Thèse Présentée à la Faculté de Pharmacie de Montpellier








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Tableau des principales fibres végétales utilisées dans l’industrie textile

  1. Textiles extraits de gousses ou fruits

  2. Le cotonnier - Gossypium sp.

      1. Histoire du coton [2][3][4][5]

Dans l’Antiquité, le coton, était désigné sous l’appellation karpaso en grec ou carbasus en latin. Ces deux termes sont proches du sanscrit karpasa-i (langue indo-européenne autrefois parlée dans le sous-continent indien) qui serait le nom originel du coton. En revanche le « coton » français et « cotton » anglais dériveraient de l’arabe « qutun » ou « kutun ». Ces mots anciens désignaient à l’origine un tissu fin, généralement en lin. Ce n’est qu’au début de notre ère que la fibre de coton brute est ainsi désignée sans ambiguïté.

La double origine du coton

La littérature dégage essentiellement deux origines géographiques distinctes que sont l'Asie et l'Amérique précolombienne. D’une part, d’anciens fragments de cotonnades datant d’environ 3200 ans avant J.C ont été trouvés au Pakistan (dans la vallée de l’Indus à Mohenjo-Daro) et en Nubie. D’autre part, certains affirment que les restes de tissus datant de 5800 ans avant J.C. et trouvés dans une grotte près de Tehuacan au Mexique sont aussi en coton. L'existence du coton sur le continent américain avant l'arrivée des Conquistadores ne semble pas faire de doute. De nombreuses espèces de coton sont d’ailleurs originaires d’Amérique latine et étaient cultivées au Mexique, au Guatemala, en Colombie et au Pérou.

Cependant c'est l'Inde qui a été le lieu principal de diffusion, et c'est à partir de ce pays que le coton a progressé vers le Moyen orient puis l'Égypte et vers l'Afrique et l'Europe, par l’intermédiaire des Sarrasins.

Histoire du commerce

Le coton commença à être commercialisé vers Rome à l'époque d'Alexandre le Grand, au IVème siècle avant J-C. Le commerce prit son essor avec la découverte de la voie maritime passant par le Cap de Bonne Espérance et la mise en place de comptoirs commerciaux en Inde. La prédominance portugaise dans cette partie du monde fut progressivement concurrencée par d'autres pays d'Europe (France, Angleterre) dès 1698. Les conquêtes arabes donnent naissance à l'installation des premières manufactures de coton à Grenade, à Venise, puis à Milan.

Au Moyen Age, en France, le coton est utilisé sous forme de bourre, puis au XIVe siècle comme rembourrage de vêtements et courtepointes ainsi que dans la fabrication des mèches à chandelles et de tissus (« futaines, bombasins et boucassins »). Au XVIIème siècle, on l’utilise dans la confection de rubans (« couttons »). Les grandes régions cotonnières françaises se situent alors dans le Nord et l’Est, en Haute-Normandie et dans le Sud-Est autour de Montpellier.

En Angleterre, la première filature cotonnière ouvre ses portes à Manchester en 1641. Cette date marque le début de l'industrie cotonnière en Europe dont le développement se fera principalement par le biais de la Révolution industrielle. L’apparition des premières machines à filer et celle des premières égreneuses représentent un atout important pour cette industrie.

La culture cotonnière américaine commence elle au XVIIe siècle, au sud des Etats-Unis actuels, où des émigrants européens sélectionnent des cotonniers à partir de graines provenant du Mexique et des Antilles. Avec le développement industriel de l’Europe et l’invention de l’égreneuse à scies, les surfaces cultivées en coton se multiplient et la production de coton américain passe de 10 000 balles en 1794 à plus de 4 millions en 1861. Le besoin de main-d’œuvre aux champs augmente et les esclaves y pourvoient jusqu’à l’abolition de l’esclavage, en 1865. La Guerre de sécession paralyse temporairement la production américaine (1861-1865). Le coton se raréfie, les prix grimpent et les pays industriels, privés de leur matière première, décident d’implanter cette culture dans les territoires des empires coloniaux qu’ils sont en train de constituer. Cela n’empêche pas la reprise du coton américain en 1866, et le prix mondial de la fibre dépendra désormais des quantités de coton récolté aux Etats-Unis.

De nombreuses améliorations technologiques vont conduire, tout au long du XIXe siècle, à un développement considérable de la culture et de l’industrie du coton, qui l’ont fait surnommer « l’or blanc ». Les progrès scientifiques n’ont de cesse d’améliorer la culture et la qualité de la fibre.

        1. Botanique

Dans la classification, le cotonnier est une dicotylédone appartenant à l’ordre des Malvales, de la famille des Malvacées, genre Gossypium, dont quatre espèces sont cultivées pour la production de fibres car leur graine possède des poils cellulosiques pouvant être utilisés par l’industrie.

          1. Les différentes espèces [5][7]

G. herbaceum L. et G. arboreum L. sont des cotonniers de l’Ancien Monde, qui donnent le coton dit « indien », à fibres courtes et épaisses (coton « courte soie »), de valeur commerciale faible.

G. barbadense L. et G. hirsutum L. sont des cotonniers du Nouveau Monde. G. barbadense L., originaire d’Amérique tropicale, a notamment été introduit en Egypte et constitue aujourd'hui au travers de la qualité "Jumel" (coton provenant de La Barbade) l'un des meilleurs cotons du monde en terme de qualité et de longueur de fibres. Il représente 3 à 4% de la production mondiale. Il est considéré comme le plus beau coton du monde et est utilisé pour les produits haut de gamme. G. hirsutum L., originaire d’Amérique centrale, est le plus commun. Il donne des fibres intermédiaires (coton « Upland » dont dérivent toutes les variétés « moyenne soie »). Il représente plus de 90% des variétés cultivées dans le monde et est utilisé pour la fabrication des articles de qualité courante.

A l’origine, tous ces cotonniers sont des arbustes vivaces. Pour permettre une récolte plus facile et un meilleur rendement en fibres, celui-ci étant maximal la première année de culture, ils sont cultivés comme des plantes annuelles. Il existe de nombreuses espèces sauvages impropres à l’usage textile, mais dont la conservation est essentielle au maintien de la diversité qui, seule, permet d’envisager des améliorations génétiques.

          1. Origines et génomes [6]

Le genre Gossypium serait issu d’un phylum ancestral, aujourd’hui disparu, qui se serait différencié il y a plus de cent millions d’années en plusieurs groupes génomiques sous l’influence de la pression de sélection induite par la dérive des continents.

Huit groupes génomiques désignés par les lettres majuscules A, B, C, D, E, F, G et K, comprenant des espèces de cotonnier diploïdes, (2n=2x=26 chromosomes) sont à ce jour reconnus. Par une hybridation naturelle entre espèces des génomes A et D suivie d’un doublement spontané du nombre de chromosomes, un groupe génomique allotétraploïde (2n=4x=52 chromosomes) désigné par le symbole (AD) est apparu il y a environ un million d’années. Aujourd’hui, environ 50 espèces (45 espèces diploïdes et 5 espèces allotétraploïdes) sont dénombrées dans le genre Gossypium et de nouvelles espèces continuent d’être découvertes.



Processus de différenciation génomique du genre Gossypium [6]

        1. Description botanique [7]

La morphologie du cotonnier varie beaucoup selon l’espèce, la variété, le climat et les conditions de culture. Il peut mesurer jusqu'à dix mètres à l'état sauvage, toutefois sa taille est limitée à un ou deux mètres en culture de façon à en faciliter la récolte. La partie aérienne de la plante est composée d’une tige principale érigée, à croissance terminale et continue (monopodiale). Les rameaux se développent de façon soit continue, soit discontinue (sympodiale). L’ensemble donne au cotonnier un aspect buissonnant et compact, allant de la forme pyramidale à la forme sphérique selon les variétés.

          1. Racines, tiges, rameaux et feuilles

La racine principale est pivotante et de longueur variable suivant la nature du sol. Elle peut atteindre plus d’un mètre. Des racines secondaires latérales se développent en étages horizontaux successifs. L’ensemble racinaire, très important, assure à la fois la fixation de la plante et son alimentation en eau et en sels minéraux. Il joue un rôle capital dans l’adaptation du cotonnier en conditions climatiques difficiles, comme dans les régions africaines proches des déserts.

La tige principale, à croissance monopodiale, forme des nœuds d’où partent des rameaux de deux types : les branches végétatives à croissance monopodiale et portant des feuilles et des bourgeons ; des branches fructifères à croissance sympodiale et portant des feuilles, des fleurs et des fruits. Les branches fructifères apparaissent aux nœuds de la tige principale et des rameaux secondaires végétatifs. La croissance discontinue de ces branches leur donne un aspect en zigzag, et la succession des segments a pour conséquence l’étagement de la floraison, de la fructification et de la maturation des capsules. Les feuilles assurent l’assimilation photosynthétique, la respiration et la transpiration. Leur forme et leur taille sont variables avec l’âge, l’espèce et la variété. La plupart ont une forme palmée avec des lobes plus ou moins marqués. Le limbe est de couleur vert clair à vert foncé, glabre ou pileux. Les poils représentent une protection mécanique contre les insectes piqueurs. Tiges et feuilles contiennent des glandes externes ou nectarifères qui sécrètent un suc attirant les insectes et des glandes internes qui sécrètent un produit toxique, le gossypol.

          1. Fleurs, fruits et graines

La fleur est issue d’un bourgeon protégé par trois bractées. Celles-ci persistent jusqu’à la maturité des fruits, ce qui constitue un double inconvénient : elles freinent la croissance de la plante en favorisant la protection des insectes nuisibles et elles gênent la récolte mécanique du coton. La fleur est formée d’un calice à cinq sépales verts et soudés, d’une corolle à cinq pétales libres et bien développés, d’un blanc crémeux à jaune, d’un androcée (appareil reproducteur mâle) contenant de nombreuses étamines soudées en une colonne staminale, et d’un gynécée (appareil reproducteur femelle) comprenant un ovaire supère de 3 à 5 carpelles fermés, un style et des stigmates très développés. Chaque carpelle contient plusieurs ovules. Des glandes nectarifères sécrètent le nectar.



Fleur de cotonnier en coupe longitudinale [10]

a : corolle (pétales) – b : calice (sépales) – c : bractée – d : pédoncule –
e : stigmate – f : style – g : colonne staminale – h : étamine – i : ovaire – j : ovules.

Après la fécondation, qui a lieu dès l’ouverture des étamines (anthèse), l’ovaire se transforme en un fruit, la capsule. Celle-ci, de forme et de volume variables selon la variété et les conditions de culture, présente une couleur verte tachée de rouge. La capsule contient 3 à 5 loges qui renferment chacune 6 à 9 graines de couleur brune. Celles-ci mesurent de 7 à 12 mm de long. A la surface des graines, des poils épidermiques se développent dès la fécondation et forment des fibres, les « soies » du coton formant la ouate.

Les fibres sont naturellement blanches ou de couleur écrue avec différentes nuances de brun. A maturité, la graine est exalbuminée (les réserves contenues dans l’albumen ont été utilisées pour le développement de l’embryon). Les cotylédons sont riches en huile (34 à 36 % du poids sec) et en protéines (40 à 45 % du poids sec). Des glandes à gossypol sont aussi présentes dans les capsules et les graines. L’ouverture des capsules se fait au niveau des fentes de déhiscence situées entre les valves. Elle permet la maturation des fibres par séchage. L’ensemble des fibres constituant la ouate peut présenter une forme dégoulinante, sensible au vent et à la pluie, ou au contraire une forme stormproof, en anglais « résistante aux conditions climatiques orageuses », permettant une meilleure récolte.

        1. Le cycle de développement du cotonnier

Le cotonnier est une plante de pays chauds qui ne supporte pas de température inférieure à 5°C. Le cycle de développement dure entre 166 et 205 jours selon le climat et les conditions de culture.

          1. Durée du cycle et étapes [5][7][11]

On peut diviser ce cycle en plusieurs stades de développement :

  • La levée,

Elle dure de 6 – 10 jours à 30 jours et s’étend de la germination des graines à l’étalement des cotylédons. Les semis se font en principe dans une terre de bonne qualité, généralement alluvionnaire. Deux facteurs sont favorables lors de cette phase : l’eau, qui permet l’imbibition des graines, et la chaleur. La germination se déclenche au-dessus de 14-15°C, elle est rapide à 30°C et quasi nulle au-dessus de 40°C.


  • La phase « plantule »,

Elle dure de 20 – 25 jours à 35 jours et comprend le développement de la plantule jusqu’au stade de 3 ou 4 feuilles.

La croissance du réseau racinaire et de la partie aérienne, avec ses branches végétatives et fructifères, dure environ 20 jours sous climat tropical humide et plus de trois semaines en conditions défavorables. A ce stade, l’alimentation en eau est primordiale. Cette phase est déterminante pour la suite du développement et la reproduction.


  • La préfloraison,

Elle se poursuit jusqu’à l’ouverture de la première fleur et dure de 30 à 35 jours. C’est une période critique pendant laquelle la plante est sensible à la sécheresse, aux carences minérales et au parasitisme. Cette phase conditionne la qualité des fibres.


  • Le stade reproducteur,

Il comprend la floraison et la maturation des capsules. La floraison dure de 40 à 70 jours. Elle est très dépendante de l’humidité du sol et de l’ensoleillement. La pollinisation des fleurs s’effectue en général dans la matinée qui suit leur ouverture. La plante est naturellement autogame (fécondation de l’ovaire par le pollen de la même fleur), mais selon la densité des cultures le taux d’allogamie (fécondation par le pollen d’une autre fleur de la même espèce) varie de 0 à 50% : le cotonnier est donc considéré comme étant semi-autogame.


  • La phase de maturation des capsules,

Elle dure entre 50 à 80 jours. Pendant cette phase, des poils épidermiques situés à la surface des graines apparaissent et forment les fibres. Floraison et maturation s’étagent dans le temps et dans l’espace.


          1. L’amélioration variétale [7]

Pour être en mesure de créer des variétés nouvelles exigées par l’évolution des besoins du marché et l’émergence éventuelle de contraintes et/ou de besoins nouveaux, il est nécessaire de disposer en permanence d’une variabilité génétique importante. Le genre Gossypium, riche de plus d’une quarantaine d’espèces sauvages, représente un réservoir important de variabilité génétique pour l’amélioration des espèces cultivées, notamment de la principale espèce de cotonnier cultivé G. hirsutum L. Cette importante variabilité est organisée en trois pools géniques (pool génique primaire, secondaire et tertiaire) selon la perméabilité génétique qui existe entre les différentes espèces du genre et la principale espèce cultivée. Les critères de sélection variétale sont très nombreux. Ils peuvent concerner :

l’amélioration de la production : port de la plante, croissance, précocité, résistance aux maladies et aux ravageurs, rendement en fibres, résistance à la verse, pilosité, caractère stormproof, taux de graines avortées, valeur nutritive de la graine, recherche de variété glandless (littéralement « sans glande » donc ne sécrétant pas de gossypol ce qui permet de fournir l’huile et les farines riches en protéines directement utilisables dans l’alimentation).

l’amélioration de la qualité des fibres : longueur, finesse, ténacité, couleur, allongement, infroissabilité, stabilité dimensionnelle.

Cependant, un certain nombre de ces variétés se révèlent plus sensibles aux maladies et aux parasites. Les hybrides sont très souvent instables et ont tendance à dégénérer. Les méthodes de sélection sont variées et répondent à des objectifs précis adaptés à chaque région selon le climat, le sol, les agents agresseurs dominants, les facteurs économiques et sociaux.

La création de plantes transgéniques, dans le génome desquelles on transplante expérimentalement un gène d’intérêt, comme la résistance aux pathogènes ou aux herbicides et la tolérance aux virus, s’est considérablement développée ces dernières années. Le rapport des surfaces cultivées pour des cotons transgéniques commercialisés et de la totalité des surfaces de culture cotonnière est passé de 3,7% en 1999 à 5,3% en 2000. En 2004, il représente environ 30%, avec les Etats-Unis et la Chine en tête (respectivement 73% et 61% de leurs surfaces cotonnières). L’utilisation des plantes génétiquement modifiées doit être cependant maîtrisée et nécessite toute une procédure d’homologation qui permet d’évaluer l’impact de ces plantes dans les domaines de la santé et de l’environnement.
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