Lignine

La lignine est un polymère complexe de substances organiques présentes chez de nombreux organismes vivants (plantes, fongies, bactéries, ... ) tout en jouant un rôle écologique important dans l'écosystème.

Fonction de la lignine

La fonction de la lignine peut varier en fonction du type d'organisme où elle est présente et de sa localistion écologique. La lignine remplit une variété de fonctions importantes dans les écosystèmes et leur interactions biogéochimiques, allant de la structure cellulaire à la régulation du climat (fixation du carbone) et à la stabilité des sols.

Chez les plantes vasculaire et non vasculaires : La lignine contribue à confèrer aux tissus végétaux leur rigidité, leur résistance à la compression et à la dégradation, ainsi que leur imperméabilité à l'eau.

• Soutien cellulaire : Bien que moins abondante que chez les plantes vasculaires, la lignine peut contribuer au soutien des cellules végétales en renforçant les parois cellulaires. Cela peut être particulièrement important dans les tissus de soutien des plantes vasculaire et non vasculaires.
• Protection : La lignine peut également jouer un rôle dans la protection des cellules contre les agressions extérieures, comme les dommages mécaniques et les pathogènes.

Chez les autres organismes, tels que les champignons

• Soutien structural : La lignine est un composant important des parois cellulaires des champignons lignicoles, où elle contribue à la structure et à la résistance du mycélium, la partie végétative du champignon.
• Dégradation de la matière organique : Dans les champignons lignicoles et d'autres organismes décomposeurs, la lignine est souvent dégradée par des enzymes lignolytiques, ce qui permet la décomposition de la matière organique riche en lignine, comme le bois mort.

Autres fonctions de la lignine En plus de son rôle dans les parois cellulaires des plantes vasculaires et non vasculaires ainsi que dans les organismes comme les champignons, la lignine peut également avoir d'autres fonctions :

• Résistance à l'eau : La lignine rend les tissus végétaux plus imperméables à l'eau, ce qui peut être crucial pour la survie des plantes terrestres en réduisant la perte d'eau par transpiration.

• Résistance aux herbivores : La présence de lignine dans les tissus végétaux peut rendre les plantes moins attrayantes pour les herbivores en les rendant plus difficiles à digérer ou moins appétissantes.

• Substrat alimentaire, source de carbone et d'énergie: Chez de nombreux organismes la présence de lignine est souvent associée à un rôle de dégradation ou de digestion de la matière organique plutôt qu'à un rôle structural. Les organismes tels que les champignons lignicoles, les bactéries lignolytiques et les actinomycètes utilisent la lignine comme source de carbone et d'énergie en décomposant la matière végétale morte qui en contient. La lignine dans ces cas est davantage considérée comme un substrat alimentaire que comme un composant structural essentiel.

Cependant, il est important de noter que, même si la lignine n'est pas utilisée comme composant structurel dans ces organismes, elle reste un composé organique complexe et résistant qui peut jouer un rôle dans la structure de la matière organique décomposée et dans les interactions biogéochimiques des écosystèmes.

• Formation de composés aromatiques : Lorsque la lignine est dégradée, elle peut former des composés aromatiques qui contribuent aux arômes caractéristiques de certains bois et plantes.

• Stockage de carbone : En tant que l'un des composant structurel principal du bois, la lignine joue un rôle important dans le stockage à long terme du carbone dans les écosystèmes forestiers et contribue ainsi à la régulation du climat.

• Stabilisation des sols : Dans les écosystèmes forestiers, la décomposition de la lignine contribue à la formation d'humus dans le sol, ce qui améliore sa structure et sa stabilité.

Localisation de la lignine

• Chez les plantes: La lignine est principalement présente dans les cellules différenciées du xylème, telles que les trachéides et les vaisseaux chez les gymnospermes, ainsi que les vaisseaux et les fibres chez les angiospermes. Cependant, certaines plantes non vasculaires, telles que les mousses et les hépatiques, peuvent également contenir de petites quantités de lignine dans leurs tissus cellulaires. Bien que la lignine ne soit pas aussi abondante ni aussi structurante que chez les plantes vasculaires, elle peut encore jouer un rôle dans le soutien et la protection des cellules végétales chez ces plantes non vasculaires.

La lignine n'est pas présente dans toutes les parois cellulaires.

• La lignine est principalement trouvée dans les parois cellulaires des plantes vasculaires, où elle contribue à la rigidité et à la résistance du tissu végétal. Cependant, toutes les plantes vasculaires ne possèdent pas nécessairement de lignine dans leurs parois cellulaires, et la quantité de lignine peut varier selon le type de tissu et l'espèce végétale.

• Dans les plantes non vasculaires telles que les mousses et les hépatiques, la lignine est généralement présente en quantités plus faibles, voire absente dans certains cas, dans leurs parois cellulaires. Cependant, certaines plantes non vasculaires peuvent contenir de petites quantités de lignine dans leurs tissus cellulaires, bien que cela soit moins fréquent que chez les plantes vasculaires.

La lignine n'est pas spécifiques aux plantes, ni au plantes vaculaires. En dehors des plantes vasculaires et non vasculaires, la lignine peut être présente dans d'autres organismes vivants, notamment :

• Champignons lignicoles : Les champignons lignicoles sont capables de dégrader la lignine pour se nourrir de la matière végétale morte. Ils possèdent des enzymes lignolytiques qui décomposent la lignine en composés plus simples, facilitant ainsi la décomposition du bois et d'autres matériaux riches en lignine.

• Certaines algues : Certaines espèces d'algues, en particulier les algues rouges, peuvent contenir de petites quantités de lignine dans leur paroi cellulaire. Cependant, la lignine est généralement moins abondante dans les algues que dans les plantes terrestres.

• Bactéries lignolytiques : Certaines bactéries sont capables de dégrader la lignine, bien que leur capacité à le faire soit généralement moindre que celle des champignons lignicoles. Ces bactéries peuvent jouer un rôle dans la décomposition de la matière organique riche en lignine dans les environnements tels que les sols forestiers.

• Actinomycètes : Les actinomycètes sont un groupe de bactéries filamenteuses qui peuvent également être impliquées dans la dégradation de la lignine, bien que leur rôle soit généralement moins étudié que celui des champignons lignicoles.

Synthèse de la lignine

La lignine est synthétisée à partir de précurseurs métaboliques biosynthétiques, principalement des molécules appelées monolignols, dans les cellules végétales. Ces monolignols sont synthétisés dans le cytoplasme des cellules végétales à partir d'acides aminés et d'autres précurseurs métaboliques. Une fois synthétisés, dans le cytoplasme, les monolignols sont transportés vers les parois cellulaires où ils subissent des réactions d'oxydation et de polymérisation sous l'influence d'enzymes spécifiques. Ces réactions chimiques conduisent à la formation de polymères de lignine qui sont déposés dans les parois cellulaires des cellules végétales, conférant ainsi leur rigidité et leur résistance aux tissus végétaux.

Rôle écologique de la lignine

En plus de son rôle structurel, la lignine joue un rôle important dans le cycle du carbone et dans la séquestration du carbone atmosphérique. Elle contribue également à la résistance des plantes aux herbivores et aux pathogènes.