Juglans regia

photo JM Gion, CIRAD

La duraminisation est l’ultime processus de différenciation des cellules du bois et conduit à la formation du bois de cœur ou duramen. Elle lui confère ses principales propriétés chimiques (durabilité) et esthétiques (coloration) qui conditionneront son utilisation. Selon les espèces, les caractéristiques du bois de cœur sont très variables. Certaines espèces comme le noyer ou le mélèze fabriquent un bois de cœur très coloré et/ou bien plus durable que leur aubier. D’autres arbres fabriquent un bois de cœur qui ne se différencie pas clairement de l’aubier que ce soit par la couleur ou par la durabilité (peuplier).

L’étude de la formation et de la variabilité des caractéristiques du bois de cœur est abordées dans notre groupe chez des espèces à bois de cœur bien différencié comme le merisier, le teck, le mélèze et le noyer. Le noyer produit par exemple un bois de haute qualité, coloré et très prisé en ébénisterie. Nous l’avons choisi comme modèle pour étudier les mécanismes physiologiques et génétiques régulant la production des composés phénoliques synthétisés lors de la formation du bois de cœur et responsables de sa coloration.

D’une manière générale, la formation du bois de cœur est étudiée par des techniques descriptives (histologie et analyse d’image de son extension), analytiques (biochimie, biologie moléculaire) et de génétique (programme de sélection et amélioration).

Chez le noyer, nos travaux sont principalement ciblés sur l’étude des composés phénoliques (phénylpropanoïdes, flavonoïdes et naphtoquinones) (Burtin et al. 1998) et des systèmes enzymatiques contrôlant leurs synthèses (chalcone synthase, flavanone 3-hydroxylase, dihydroflavonol 4-reductase et beta-glucosidase) (Duroux et al. 1998). Au niveau de la zone de transition, les beta-glucosidases pourraient jouer un rôle prépondérant dans la synthèse de la juglone, naphtoquinone caractéristique du bois de cœur. La purification et la détermination des caractéristiques biochimiques de cette classe d’enzyme sont en cours.

La mise en œuvre des techniques de biologie moléculaire est beaucoup plus récente du fait des difficultés liées au nombre très faible de cellules vivantes et aux grandes quantités de composés phénoliques présentes dans les tissus âgés du bois (Label et al. 2000, Beritognolo et al. 2002).

Nous avons construit une banque d’ADN complémentaires représentative des gènes exprimés au niveau de la zone de transition aubier-bois de cœur. A ce jour, plus de 2000 clones ont déjà été séquencés et annotés dans le cadre de collaborations avec l’UREFV (INRA-Bordeaux) et le HTIRC (Purdue University, USA).

La comparaison des séquences exprimées dans les différents tissus du bois (zone cambiale, xylème et zone de transition) et l’utilisation de microarray permettront d’avoir une vue sur les voies métaboliques activées ou réprimées à tous les stades de différenciation du bois mais aussi lors de l’infection des troncs par Erwinia qui représente une menace majeure pour la production de noix en France en provoquant la chute des branches charpentières (jusqu’à 80% des arbres sont atteints dans certaines parcelles en Isère). Sur la base des ESTs issues de génotypes résistants (J. nigra, J.regia x J. nigra) dont nous sommes les seuls à disposer, des collaborations avec la Californie (également atteinte) sont envisageables (U.C. Davis, prof. G. McGranahan et A. Dandekar).

A terme, les connaissances techniques et fondamentales acquises sur la formation du bois de cœur chez le noyer pourront être transférées à d’autres espèces afin d’aborder d’autres aspects liés à la duraminisation. Du fait de mesures européennes de plus en plus restrictives concernant le traitement chimique des bois, la durabilité naturelle et l’identification de voies métaboliques y participant constituent un axe de recherche pouvant avoir d’importantes retombées économiques et écologiques. La caractérisation et l’utilisation de molécules d’intérêt comme des molécules phénoliques trouvées dans le duramen de certaines essences (tannins, flavonoïdes, naphtoquinones,...) au fort pouvoir antioxydant et toxique pour les organismes pathogènes (bactéries, champignons, insectes) représente une voie d’avenir pour la valorisation des produits connexes du bois.