci du perfectionnement scientifique des enseignants-chercheurs impliqués dans ces formations m'ont conduit à établir des échanges scientifiques avec le LERMAB à Nancy, Xylomat à Pau et le Laboratoire de Biologie des Ligneux et Grandes Cultures d'Orléans (LBLGC) dirigé par le Professeur Steeve Hervé Thany. Ces échanges portant mise en stages des élèves de 2ème année Master Recherche Sciences du Bois ont aussi permis le perfectionnement à la
recherche des enseignants-chercheurs gabonais impliqués dans ces activités pédagogiques et de recherche
en qualité de co-directeurs.

Le nombre de d'étudiants mis en stage au sein de ces trois laboratoires depuis 2015 est le suivant :
LERMAB (6), Xylomat (2), LBLGC (1). Il en est découlé 7 thèses de doctorat soutenues dans le domaine
de la chimie du bois. La mise en place de ce cadre de collaboration a offert à Mabicka Iwangou Saint
Bickolard la possibilité d'effectuer une thèse en cotutelle avec le LERMAB. Une cotutelle de thèse en
chimie organique impliquant l'étudiant de Master 2 Recherche en Chimie de l'USTM codirigé en 2020 par
les professeurs Nicolas Brosse (LERMAB) et Raphaël Bikanga (USTM) est en cours de formalisation
avec le LERMAB.
# IX. Liste complètes des publications

## IX.1. Dans des journaux à tirages internationaux abstractés et indexés

### 2021................

[1]. Errol Mougnala Moukagni, Isabelle Ziegler-Devin, **Rodrigue Safou-Tchiama**<sup>¶</sup>, Nicolas Brosse. (2021). Extraction of acetylated glucuronoxylans and glucomannans from Okoume (Aucoumea klaineana Pierre) sapwood and heartwood by steam explosion. *Industrial Crops and Products*. 166, 113466.

[2]. Bikoro Bi Athomo A., Engozogho Anris S.P, **Safou Tchiama R**, Eyma F, Arnaudguilhem C and Charrier B. (2021). Identification of Phenolic Compounds from K. ivorensis by Selected Chromatographic and Spectrometric Techniques. *Journal of Renewable Materials*. 9(1), 35-48. DOI:10.32604/jrm.2021.013626

### 2020................

[3]. Bikoro Bi Athomo A., Engozogho Anris, S.P.M. **Safou Tchiama R.**, F. Eyma, P.L. de Hoyos-Martinez and B. Charrier. (2020). Biobased Adhesives from African Mahogany Tannins: Characterization by 1H and 13C NMR and Physicochemical Properties. *Global Journal of Botanical Science* 8, 11-20

[4]. Engozogho Anris PS, Bikoro Bi Athomo A, Leo Leroyer, Marcia Vidal, **Safou Tchiama R**, Charrier B. (2020). Development of green adhesives for fibreboard manufacturing, using Okoume bark tannins and hexamine: Characterization by ¹H NMR, TMA, TGA and DSC analysis J. Adhesion Sci. and Technol. 1-14. https://doi.org/10.1080/01694243.2020.1808356.

[5]. Engozogho Anris PS, Bikoro Bi Athomo A, **Safou Tchiama R**, Santiago-Medina FJ, Thomas Cabaret, Pizzi A & Charrier B. (2020). The condensed tannins of Okoume (Aucoumea klaineana Pierre): A molecular structure and thermal stability study. *Scientific Report*, 10(1773), 1-14. https://doi.org/10.1038/s41598-020-58431-7

[6]. Engozogho Anris Starlin Peguy, Bikoro Bi Athomo Arsene, **Safou Tchiama Rodrigue**, Santiago-Medina Francisco José, Pizzi Antonio, Charrier Bertrand. (2020). Maldi-ToF analysis and FTIR characterization of *Aucoumea klaineana* Pierre (Okoume) sapwood and heartwood condensed tannins from Gabon's natural forest. *Wood Sci. and Technol*, 54, 907-928. https://doi.org/10.1007/s00226-020-01193-2

### 2019................

[7]. **Safou Tchiama R**, Bikoro Bi Athomo A, Engozogho PS, Akagah AG and De Jeso B. (2019). Characterization of some African tropical heartwood lignins' by 1D ¹³C and ¹H-NMR: molecular structure and hydroxylgroups' distribution. *Journal of the Indian Academy of Wood Sci.* 16(1), 73-86. https://doi.org/10.1007/s13196-019-00239-8
[8]. Bikoro Bi Athomo A, Engozogho Anris PS, **Safou Tchiama R**, Leroyer L, Pizzi A and Charrier B. (2019). Chemical analysis and thermal stability of African mahogany (Khaya ivorensis A. Chev) condensed tannins. *Holzforschung*. 74 (7), 1-13. https://doi.org/10.1515/hf-2019-0113

[9]. Engozogho Anris SP, Bikoro Bi Athomo A, Vidal M, Denaud L, **Safou Tchiama R**, Charrier B. (2019). Extraction and characterization of *Aucoumea klaineana* Pierre (Okoume) extractives. *Journal of Renewable Materials*. 7(6), 217-522. doi:10.32604/jrm.2019.04051

[10]. Ngwa Obame S, Ziegler-Devin I, **Safou-Tchiama R**, and Brosse N. (2019). Homolytic and heterolytic cleavage of β-ether linkages in hardwood lignin by Steam Explosion. *Journal of Agricultural and Food Chemistry*. 67, 5989-599. DOI: 10.1021/acs.jafc.9b01744

## 2018..................

[11]. **Safou Tchiama R**, Soulounganga P, Engozogho, PS, Bikoro Bi Athomo A, Andzi Barhe T, De Jeso B, Charrier B, Akagah AG. (2018). Understanding the natural durability of some African tropical heartwoods toward Pycnoporus sanguineus and Antrodia sp.: lignin structure and cellulose morphology control. *Journal of the Indian Academy of Wood Sciences*. 15 (2), 162-171. https://doi.org/10.1007/s13196-018-0222-5

[12]. Bikoro Bi Athomo A., Engozogho Anris S.P., **Safou-Tchiama R.**, Santiago-Medina F.J., Cabareta T., Pizzi A., Charrier B. (2018). Chemical composition of African mahogany (K. ivorensis A. Chev) extractive and tannin structures of the bark by MALDI-TOF. *Industrial Crops & Products*. 113, 167 à 178. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.01.013

## 2017..................

[13]. **Safou-Tchiama R.**, Andzi Barhé T., Soulounganga P., Ngwa Obame S., Mabicka Iwangou S.B., Bikoro Bi Athomo A., Engozogho Anris P.S., De Jeso B. and Akagah A.G. (2017). Chemical reactivity and supramolecular susceptibility of hardwood celluloses towards succinic anhydride. *International Journal of Biological and Chemical Sciences*. 11(6), 3110-3131.

[14]. **Safou-Tchiama R.**, Andzi Barhé T., Soulounganga P., Akagah A.G., De Jeso B. (2017). A comparative study of the syringyl, guaiacyl and hydroxyl groups units distribution in some African tropical hardwoods' lignin by Py-GC/MS and spectroscopic techniques. (2017). *Journal of Material and Environment Science*. 8(7), 2530-2540.

https://www.jmaterenvironsci.com/Document/vol8/vol8_N7/272-JMES-2734-Tchiama.pdf
[15]. Andzi Barhé T., Morabandza CJ., **Safou-Tchiama R.**, Abena A.A. (2017). Physico-Chemical and Bacteriological Characterization of Groundwater Consumed in Rainy Season at Ignié (Congo-Brazzaville) and their Impact on Health. *Journal of Biological and Chemical Research*. 34(2), 397-407.

2016..................

[16]. **Safou-Tchiama R.**, Ngwa Obame S., Brosse N., Soulounganga P., Andzi Barhé T. (2016). Investigating the potential of Aucoumea klaineana Pierre sapwood and heartwood wastes to produce cellulosic ethanol. *African Journal of Biotechnology*, 15(46). 2587 à 2596. 10.5897/AJB2016.15515

[17]. **Safou-Tchiama R.**, Mabicka Iwangou S.B, Soulounganga P., Ikogou S., Kalendi Mathe K., Ndoutoume C. (2016). Anatomical variability of the trunk wood and root tissues of *Rhizophora racemosa* (G. Mey) and *Avicennia nitida* (Jacq.) and bio-accumulation of heavy metals in mangrove trees. *International Journal of Biological and Chemical Sciences*. 11(6), 2526 à 2538.

2013..................

[18]. Andzi Barhé T., **Safou-Tchiama R.**, Bouaka F. (2013). Physicochemical Characterization, Chlorination and Flocculation of Waters of the River Djoue. *International Journal of Green and Herbal Chemistry*, 2(3): 618 à 630.

http://www.ijghc.com/download_frontend.php?id=112&table=Archive

2007..................

[19]. **Safou-Tchiama R.**, De Jéso B., Gervais Akagah AG., Sèbe G., Pétraud M. (2007). A preliminary survey of the interfacial bonding of some tropical hardwoods towards succinic anhydride and 2-octen-1-yl succinic anhydride molecules: Impact of lignin and carbohydrate polymers structure on the chemical reactivity. *Industrial Crops and Prod.* 26(2), 173-184. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2007.03.001

2004..................

[20]. Sèbe G., Tingaut P., **Safou-Tchiama R.**, Michel Pétraud, Sté phane Grelier and Bernard De Jéso. (2004). Chemical reaction of maritime pine sapwood (*Pinus pinaster* Soland) with alkoxysilane molecules: A study of chemical pathways. *Holzforschung*. 58(5), 511-518. https://doi.org/10.1515/HF.2004.078
## IX.2. Dans des journaux non indexés à tirage international avec comité de lecture

[1]. Kalendi M.N., **Safou-Tchiama, R.**, Souloungounga, P., Mabicka I.S.B., Nzue O.J.L., Tasi M. J.P., and Ndoutoume, C. Evaluation of anatomical and physical properties of *Khaya anthotheca* (Welw.) C. DC. from forests of different altitudes in the Democratic Republic of Congo. *Journal of Research in Forestry, Wildlife and Environment*. 8(4), 116 à 125.

## IX.3. Coordonnateur d'une contribution à un chapitre d'ouvrage

[1]. Mabicka Iwangou S.B., Soulounganga P., Besserer A., **Safou Tchiama R**, Ndoutoume C., Andzi Barhé T. and Gerardin P. (2020). Investigation of the Anatomical Variability of the Trunk and Root Tissues of *Rhizophora racemosa* (G. Mey) and *Avicennia germinans* (Linné): A Bioaccumulation of Heavy Metals and Pollution. Effects on Mangrove Trees Study. *In Current Perspectives on Chemical Sciences*. Vol 2. pp. 143-162. Editor: Dr. Harekrushna Sutar. Book Publisher International, India.

https://www.bookpi.org/bookstore/product/current-perspectives-on-chemical-sciences-vol-2/

## IX.4. Communications orales dans des congères avec actes

### IX.4.1. Congrès internationaux

2019................

[1]. Bikoro Bi athomo A, Eyma F, **Safou-Tchiama R**, Charrier B. Valorisation de coproduits de la transformation industrielle de l'Acajou (K. Ivorensis A. Chev). In *Actes des 21<sup>èmes</sup> Journées Nationales sur les Composites*, Bordeaux-INP, 1-3 juillet octobre 2019.

https://jnc21.sciencesconf.org/237016/document

[2]. Engozogho Anris PS, **Safou-Tchiama R**, Charrier B. Valorisation des déchets du bois d'Okoumé issus de l'industrie de transformation du bois au Gabon. In *Actes des 21<sup>èmes</sup> Journées Nationales sur les Composites*, Bordeaux-INP, 1-3 juillet octobre 2019

https://jnc21.sciencesconf.org/259099/document

[3]. Ngwa Obame S, Devin-Ziegler I, Chrusciel L, **Safou Tchiama R**, Brosse N. Valorisation de co-produits de l'industrie de bois au Gabon : vers la production d'éthanol cellulosique. *In XVIIe Congrès de la Société*
2007................

[4]. **Safou-Tchiama R**, De Jeso B, Akagah AG. A Comparative study of the microcrystalline stability of tropical hardwood celluloses. *In Forest Product Society Biographies & Abstracts*, p. 15. 61st International Convention of the Forest Product Society. 10-13 Juin 2007, Knoxville/TN (USA).

## IX.4.2. Congrès nationaux

2004................

[1]. **Safou-Tchiama R.**, De Jeso B., Akagah AG. Valorisation chimique des résidus des bois tropicaux d'Afrique. Caractérisation physico-chimique des constituants lignocellulosiques]. *In Les Cahiers Scientifiques du Bois*, 3 : pp, 141 -156. Journées d'études sur le matériau bois, 2-4 Novembre 2004, Epinal (France)

[2]. Tingaut P., Sèbe G., **Safou-Tchiama R.**, De Jéso B., Grelier S., Pétraud M. Modification de la structure chimique du bois par les alcoxysilanes. In *Les Cahiers Scientifiques du Bois*, 3 : pp, 225. Journées d'études sur le matériau bois, 2-4 Novembre 2004, Epinal (France).

## IX.5. Posters présentés dans des congrès internationaux avec actes

2019................

[1]. Mabicka Iwangou SB, Besserer A, Lallemand J, Masson E, **Safou Tchiama R**, Andzi Barhé T, Gérardin P. Influence de la pollution sur les propriétés du bois d'Avicennia germinans. *In Actes des 8èmes Journées du GDR 3544 « Sciences du Bois »*, pp. 125-128, Epinal 18-21 novembre 2019.

https://gdr-bois-2019.event.univ-lorraine.fr/data/pages/Actes_privisoires_1.pdf

[2]. Mougnala Moukagni E, **Safou Tchiama R**, Ziegler-Devin I, Bikanga R, Brosse N. Composition chimique et structure moléculaire des hémicelluloses d'Aucoumea klaineana Pierre : valorisation des rejets d'aubier et de cœur de déroulage par explosion de vapeur. *In Actes des 8èmes Journées du GDR 3544 « Sciences du Bois »*, pp, 192-194, Epinal, 18-21 novembre 2019.

https://gdr-bois-2019.event.univ-lorraine.fr/data/pages/Actes_privisoires_1.pdf
2018................

[3]. Bikoro Bi Athomo Arsène, Eyma Florent, **Safou-Tchiama Rodrigue**, Bertrand Charrier Valorisation de co-produits de la valorisation industrielle de l'Acajou (K. Ivorensis A. Chev). *In Actes des 7èmes journées du GDR 3544 « Sciences du bois »*, pp. 100-102, Cluny, 20-22 novembre 2018.

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02103731/document

[4]. Engozogho Anris Péguy Starlin, **Safou-Tchiama Rodrigue**, Denaud Louis, Vidal Marcia, Bertrand Charrier Etude du comportement thermique des tanins d'aubier du bois d'Okoumé. *In Actes des 7èmes journées du GDR 3544 « Sciences du bois »*, pp. 100-102, Cluny, 20-22 novembre 2018.

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02103731/document

[5]. Mabicka Iwangou Saint-Bickolard, Besserer Arnaud, Gérardin Philippe, **Safou-Tchiama Rodrigue**, Andzi Barhé Timoléon. Influence de la pollution sur les propriétés du bois de la mangrove jouant un rôle de phytorémédiation : Cas pratique de *Rhizophora racemosa* et d'Avicennia germinans. *In Actes des 7èmes journées du GDR 3544 « Sciences du bois »*, pp. 103-105. Cluny, 20-22 novembre 2018.

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02103731/document

[6]. Ngwa Obame Sébastien, **Safou-Tchiama Rodrigue**, Ziegler-Devin Isabelle, Brosse Nicolas Optimisation de l'extraction et caractérisation de la lignine des bois d'Okoumé par le procédé d'explosion à la vapeur. *In Actes des 7èmes journées du GDR 3544 « Sciences du bois »*, pp. 240-243. Cluny, 20-22 novembre 2018.

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02103731/document

2017................

[7]. Bikoro Bi athomo A., **Safou-Tchiama R.**, Eyma F., Charrier B Valorisation de coproduits de la transformation industrielle de l'Acajou (K. Ivorensis A. Chev). *In Actes des 6èmes journées du GDR 3544 « Sciences du bois »*, pp. 119-120. Nantes, 21-23 novembre 2017

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