L'hévéa: un producteur d'élasticité

L' hévéa est l'arbre qui permet la fabrication du caoutchouc naturel. En effet, il produit un latex qui, une fois transformé à l'aide de différents procédés, donne un caoutchouc utilisé par exemple pour la fabrication d'élastiques, et qui peut être qualifié de naturel car il a pour base un materiau organique.

Description de l'hévéa

Nom scientifique: Hevea brasiliensis

Famille: Euphorbiaceae

Genre: Hevea

Milieu naturel: forêt amazonnienne

Principales régions de culture: Asie du Sud-est (Thaïlande, Indonésie, Vietnam) et Afrique (Côte d'ivoire, Cameroun, Nigeria). La culture de l'hévéa représente 8,3 millions d'hectares

Taille: Dans la forêt amazonnienne, il est fréquent d'observer des hévéas ayant atteint 30 m de hauteur pour 1 m de circonférence.

Le latex 

Qu'est ce que le latex ?

Le latex est une substance liquide, à consistance plus ou moins épaisse, produite par certaines plantes ou par certains champignons. Le latex de l'hévéa est blanc, mais il existe des latex transparents ou colorés.

Le latex est différent de la sève ; celle-ci assure la distribution de l’eau, des sels minéraux ou des sucres alors que le latex est plutôt impliqué dans les mécanismes naturels de défense de la plante. Il circule dans des vaisseaux différents: les canaux lactifères. Lorsque l'arbre est entaillé, le latex s'écoule et forme en coagulant sur la plaie une sorte de barrière protectrice qui empêche les infections. Le latex protège également l'arbre contre les insectes ravageurs. En effet, lorsqu'un insecte pénetre dans l'écorce ou mange l'une de ses feuilles, le latex jaillit sur la tête de l'insecte, se solidifiant dans sa bouche et l'empêchant de se nourrir. Si l'insecte ne meurt pas par ce biais, il meurt à cause des substances toxiques contenues dans le latex.

Le latex posède de nombreuses propriétés qui le rend très utile: il est collant (tant qu’il n’est pas vulcanisé), il est rebondissant, il s'étire presque à volonté et il est flexible. De plus, il est également très résistant.

Le latex est en réalité le cytoplasme des cellules qui composent les canaux lactifères. Il est composé d’une suspension de particules de caoutchouc, qui pemettent son élasticité: il s'agit de molécules de cis-1,4-polyisoprène ( voir partie "Les structures moléculaires"). Elles se regroupent en globules recouverts de protéines (2%), de lipides et de phospholipides et représentent environ 30 à 40% du volume de latex. Leur taille est d'environ 5 micromètres. Il contient également des organites comme les lutoïdes (dont la stabilité permet la stabilité du latex) qui ont un rôle similaire à celui des vacuoles. On trouve aussi des particules appelées "particules de  Frey-Wissling" qui seraient à l'origine de la synthèse des molécules de caoutchouc. Ces éléments baignent dans un liquide appelé serum, qui correspond en fait au cytoplasme possèdant les complexes enzymatiques du métabolisme glucidique et de la synthèse protéique. Le reste des éléments sont appelés constituants non-caoutchouteux du latex. Ils comprennent les éléments constitutifs habituels de la matière vivante: glucides, lipides et sels minéraux. En revanche, les noyaux et les mitochondries restent attachés aux parois des cellules, assurant ainsi le renouvellement du latex après récolte.

Chez l'hévéa, le réseau lactifère se trouve partout même dans les feuilles. Il se développe dans l'écorce tendre de l'arbre de façon concentrique.

  1: Écorce externe

  2: L'écorce interne, génératrice du latex

  3: Le phloème (3) conducteur de la sève élaborée du feuillage aux racines

  4: Cambium (4) qui est l'endroit où se créer l'ensemble des tissus précités et le bois

  5: Le bois, conducteur de la sève brute des racines vers le feuillage

 

La production du latex par les cellules lactifères

Le caoutchouc du latex d'hévéa est une macro-molécule composée d'un enchaînement de molécules de cis-polyisoprène (cf partie "Les structures moléculaires). Il est fabriqué à l'interieur des cellules lactifères par une série de réaction chimiques qui font partie intégrante du métabolisme de la cellule.

Sa synthèse peut être schématiquement résumé en deux grandes étapes:

1)Une glycolise (réaction de réduction dans laquelle la cellule produit de l'énergie et assimile le glucose sans oxygène) qui transforme le glucose en acide acétique et qui produit également de l'énergie.

2)Un anabolisme (synthèse d'un élément à partir des produits apportés par l'alimentation) qui va tranformer l'acide acétique en molécule de cis-polyisoprène.

1) La glycolise

Cette première étape de la synthèse de particules de caoutchouc par la cellule tient compte de la transformation du glucose (C6H12O6) contenu dans la cellule en acide acétique. En effet, on passe alors d'une molécule à 6 atomes de carbone à une molécule qui en possède 2, et qui est donc plus facilement utilisable par la cellule dans des processus de synthèse. Cette réaction s'accompagne également par une production d'adénosine triphosphate (ou ATP), la molécule qui fournit par hydrolise l'énergie nécessaire aux cellules pour effectuer leur métabolisme.

La glycolise consiste à oxyder des molécules de glucose pour créer de l'énergie et du pyruvate, qui sera finalement transformé en acide acétique.Cette réaction est extremement complexe, nous allons vous en donner ici les grandes lignes. Dans un premier temps, il se produit une série de cinq réactions que l'on nomme phase préparatoire de la glycolise. L'objectif est ici de tranformer chaque molécule de glucose impliquée en deux molécules de 2-glycéraldéhyde-3-phosphate grâce à l'action catalytique d'enzymes, comme l'hexokinase ou l'aldolase. Ces réactions nécessitent l'utilisation de deux molécules d'ATP et produisent deux molécules de 2-glycéraldéhyde-3-phosphate, ainsi que deux molécules d'adénosine diphosphate (ou ADP) qui peuvent être ensuite reconvertie en ATP.

Dans un second temps, on assiste à une autre série de réaction nommée phase de remboursement car après avoir consommé de l'énergie dans la première phase, la cellule en produit à ce moment. Elle consiste en la transformation du 2-glycéraldéhyde-3-phosphate en pyruvate. Elle nécessite pour se faire quatre molécules d'ADP et deux phosphates inorganiques contenus dans le cytoplasme de la cellule. Elle est composée de cinq réactions successives durant lesquelles le 2-glycéraldéhyde-3-phosphate est finalement converti en pyruvate. On obtient alors deux molécules de pyruvate et quatre molécules d'ATP.

Si l'on fait le bilan de cette première étape, on obtient:

- 2 molécules d'ATP

- 2 molécules réduites appelées NADH qui sont des stocks d'ATP

- 2 molécules d'eau

- 2 molécules de pyruvate

En revanche, nous avons à ce jour peu d'informations sur la transformation du pyruvate en acide acétique, mais il existe certaines enzymes, nottament le pyruvate- décarboxylase qui laisse supposer les chercheurs que cette tranformation pourrait être une étape intermédiaire dans la synthèse du caoutchouc.

2) L'anabolisme isoprènique

Avant tout, il convient de dire précisément ce qu'est un anabolisme. Il s'agit d'une phase du métabolisme durant laquelle des molecules grosses et complexes sont synthétisées à partir de molécules relativement simples. Dans le cas présent, on fabrique de longues chaînes d'icoprène à partir d'acide acétique. On peut diviser cette seconde étape de la synthèse des particules de caoutchouc par les cellules lactifères en plusieures sous-étapes. Encore une fois, il s'agit d'une réaction complexe, nous avons donc résumé une partie des réactions.

La première consiste en "l'activation" de l'acide acétique, c'est à dire la condensation d'un sulfure avec un acyle. Dans ce cas, le sulfure est le coenzyme A et le groupement acyle est l'acide acétique. Cette condensation est catalysée par une acethyl-thiokinase présente dans le serum. On obtient alors une molécule appelée acétyl-coenzyme A.

Ensuite, on observe une condensation de deux molécules d'acetyl-coenzyme A en acetoacetyl-coenzyme A grâce à l'action de l'enzyme thiolase.

Il se produit ensuite une série de réactions de condensation et de séparation des différentes molecules.

On obtient enfin une molécule de pyrophosphate d'isopentényle, qui sera elle-même transformée en cis-polyisoprène suite à une réaction catalysée par une enzyme spécifique aux cellules lactifères et qui semble n'agir que sur cette réaction: la rubber-transférase-REF.

Enfin, une enzyme appelée polymérase catalyse la création de liaisons entre les molécules de cis-polyisoprène. Cette enzyme se trouve à la surface des particules de caoutchouc. On assiste donc à l'allongement des chaînes d'isoprènes à l'interieur même de la particule.

 

 

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