Aspectsdubois 19-12-da(2)

Les différents aspects du bois


Françoise Huber INRA – Nancy
Décembre 2011
Institut National de la Recherche Agronomique


Le bois, un matériau hétérogène

Origine du bois
Sur cette rondelle :
à l’extérieur, l’écorce au sens large du terme,
qui a un rôle protecteur pour l’arbre,
au centre, la moelle,
cambium ou entre l’écorce et la moelle, le BOIS.
assise libéro-ligneuse
Le bois est un tissu de formation secondaire ;
il est issu d’une assise génératrice située
presque sous l’écorce :
le CAMBIUM ou ASSISE CAMBIALE ou mieux
encore ASSISE LIBÉRO-LIGNEUSE.
moelle
Le cambium forme une véritable gaine qui
écorce enveloppe l’arbre à l’exception des extrémités
des branches où se trouvent les bourgeons.
Elle ne se voit pas à l’œil nu.

Deux zones de bois se distinguent sur la photo :
• une zone claire, l’aubier qui se trouve dans la
partie externe,
une zone plus foncée que l’aubier jusqu’à la
moelle, le duramen, appelé aussi bois de cœur,
aubier duramen
ou bois parfait.
bois
La moelle est un tissu primaire formé par
l’extrémité de la tige ; ce n’est pas du bois.
rayons ligneux
L’aubier et le duramen sont traversés par des
rayons ligneux qui vont de la moelle vers
l’écorce.

Tous les arbres n’ont pas un bois avec
un duramen coloré.
Coupe transversale

Origine du bois
bois

Le cambium est l’usine à bois !

Les cellules du cambium se multiplient et, sur sa
face interne, donnent naissance aux cellules du
bois.

cellules du cambium

Les cellules du bois sont orientées

La majeure partie de ces cellules (90% environ)
ont leur plus grand axe parallèle à l’axe de la tige,
les autres cellules se positionnent
perpendiculairement à ce même axe.

Aspect microscopique

Cellules orientées
moelle-écorce
=
moelle cellules radiales

Cellules orientées
racine-cime
=
cellules axiales

Sur une section transversale, apparaissent les
différentes orientations des cellules.
Le grand axe des cellules des rayons ligneux est
orienté de la moelle vers l’écorce. Elles sont dites
cellules radiales ou cellules couchées. Sur cette
image elles montrent leur paroi. Cette orientation
les fait ressortir d’une couleur différente sur les
rondelles de bois.
Les autre cellules sont des « tuyaux » qui auraient
été coupés perpendiculairement à leur axe ne
laissant voir que leur cavité et la section de la paroi
de ce « tuyau » : ce sont des cellules axiales.
Plan transversal montrant l’orientation des cellules (Peuplier) Rappel : La plus grande partie des cellules du bois (90% environ) ont
leur plus grand axe parallèle à l’axe de la tige, les autres cellules se
positionnent perpendiculairement à celui-ci.

Aspect macroscopique
Aspect macroscopique

Sur chaque rondelle, il y a une succession
Accroissements annuels d’anneaux concentriques : ce sont les cernes
(un cerne) qui représentent les accroissements
annuels, c’est à dire la quantité, l’épaisseur de
bois que fabrique l’arbre au cours d’une année de
végétation.
C’est à l ’intérieur de chacun de ces cernes que
s’exprime le plan ligneux.

Lorsque les conditions sont favorables, il y a
reprise de l’activité cambiale. Les cellules entrent
en multiplication. Sur sa face interne, les cellules
se différencient en cellules du bois.
Les conditions environnementales devenant
défavorables, le cambium diminue son activité
pour la cesser totalement en fin d’été.
Pour qu’il y ait présence de cernes annuels,
il faut qu’il y ait des saisons.
Ce qui implique que des cernes annuels vrais
n’existent pas chez les espèces des zones
tropicales ou sub-tropicales.

Université de Laval : A. CLOUTIER

Le plan ligneux

La répartition des différents types de cellules
dans l’espace, leurs proportions, leurs tailles,
constituent le plan ligneux et font du bois un
matériau hétérogène, dont l’aspect diffère en
fonction des plans d’observation.
Plan radial Cependant, le plan ligneux est sous contrôle strict
de la génétique. Il est caractéristique d’une
essence donnée :
un hêtre ne fera jamais un bois qui ressemble à
Plan transversal un bois de chêne.

On distingue 2 grands types de bois :
- le bois des résineux ou gymnospermes,
- le bois des feuillus ou angiospermes.

La constance du plan ligneux et la grande
variabilité de son anatomie permettent de
présager des propriétés mécaniques et physiques
du matériau bois. Elle permet aussi de participer
à la reconstitution des climats et de procéder à
des datations en archéologie, en histoire, pour les
œuvres d’art ainsi que pour authentifier des
Plan tangentiel antiquités...


Le bois des résineux ou gymnospermes


écorce

bois final

Chaque année les résineux mettent en place, au
début de la saison de végétation, le bois dit
1 année de croissance bois de printemps ou bois initial.

Ce bois est formé de cellules à parois fines, la
matière ligneuse y est peu abondante et le bois
est de couleur plus claire que celui formé en fin de
saison.
moelle
Ce dernier dit, bois d’été ou bois final,
possède des cellules à parois épaisses. La
matière ligneuse y est abondante et le bois est
plus coloré que celui de début de saison.
bois initial


ponctuations aréolées

Chez les résineux les cellules de base sont
réduites à 2 types : les trachéides et les cellules
de parenchyme mais l’essentiel du bois est formé
par des trachéides.

Ce sont des cellules fusiformes fermées à lumen
important dont la faible épaisseur des parois en
début de végétation permet des échanges
transmembranaires facilités par la présence de
ponctuations aréolées.

Au cours de la saison de végétation, la paroi
s’épaissit, la taille du lumen diminue. En fin de
saison de végétation, ces trachéides, par
l’épaississement de leur paroi, verront cette
fonction d’échange pratiquement disparaître.
Elles auront un rôle de soutien pour l’arbre.

Plan transversal


bois final

cambium

A la fin de la saison de végétation, le cambium s’arrête
brutalement de fonctionner.
Il attend des conditions de température et
d’environnement plus favorables pour qu’à nouveau
ses cellules se multiplient et fabriquent du bois de
printemps puis du bois d’été.

Plan transversal


Les rayons ligneux d’épicéa

empilement
des cellules
formant
les rayons
ligneux

Comme dans tout bois, chez les résineux il y a
des rayons ligneux. La cellule fondamentale
est la cellule de parenchyme dont l’orientation
est radiale.

ponctuations simples des
cellules parenchymateuses
des rayons ligneux

Coupe : plan radial


Epicea

ponctuations du champ de
croisement (avec les rayons
ligneux)

ponctuations aréolées

trachéides Sur les parois radiales-longitudinales des
trachéides, se trouvent les zones
préférentielles d’échange,
les ponctuations aréolées, nombreuses
dans le bois de printemps.

ainsi que les zones d’échanges entre ces
mêmes trachéides et les rayons ligneux,
les champs de croisement.

Plan radial


Trachéides et leur ponctuation dans le plan transversal

Trachéide 1

Ouverture de la La coupe transversale montre l’aréole où se font,
Torus Limite de la
ponctuation de façon préférentielle, les échanges membranaires
ponctuation
entre 2 trachéides.

Ces échanges ont lieu dans la région appelée
« torus ». Il n’y a pas de véritable ouverture,
de véritable trou pour la circulation de la sève dans
Trachéide 2
le bois des résineux.
Il est à noter que le bois, quelle que soit l’essence
considérée, résineux ou feuillus, conduit toujours la
sève ascendante.


Passage bois final-bois initial chez un résineux
La différence d’épaisseur des parois marque
de façon nette la transition entre la croissance
de deux années successives.
bois initial
(année n+1)
De plus le passage entre les différentes
années ne perturbe en rien l’alignement radial
des cellules. C’est un grande caractéristique
bois final du bois des résineux.
(année n)

Arrêt brutal de l’activité cambiale
=
limite de cernes

Photo : P. PERRE

Plan transversal


Bien que le plan ligneux des résineux soit
simple, les bois de sapin et d’épicéa
peuvent se distinguer à l’œil nu par la
présence, chez l ’épicéa,
Sapin de canaux résinifères, absents chez le
sapin.

Epicéa

Pas de canaux
résinifères

Présence d’un canal résinifère

Plan transversal


Les canaux résinifères axiaux
Ce sont des cellules de parenchyme qui
s’organisent autour d’un espace et qui
délimitent ainsi un trou, un canal dit
canal résinifère.
Dans ce canal, les cellules déversent de
la résine, substance qu’elles secrètent.

Ces canaux résinifères se distinguent à
l’œil nu car ils ont tendance à se trouver
dans la région du bois final où ils
apparaissent comme des taches
blanches.

canaux résinifères axiaux
cellules sécrétrices

Plan transversal


Pin maritime Chez le pin maritime, les nombreux canaux
résinifères peuvent atteindre 450µm de diamètre.
Chez cette essence, ils sont répartis dans
l’ensemble du cerne.

Canaux résinifères

La présence ou l’absence de canaux n’est pas le seul paramètre
de reconnaissance des résineux.
D’autres critères existent, qui ne font pas appel à l’observation du
plan ligneux mais cependant en dépendent .
L’odeur résulte de la présence de cellules de parenchyme dans le
bois ; s’il n’a pas d’odeur, soit il n’a pas de cellule de parenchyme,
soit les oléorésines qu’elles renferment ne sont pas odorantes.

Plan transversal


Les grands groupes de bois de résineux

Avec canaux résinifères Sans canaux résinifères

Petits canaux
-if : limites de cernes flexueux
-épicéa : leur taille est de 50 à 100µm
-sapin : mauvaise odeur à la
-pin sylvestre : les canaux ont une taille de coupe
100 à 200µm
-cèdre : bois odorant
-douglas : bois final bien marqué, des
-genévrier : odeur de crayon
canaux de 200µm

Gros canaux
-pin maritime : canaux de 500µm


Le bois des feuillus ou angiospermes


Les feuillus ont un plan ligneux plus complexe
que celui des résineux et très varié selon les
Chêne essences, ce qui permet une reconnaissance
parfois plus aisée.

vaisseaux La grande différence entre le bois des feuillus
et le bois des résineux, c’est la présence
de vaisseaux chez les feuillus.

Ce sont des cellules qui ont leurs extrémités
percées, accolées les unes au bout des autres
et forment des « tuyaux » discontinus.

Chez les feuillus existent aussi :
- des cellules avec des parois épaisses, ce
sont les fibres (de différents types),
- des cellules de parenchyme, dont certaines
constituent les rayons ligneux.

Plan transversal

Exemple de 2 types de plan ligneux
chez les feuillus
Chêne : bois à zone
initiale poreuse

Les feuillus renferment différents tissus et leur
répartition diffère selon les essences.

Cette grande variété de tissus, de taille
de cellules, d’organisation conduit à
distinguer 3 grands types de bois :
- des bois à zone initiale poreuse : le
modèle en est le bois du chêne,
-des bois à pores diffus, comme le bois
du hêtre,
- des bois homogènes.

Hêtre : bois à pores diffus

Plans transversaux


Bois à zone initiale poreuse
Le type même du bois à zone initiale
poreuse est le bois de chêne.

Bois de printemps Bois d’été Sur la coupe, apparaissent des gros rayons
ligneux caractéristiques du bois de chêne
qui donneront des figurations pour les
meubles d’ébénisterie.
gros rayons ligneux Dès la reprise de la végétation, avant le
débourrement des bourgeons pour le chêne
indigène, se forme une zone de gros
petit rayon ligneux vaisseaux, c’est le bois initial ou bois de
printemps.

Ces vaisseaux ont un diamètre moyen de
300µm. Ils ont le même rôle que les
trachéïdes du bois initial des résineux : ils
véhiculent la sève. Les échanges doivent
se faire rapidement, d’ou leur taille.

Puis il y a un arrêt brutal de la formation de
ce type de bois. C’est alors le bois final
ou bois d’été qui se forme. Les vaisseaux
sont plus petits et ordonnés en plages dans
lesquelles se trouvent aussi des cellules de
Moelle Ecorce parenchyme, en alternance avec des
plages de fibres. Les fibres, cellules à
parenchyme et petits parois épaisses, donnent au bois sa dureté.
vaisseaux du bois initial vaisseaux du bois final
fibres du bois final
Plan transversal


Deux autres exemples de bois à zone initiale
poreuse :

Frêne - le frêne montrant un bois initial bien distinct du
bois final, ce bois final étant pauvre en vaisseaux
dispersés,
- l’orme : le bois final de cette essence se
caractérise par des plages sinueuses de
vaisseaux.

Plan transversal Orme



Des essences à zone initiale poreuse :
- chêne
- châtaignier
- robinier ou faux-acacia
- orme
- frêne
- tamarix
- cytise
Fleur de cytise
- etc…


Bois à pores diffus
Le bois du hêtre est l’exemple de bois à pores
diffus.
Moelle Hêtre Ecorce
Les vaisseaux sont répartis dans tout le cerne
et leur taille diminue de façon progressive entre
vaisseaux le début de la reprise de l’activité cambiale au
printemps et la fin de l’été. Il n’est donc pas
possible de délimiter bois initial et bois final.
Le bois de hêtre se caractérise par la présence
de rayons ligneux abondants, visibles à l’œil nu
qui se dilatent au passage entre 2 cernes.
rayons ligneux
Entre ces vaisseaux se trouvent des petits
rayons ligneux, des cellules de fibres et de
parenchyme.

Début de l’activité de la Fin de l’activité de la
végétation végétation

Coupe : plan transversal


Bois homogène

Erable

Dans les essences à bois homogène, la taille et la
répartition des vaisseaux sont pratiquement
constantes dans l’ensemble du cerne. Les limites
de cernes sont parfois difficiles à observer.

Bois final Bois initial


Les grands groupes de bois de feuillus

bois à zone initiale poreuse bois à pores diffus bois homogènes

- chêne - hêtre - peuplier
- châtaignier - platane - érable
- robinier - charme - sorbier
- frêne - etc… - buis
- orme, - fruitiers
- etc... - etc...

Pour une même espèce, il est parfois difficile de classer le
bois dans la catégorie des bois à pores diffus ou des bois
homogènes.


En résumé : les grands types de plans ligneux

Les résineux Les feuillus

Bois sans vaisseaux Bois possédant des vaisseaux

- bois sans canaux résinifères - bois à zone initiale poreuse
- bois avec canaux résinifères - bois à pores diffus
- bois homogène


Le bois au cours du temps

L’âge du bois
Près de la moelle, le bois est toujours mis
en place par un cambium jeune,
lui-même résultant de la différenciation
Coupe radiale d’un arbre schématique montrant l’empilement des cernes successifs de cellules liées à la croissance primaire
au cours sa croissance. (niveau B).
En revanche plus le cambium est loin de
la moelle, plus il est âgé. A la base de
l’arbre, il a l’âge de l’arbre lui-même
Vue de la coupe
au niveau B (niveau A).
Niveau B Niveau B
Branches
2 ans 1 an Bois juvénile Le bois formé en 2011, à la base de la
souche de l’arbre est un bois adulte, il
s’est développé loin des branches, formé
par un cambium âgé (112 ans).
Vue de la coupe
au niveau A
En revanche, le bois formé en 2011 à la
3 ans 2 ans 1 an
111 ans cime de l’arbre, bien que formé la même
3 ans 2 ans 1 an année, est un bois juvénile car il a été
112 ans mis en place en présence de branches
vivantes et par un cambium formé lors de
la mise en place de la croissance apicale
de 2011.

Niveau A Niveau A

2011 2010……… 1902 1901 1900 1 an 2 ans ………………..…112 ans
Années de formation du bois Age de l’arbre correspondant à
l’année de formation du bois 2011 2010….…1902 1901 1900

Age du cambium et âge du bois

Année 1900 Année 2011
1 an 2 ans 3 ans 110 ans 111 ans 112 ans
I I I I I I Age de l’arbre
112 ans 111 ans 110 ans 3 ans 2 ans 1 an
I I I I I I Age du bois

Moelle

Ecorce

Bois juvénile Bois adulte
Cambium

Le bois a été mis en place par Le bois a été mis en place par un
un cambium jeune et avec des cambium âgé, sans branche vivante
branches vivantes sur le tronc. sur le tronc, c’est un bois adulte.

Ce bois est âgé. Ce bois est jeune.

Sur ce schéma, le bois est prélevé à la base d’un arbre âgé de
plusieurs décennies. Bois juvénile et bois adulte ont des
caractéristiques anatomiques différentes

Effet de l’âge du cambium sur l’anatomie du bois : cas du chêne

Bois adulte écorce

rayon ligneux

Bois juvénile

La radiographie du bois de chêne montre un bois
juvénile riche en fibres (plages blanches).
Quant au bois adulte, il possède des vaisseaux plus
fibres vaisseaux parenchyme et
importants en taille, et son bois est plus riche en
petits vaisseaux parenchyme.

La duraminisaton

Avec l’âge, il peut y avoir un changement de teinte du
bois, c’est la duraminisation visible.

La duraminisation avance au fur et à mesure que se
crée du bois sous l’écorce. Elle n’est cependant pas
toujours visible.

Elle est le résultat de réactions chimiques complexes et
peut s’accompagner de modifications anatomiques.

La duraminisaton

Année 1900 Année 2011
1 an 2 ans 3 ans 110 ans 111 ans 112 ans
I I I I I I Age de l’arbre
112 ans 111 ans 110 ans 3 ans 2 ans 1 an
I I I I I I Age du bois

Moelle Cambium
Duramen Aubier
Ecorce

Le bois a été mis en place il y a Le bois a été mis récemment en
longtemps par un arbre jeune, place par un arbre âgé,
le bois est récent
le bois est vieux
La duraminisation se produit dans le bois le plus vieux, le plus
âgé, celui qui s’est formé il y a longtemps.
Les cellules qui se trouvent à la limite de l’aubier et du duramen
subissent des transformations chimique, physique et parfois
anatomique.
La sève ne circule plus, la quantité d’eau diminue ainsi que les
réserves telles que l’amidon.
En revanche il y a une augmentation de substances comme les
polyphénols (tannins), de matières colorantes élaborées par les
Sur ce schéma, le bois est prélevé à la base d’un arbre âgé de
cellules de parenchyme (les rayons ligneux).
plusieurs décennies
Sur le plan anatomique, des thylles se forment dans les vaisseaux
de certaines essences.

La duraminisaton chez certains feuillus

Thyllose

vaisseaux
Les thylles sont des excroissances
thylles membranaires des cellules voisines des
vaisseaux. Ils ont la faculté de boucher les
vaisseaux.

Dans le cas des tonneaux, ce sont les thylles
qui, bouchant les vaisseaux, les rendent
étanches.

Le duramen coloré renferme des substances
qui le protègent contre l’attaque des insectes,
des champignons et autres vermines.

Plan transversal

Les thylles

Vue tranversale

Chez le chêne indigène, les thylles sont des
membranes issues des petits rayons ligneux.

Au départ ce sont des ballonnets. Puis leur nombre
et leur taille augmentent, par manque de place
dans les vaisseaux, ils vont être comprimés et
déformés.

Vues radiales

La duraminisaton en résumé

Essences à duraminisation visible
- cèdre - robinier
- genévrier - chêne
- séquoia - châtaignier
- douglas - noyer
- pin - merisier

Essences à duraminisation non visible
- sapin - hêtre
- épicéa - charme
- peuplier Cette liste n’est pas exhaustive.


Bois, sylviculture, environnement

Effet de la variation de croissance sur le bois

Coupe d’épicéa

De nombreux facteurs affectent la croissance
du bois.
Les conditions climatiques environnementales
au sens large, interviennent sur sa mise en
place.
Radiographie de chêne
Une année de sécheresse peut se traduire par
une croissance moindre.
Une variation de croissance se traduit
différemment selon qu’elle affecte le bois d’un
résineux ou celui d’un feuillu.

Plans transversaux

Effet de la variation de croissance sur la mise en place du bois

Chêne La forêt ne pousse pas toute seule.
Les arbres doivent être sélectionnés pour
Plages de fibres favoriser des caractéristiques recherchées :
un arbre doit être résistant à certaines
Peuplement serré, maladies, un arbre doit produire un bois d’une
plages de fibres absentes qualité approchant celle souhaitée.

La sylviculture est l’ensemble des
méthodes et techniques de culture des arbres
en forêt. La sylviculture mise en œuvre a un
impact important sur la croissance du bois.

Toute augmentation de la croissance des bois
à zone initiale poreuse se traduit par une
augmentation de la largeur du bois final. Le
bois d’été augmente, il y a plus de fibres et le
bois a des propriétés mécaniques plus
importantes (b).

En l’absence de fibres, faible croissance, le
bois sera utilisé pour l’ébénisterie au sens large
du terme (a).

Schéma b

Schéma a

Plans transversaux


Plages de fibres dans le bois final du chêne

petit vaisseau petit rayon ligneux
fibres,
les parois
sont
épaisses

Le bois final renferme les fibres, cellules à parois
épaisses.
Ce sont elles qui vont donner au bois à la fois sa
densité, sa dureté, ses propriétés mécaniques et sa
couleur.

Photo : P. PERRE

Plan transversal


Année n Année n + 1

Chez les résineux, une réduction de
croissance se fait toujours au dépend du bois
de printemps ou bois initial (année n+1).

La largeur du bois final varie mais dans des
proportions moindres que celle du bois initial.

Cette modification de croissance, qui ne
touche pas de façon uniforme les tissus du
bois, a des conséquences sur les propriétés
mécaniques et physiques du matériau.

Coupe : plan transversal

Le bois de réaction

L ’arbre peut pousser sur un terrain en pente, subir
le vent, etc. L’arbre va fabriquer alors un bois
spécifique : le bois de réaction.

Il est appelé :
- bois de compression chez les résineux,
- bois de tension chez les feuillus.

Le bois de compression (chez les résineux)

cellules de
bois de compression

Le bois est de teinte plus foncée car c’est un
bois à parois cellulaires épaisses,

les cellules sont rondes, d’où la présence de
méats (vides entre les cellules),

le bois est riche en lignine.

Photo : P. PERRE
méats

cellules de bois normal

Plans transversaux

Le bois de tension (chez les feuillus)

Chêne Le bois de tension : ce sont des fibres à
Fibres du bois de réaction parois très épaisses et à lumen extrêmement
réduit. Le bois de tension est riche en
cellulose.

cellules à parois épaisses :
peu de lumière cellulaire

Chêne
Fibres du bois normal

Plans transversaux

Le bois de tension (chez les feuillus)

Le bois de tension est ici mis en évidence
par une coloration.

La couche supplémentaire, appelée couche G,
qui tapisse l’intérieur de la fibre est constituée de
cellulose.
Elle est colorée de façon spécifique, en bleu pour
cet échantillon.

Coupe : plans transversaux Couche G

L’environnement et le bois

Moyenne des températures maximales
Diamètre radial des vaisseaux
(septembre, octobre, novembre,
du bois initial (µm) décembre) n-1 (C)

20 La constance du plan ligneux (ensemble des
12 caractères de la structure du bois) et la grande
variabilité de son anatomie permettent de
présager de ses propriétés mécanique et
physique,
25 10 mais aussi de participer à la reconstitution des
climats et de procéder à des datations
1961 1965 1970 1975 1979 en archéologie, en histoire pour les oeuvres d’art
en bois ainsi que pour authentifier les
Corrélation entre le diamètre radial des vaisseaux du bois initial antiquités...
et les températures maximales de l’année précédente
Chêne forêt de Bride et de Saint Jean, Moselle

Radiographie, plan transversal
Dans la forêt de Haguenau (Haut Rhin), les années 1943,1946,1949 sont des
années où la croissance du bois final des chênes est faible. Dès leur ouverture,
les bourgeons sont mangés par les hannetons dont le cycle de vie est de 3 ans.
L'arbre doit produire de nouveaux bourgeons et la production en bois en est
affectée. Des modifications de l'environnement sont ainsi lisibles sur les cernes
annuels..

Les singularités du bois

Fond de violon en érable ondé

Il y a des défauts très appréciés dans le bois :
« ne pas être de droit fil » !
Cette singularité est très recherchée dans le cas de
l’érable pour certains instruments de musique à
cordes frottées.

De nombreuses autres singularités sont
recherchées pour l’ébénisterie : bois pommelé,
moucheté, etc.

Les singularités du bois

Le plateau de cette table est en placage de bouleau
moucheté ; cette singularité tranche avec la monotonie
habituelle du bois de bouleau et crée un figuré original
donnant un effet esthétique.

Création de Thierry Masson


Décembre 2011

Institut National de la Recherche Agronomique

Aspectsdubois 19-12-da(2)

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