Thèse Présentée à la Faculté de Pharmacie de Montpellier








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La récolte du coton [3][7]

La récolte manuelle nécessite une main-d'œuvre abondante. En Afrique de l’Ouest et du Centre, par exemple, c’est toute la famille qui participe à la cueillette du coton graine, car il y a surtout de petites exploitations qui ne vivent que du coton. Un cueilleur récolte 50 à 80 kilos de coton graine par jour. Ce type de récolte permet d'obtenir une fibre propre, sans débris végétaux indésirables mais représente un travail considérable : un homme récolte en moyenne de 25 à 30 kg de coton graine par jour, les plantations sont d’environ un hectare et le rendement en coton graine proche de 1 tonne à l’hectare.

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

On estime que la récolte mécanique représente 70% environ des récoltes contre 30% pour la récolte manuelle.

      1. La fibre de coton

La culture du cotonnier a pour but principal la production de fibres, mais toutes les autres parties de la graine sont exploitables et constituent une matière première industrielle très importante.

        1. La graine et ses dérivés [7]

La graine comprend trois parties distinctes :

  • les fibres (30 à 42%) et le duvet ou linter (5 à 7%), formés des poils épidermiques ;

  • l’amande (35 à 42%), qui contient l’embryon et les cotylédons riches en huile et en protéines ;

  • la coque ou tégument (13 à 18%), qui constitue les enveloppes protectrices.

On appelle « coton graine » l’ensemble de la graine proprement dite (amande et coque) et des fibres. C’est le produit récupéré après la récolte.

          1. Traitement des graines [13]

Afin de récupérer l’huile contenue dans les graines, un broyage laminage conduit à l’obtention de flocons. La cuisson contrôlée de ceux-ci précipite les protéines, élimine le gossypol et améliore l’extraction ultérieure de l’huile. Qu’elle soit extraite par pression ou par solvants, l’huile est démucilaginée, neutralisée, lavée, décolorée et désodorisée avant d’être livrée à la consommation. Les tourteaux sont destinés à l’alimentation animale (les rumifiants détoxifient en partie le gossypol). Les farines, sous réserve d’être débarrassées de leur gossypol et non contaminées par des aflatoxines, peuvent être utilisées pour l’alimentation de l’Homme et des animaux monogastriques. Elle intervient, par exemple, dans la confection des « steaks végétaux » ou encore dans les sauces, pâtisseries, petits-déjeuners et aliments de survie

Les coques et les déchets sont utilisés comme combustibles, engrais ou aliments pour bétail.

          1. Les cotons officinaux [12]

Les cotons décrits par les pharmacopées ont des fibres d’une longueur supérieure ou égale à 10 mm et doivent satisfaire à un certain nombre d’essais : absence de matières colorantes compensatrices (sur un percolat d’éthanol à 96 degré) et de substances tensio-actives ; il ne doit pas contenir plus de 0,5 % de substances solubles dans l’eau ou dans le dioxyde d’éthyle. Un protocole strict permet de mesurer son pouvoir d’absorption : il est au minimum de 23 g d’eau par gramme de coton.

Le coton cardé écru doit présenter un pouvoir hydrophobe minimal, un faible pouvoir d’absorption de l’eau (moins de 20 % de sa masse). On doit procéder en outre à une estimation de sa contamination microbienne (germes aérobies viables totaux, Pseudomonas aeruginosa et Escherichia coli).

          1. Autres produits [13]

L’ouate de cellulose chirurgicale est constituée de fibres isolées, non fasciculées, extraites industriellement du bois par désincrustation thermochimique suivie d’un blanchiment. Elle doit satisfaire à des essais très proches de ceux qui s’appliquent au coton hydrophile.

La cellulose en poudre est utilisée en pharmacotechnie : diluant-liant et désintégrant en compression, stabilisant de suspensions.

Les linters, ou fibres peu développées, entrent dans la confection de ouate hydrophile, de papiers spéciaux comme les billets de banque, de dérivés cellulosiques (textiles artificiels ou explosifs), de vernis ou de films photographiques.

        1. Origine de la fibre, constitution et propriétés [7]

Les fibres de coton ont naturellement une couleur qui varie du blanc crème au brun foncé, en passant par les tons ocre, brun roux ou mauve. Leur longueur est de 15 à 45 mm selon les variétés, et leur diamètre de 20 à 30 μm. Le duvet, ou linter, formé de fibres courtes ne dépassant pas 0,5 à 2 mm, n’a pas de propriété textile. Le constituant majeur des fibres est la cellulose.

          1. Une origine épidermique

Les poils du coton, unicellulaires, sont formés à partir de cellules épidermiques de l’ovule. Leur nombre est de 10 000 environ par graine. La croissance des poils débute dans la fleur peu avant l’anthèse, mais devient très intense après la pollinisation. On peut observer en microscopie électronique, qu’elle soit à transmission ou à balayage, un épiderme d’ovule fécondé, 4 jours après l’anthèse. Les cellules qui donnent naissance à des fibres sont déjà bien différenciées, elles sont nombreuses et leur croissance apparaît quasi synchrone. A ce stade, l’ovule est encore très petit et mesure environ 1 mm. D’autres cellules épidermiques (entre 5 000 et 10 000) se développent ultérieurement. Elles ont une croissance limitée et forment les linters.

Le développement du poil comporte deux phases essentielles :

l’élongation, qui donne la longueur totale de la fibre et se caractérise par la mise en place d’une paroi primaire ; l’épaississement ou remplissage, qui donne les propriétés textiles de la fibre et se caractérise par la mise en place d’une paroi secondaire épaisse.

          1. La phase d’élongation et la paroi primaire

La phase de croissance s’étend sur 15 à 20 jours. Il s’agit d’une croissance apicale intense, puisque la longueur finale du poil épidermique est 1 000 à 4 000 fois la longueur initiale. Le diamètre, très réduit, est acquis dès les premiers jours. Durant cette phase, l’activité cellulaire est très intense, en particulier dans la région apicale au niveau de la machinerie de synthèse des composés de surface : ribosomes, réticulum endoplasmique, dictyosomes et vésicules de sécrétion de l’appareil de Golgi. On observe en particulier de très nombreux dictyosomes (de 1 000 à 50 000 par cellule) qui contribuent à la mise en place des glycanes synthases membranaires et des polymères de la paroi.

La paroi primaire est fine et extensible. Elle contient environ 30% de cellulose synthétisée au niveau de la membrane plasmique, des pectines et des hémicelluloses synthétisées et séquencées au niveau des dictyosomes et du réseau transgolgien. Les microfibrilles de cellulose, peu cristallines comme dans toute paroi primaire, constituent des hélices qui sont progressivement étirées et redressées au cours de l’élongation de la cellule. La partie externe de la paroi primaire est limitée par une cuticule contenant des composés hydrophobes, cutine et cires.

La croissance du poil est sous contrôle hormonal, notamment des auxines et gibbéréllines dont le taux est augmenté après la fécondation. Les linters cessent leur croissance très tôt. Ils sont peu développés et constituent un fin duvet adhérant à la graine.

          1. La phase de remplissage et la paroi secondaire

Cette seconde phase débute vers le 20ème jour. La mise en place d’une paroi secondaire très épaisse ( 5 μm) commence dès l’arrêt de la croissance et s’étend sur 25 à 35 jours. L’activité de synthèse de la cellule change brutalement : arrêt des synthèses et sécrétions des pectines et hémicelluloses, très forte activité des celluloses synthases qui édifient de nombreuses microfibrilles de cellulose. Aussi la paroi secondaire est-elle constituée de cellulose presque pure (99%).

Les microfibrilles ont une cristallinité de 40 à 60%. Elles sont disposées en strates successives très nombreuses. Le dépôt des strates obéit à un rythme circadien et est sous contrôle de facteurs exogènes, en particulier de la lumière. A l’intérieur de chaque strate, les microfibrilles sont parallèles entre elles et constituent des hélices sinueuses. Leur orientation par rapport à l’axe de la fibre varie de 55° pour les strates externes les plus anciennes à 15° pour les strates internes les plus récentes. De plus, les microfibrilles présentent de fréquents changements d’orientation, ou points de réversion, caractéristiques des fibres de coton.

Lorsque le fruit arrive à maturité, la capsule s’ouvre, les fibres se déploient et sèchent. Elles s’aplatissent et présentent une torsion appelée vrillage et due à la résultante des forces opposées des hélices de cellulose au niveau des points de réversion. Le vrillage donne à la fibre une bonne élasticité et favorise ultérieurement les techniques de filature. Le contenu cytoplasmique du poil dégénère et seule la paroi subsiste.

L’épaisseur de la paroi secondaire, la cristallinité des microfibrilles de cellulose, leur orientation et la fréquence des points de réversion sont d’une grande importance puisqu’ils sont à l’origine des propriétés textiles de résistance et d’élasticité de la fibre. Comme on l’a vu précédemment, les conditions climatiques et de culture jouent un grand rôle dans la phase de maturation des fruits et des graines et par conséquent dans l’édification et la constitution de la paroi secondaire. Dans le cas de développement difficile, la paroi reste fine et la fibre obtenue est immature et dépourvue de propriétés textiles.

          1. Propriétés d’hydrophilie et de résistance de la fibre

A maturité, la fibre de coton est une cellule végétale morte, très allongée et constituée uniquement par la paroi cellulaire à prédominance cellulosique (90%). Il s’agit donc d’une fibre creuse, caractère qui lui confère une bonne légèreté. La nature cellulosique de sa paroi lui donne un caractère hydrophile et résistant. L’hydrophilie offre des propriétés de bonne absorption (confort, teinture facile car grande affinité pour les couleurs…).

La résistance de la cellulose aux agents chimiques permet à la fibre d’être entretenue facilement, mais aussi de supporter les traitements chlorés (blanchiment, eau de Javel) et les températures élevées. L’existence d’une paroi épaisse contenant de nombreuses microfibrilles de bonne cristallinité garantit la résistance nécessaire aux traitements de filature et de transformation du fil (tricotage, tissage) et à l’utilisation ultérieure des textiles ; mais la cristallinité est à l’origine de la froissabilité des tissus obtenus.

Enfin, l’orientation particulière des microfibrilles et l’existence des points de réversion ont pour conséquence le vrillage, lequel donne une bonne élasticité et permet la cohésion des fibres entre elles lors de la filature.

        1. Les critères de qualité de la fibre [7]

Les critères de qualité sont jugées, de manière générale, par rapport aux critères en vigueur aux Etats-Unis. Ceux-ci vont conditionner l’utilisation des fibres et régler les cours mondiaux d’achat et de vente. Il existe donc des standards de référence conduisant à une labellisation des produits. Les mesures sont effectuées à l’aide d’appareils ou manuellement.

Les principales caractéristiques prises en compte sont :

  • la longueur de la fibre ou « soie » des professionnels.

C’est l’élément le plus recherché et le classement est différent selon l’espèce (28-30 mm pour G. hirsutum, 35-40 mm pour G. barbadense) ;


  • la maturité est représentée par l’épaisseur de la couche cellulosique ;




  • la finesse correspond au diamètre de la fibre et est calculée en millitex (le mtex est la masse en milligramme de 1 000 m de matière textile). La finesse moyenne est de l’ordre de 170 mtex.




  • la ténacité représente la résistance à la rupture. Elle s’exprime en centinewton par tex (Cn/tex). Associée à l’allongement, calculé en pourcentage, la ténacité représente la résistance à la rupture. Elle s’exprime en centinewton par tex (cN/tex). Associée à l’allongement, calculé en pourcentage, la ténacité permet d’apprécier l’élasticité de la fibre ;




  • la couleur varie le plus souvent du blanc crème au gris, sauf pour les fibres naturellement colorées encore utilisées pour un usage limité ;




  • l’éclat donne une fibre brillante ou terne qui reflète les conditions de croissance et la qualité de la fibre ;




  • les taux d’humidité, de cires et de matières étrangères sont des critères également pris en compte, révélant les conditions de séchage et la propreté des fibres.




        1. Transformation de la fibre [2]

Certains des traitements (égrenage, mise en balle) sont effectués dans les pays producteurs et d’autres (filature) dans les pays transformateurs.

          1. L’égrenage

Après la récolte, le coton graine est acheminé en camion jusqu’à l’usine d’égrenage. Il est séché soit à l’air ambiant et au soleil, soit par courant artificiel d’air chaud. Pour obtenir une bonne séparation des fibres, le taux d’humidité des fibres doit être de l’ordre de 7%. Il est ensuite nettoyé par des nettoyeurs à cylindre pour éliminer les plus grosses impuretés, capsules et débris végétaux. Cette étape est inutile lorsque la récolte est faite manuellement, le coton étant beaucoup plus pur.

Puis vient l’étape de l’égrenage proprement dit. Avant la révolution industrielle, il était manuel. Une personne obtenait 450 grammes à 3 kilos de fibres par jour. Au début du XVIIIe siècle, les premières égreneuses à rouleau produisent 15 kilos de fibres par jour. En 1793, l’Américain Eli Whitney invente l’égreneuse à scies, de conception complètement différente de l’égreneuse à rouleau. Cette nouvelle égreneuse pouvait fournir 1 à 12 kilos de fibres par heure.

A l’heure actuelle, plus de 80 % de la production mondiale est égrenée avec des égreneuses à rouleau ou à scies. Ces dernières sont constituées de disques métalliques à dents non coupantes qui, en tournant, entraînent les fibres et les séparent des graines. Elles permettent d’atteindre des rendements de l’ordre de deux tonnes à l’heure. Cependant, ce type de machines peut endommager les fibres. Pour les fibres longues de bonne qualité, les égreneuses à rouleau sont préférables car leur intervention est plus douce, mais elles nécessitent un coton graine très propre et ont des rendements moindres. Les égreneuses à rouleau sont plutôt réservées aux cotons à fibres longues et très longues.

Enfin, la mise en balles commence par le tassement des fibres à l’aide de presses pour les rendre plus transportables. Les balles sont ensuite entoilées et cerclées. Le poids des balles varie de 100 à 350 kg selon les pays producteurs. Des prélèvements d’échantillons par balle permettent un étiquetage et un classement des qualités du coton. Chaque balle est ainsi répertoriée, stockée et transportée dans des ports d’embarquement avant d’être expédiée par bateau vers les pays industriels transformateurs.
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