Bois

Matériau d’origine naturelle

Le bois est un matériau d’origine naturelle issu de la masse ligneuse des plantes vasculaires. Chez les espèces d’arbres feuillus et conifère, la formation ligneuse du tronc et des branches se compose d’un aubier et d’un bois de cœur, dit aussi bois parfait : c’est ce tissu végétal spécifique, propre aux arbres où il joue le rôle d’un tissu conducteur pour la sève, qui reçoit en propre le nom de bois. Il est principalement composé de lignine, de cellulose et d’hémicelluloses.

D’une importance considérable dans l’artisanat (bois d’œuvre) et l’industrie humaine (combustion, fabrication du papier), le bois est un matériau d’origine biologique renouvelable, hygroscopique, d’une densité en moyenne assez faible et d’une dureté très variable selon les essences.

Biologiquement, le bois est un matériau formé chez les plantes vasculaires par l’activité du cambium, tissu de cellules responsable de la croissance radiale chez certains végétaux. Certains tissus solides de végétaux, produits par des plantes monocotylédones, ne sont pas des bois au sens propre, n’étant pas issus de l’activité d’un cambium : on peut citer les stipes des palmiers (espèces de la famille des Arécacées) ou les chaumes des bambous.

Au niveau macromoléculaire, le bois est principalement constitué de trois types de biopolymères présents en proportions variables selon les végétaux : la lignine, la cellulose et les hémicelluloses.

Composé organique de la classe des phénylpropanoïdes, la lignine assure la rigidité des parois cellulaires de la plante : elle est le composant essentiel du bois, et sa densité s’établit à 1,53 g/cm3. La cellulose est le polysaccharide qui forme le constituant essentiel de la membrane des cellules végétales : elle est notamment utilisée pour la fabrication du papier. Enfin, les hémicelluloses jouent dans la matière vivante le rôle de liant entre la lignine et les membranes cellulosiques.

Chimiquement, le bois contient environ 50 % d’atomes de carbone, 43 % d’oxygène, 6 % d’hydrogène et autour de 1 % d’azote. La densité de la matière ligneuse pure (bois moulu et compressé), dite aussi densité absolue, s’établit à 1,53.

Le cambium et les tissus du bois

L’histologie végétale étudie la structure des tissus des plantes. Chez les arbres, du centre à la périphérie du tronc on distingue la moelle, le duramen, l’aubier, le cambium, le liber et le suber.

Tissu à l’origine de la formation du bois chez les dicotylédones, le cambium (du latin cambiare) est un méristème (zone de division cellulaire) secondaire qui assure la croissance radiale de l’arbre, par opposition à la croissance longitudinale produite par le méristème primaire. Cette croissance radiale autour du cambium se produit par la formation du bois sur sa face interne, et du liber sur sa face externe.

L’aubier est le xylème secondaire (bois proprement dit) qui se forme vers l’intérieur du tronc ou de la tige par l’activité du cambium. Il est composé de vaisseaux conducteurs qui véhiculent la sève brute.

Chez certaines espèces, la transformation de l’aubier produit le duramen (disparition de l’amidon cellulaire et dépôt de substances variées, comme des tanins ou des résines, sur les parois cellulaires). Couramment appelé bois de cœur ou bois parfait, le duramen est, pour les essences des zones tempérées, la principale partie du tronc utilisée dans l’artisanat et la construction. Cette distinction est moins pertinente et parfois absente chez les essences tropicales.

Sur la face externe du cambium se forme le liber, tissu conducteur de la sève composé de tubes criblés, de parenchyme et parfois de fibres. Le cambium subéro-phellodermique, situé à la périphérie des tiges, produit vers l’extérieur l’écorce interne, ou suber (le liège), constituée de cellules mortes remplies d’air et dont la membrane est imprégnée de subérine. Vers l’intérieur, il forme le phelloderme (parenchyme secondaire).

Au centre du tronc, comme dans les jeunes tiges, la moelle est formée d’un parenchyme, tissu cellulaire spongieux et mou présent dans d’autres parties de la plante (feuille, fruit, écorce, racine), et jouant un rôle dans le stockage et le transport des éléments nutritifs. Ce tissu disparaît parfois dans le tronc des individus âgés.

Types vasculaires

Le bois des arbres croît par l’action du cambium, tissu de cellules situé entre le liber de l’écorce et les cellules mortes de l’intérieur du tronc (fibres ligneuses). Le cambium forme en effet des vaisseaux, ponctués ou réticulés, qui sont constitués de longues files de cellules mortes dont les parois sont imprégnées de lignine.

Dans les végétaux gymnospermes, qui présentent une organisation plus ancienne, les cellules verticales, appelées trachéides, portent des ponctuations aréolées, sans véritables vaisseaux : la circulation d’une cellule à une autre se fait en chicane. On parle pour ces bois d’un plan ligneux homoxylé. Chez la plupart des espèces angiospermes dicotylédones (classe des Magnoliopsida), en revanche, certaines cellules conductrices portent des perforations qui forment les pores des coupes transversales et permettent une circulation simple de la sève : ces bois sont dit hétéroxylés, du fait de la présence de deux types de cellules.

Caractéristiques mécaniques

Le bois connaît une grande variété de caractéristiques mécaniques selon l’essence d’arbre utilisée et les conditions de sa croissance. Les principaux paramètres considérés dans l’industrie sont la densité (ou plus exactement la masse volumique) et la dureté, mesurée par le test de Janka.

La dureté du bois, mesurée par le test de Janka, varie entre 300 N chez l’Ochroma pyramidale, ou balsa, et plus de 10 000 N pour certains bois tropicaux et diverses espèces du genre Acacia.

Sambuc éditeur

En savoir plus

Ressource : Densité du bois dans l’Encyclopédie Sambuc (sambuc.fr)

Ressource : Test de dureté Janka dans l’Encyclopédie Sambuc (sambuc.fr)

Concepts associés au bois

Aspects biologiques : rôle de soutien et de conduction des substances nutritives, paroi radiale, cellules conductrices, cellulose dans la paroi cellulaire, hétéropolysaccharides, eau libre, transformation de l’aubier en bois, attaque de termites et de larves, aubier, lumière, nature du sol.

Aspects physiques et chimiques : masse du bois et son volume, masse volumique, résistance au feu, résistance du bois aux changements d’humidité, résistance mécanique, résistance naturelle de l’essence, résistance à la compression, résistance à la pénétration, propriétés mécaniques, eau libre, densité de la masse ligneuse anhydre, lignine, hémicellulose, structure chimique de la lignine, structure cristalline de la cellulose, taux d’humidité du bois, hétéropolysaccharides, masse de bois humide, masse et le volume saturé en eau, résistance aux altérations dues aux ultraviolets, glucomannanes.

Utilisation par l’homme : matériau naturel biodégradable, résistance au feu, résistance du bois aux changements d’humidité, bois non traités, bois peu nerveux utilisés pour l’ameublement, attaque de termites et de larves, déformation du bois, lumière, vitesse de séchage, risque d’incendie, maisons en bois, opérations de première transformation, produits dérivés du bois, bois homogènes, résistance aux altérations dues aux ultraviolets, bois exposés à l’usure, propriétés élastomécaniques, coût énergétique de transformation, carburant, conditions d’usage (intérieur, extérieur).

Entités nommées fréquentes : Janka.