Le Prince du Lac

La lignine est l’un des principaux constituants de la paroi des cellules chez les plantes terrestres. C’est un très grand polymère, c’est-à-dire une molécule géante formée de petites unités assemblées, qui renforce la paroi de certaines cellules. Elle provient du métabolisme des phénols de la plante, comme les polyphénols, et compte parmi les matériaux biologiques les plus abondants sur Terre. Son nom ressemble à celui des lignanes, des molécules différentes qui ont leur propre page et qu’il ne faut pas confondre avec elle. Sur ce site, elle est citée dans 23 fiches de plantes, pour plus de la moitié chez les graminées, les laîches et les scirpes.

I. Ce qui la constitue

La lignine ne se décrit pas comme une molécule unique, avec une formule fixe. Elle se forme par l’assemblage de petites briques aromatiques appelées monolignols. Les trois principales sont l’alcool p-coumarylique, l’alcool coniférylique et l’alcool sinapylique ; une fois intégrées au polymère, elles deviennent les unités H, G et S que les chimistes comptent pour caractériser une lignine. La proportion de ces unités change d’une plante à l’autre et d’un tissu à l’autre, et la plante peut aussi incorporer d’autres briques quand sa chimie est perturbée. Une grande revue de 2003 souligne que les parois des plantes tolèrent de fortes variations de la quantité et de la structure de leur lignine.

Dans les fourrages, la lignine est en outre étroitement liée aux autres composants de la paroi : des ponts formés par l’acide férulique, l’un des acides phénoliques, l’attachent aux polysaccharides. Les parois ainsi lignifiées forment ce que l’industrie appelle la biomasse lignocellulosique, une matière première recherchée pour produire des biocarburants et de nouveaux matériaux.

II. Son rôle dans la plante

La lignine est apparue avec les plantes vasculaires, celles qui possèdent des vaisseaux pour conduire la sève, et les botanistes pensent qu’elle a joué un rôle décisif dans la conquête de la terre ferme. Les mousses n’en fabriquent pas, mais possèdent déjà une partie de la machinerie chimique qui y conduit ; chez elles, cette chimie sert à construire une cuticule qui les protège du dessèchement.

Une revue de 2019 résume ses trois fonctions : elle renforce les parois, elle facilite le transport de l’eau, et elle forme une barrière physique contre les agents pathogènes. Les chercheurs ne voient d’ailleurs plus la paroi comme un simple rempart passif : elle participe à des défenses déclenchées à la demande et émet des signaux qui mettent en route l’immunité de la plante. Une revue de 2014 note que des plantes dont on a modifié la paroi, par exemple pour faciliter leur transformation industrielle, peuvent y perdre en résistance aux maladies. Dans la racine, des gènes de la lignine participent aussi à la formation de la bande de Caspary, une barrière qui contrôle le passage de l’eau et des éléments nutritifs.

III. Ce que l’on sait chez l’être humain

La lignine n’est pas un sucre, mais elle entre dans la définition des fibres alimentaires, à côté des glucides qui échappent à la digestion dans l’intestin grêle. Elle résiste aussi largement aux bactéries de l’intestin : lors d’une fermentation menée en laboratoire avec des bactéries de selles humaines, la partie soluble d’une lignine de drêche de brasserie n’a été que légèrement modifiée, et la partie insoluble est restée intacte.

La lignine agit aussi sur les autres fibres. Dans une étude de laboratoire de 2007, des parois de maïs enrichies en lignine ont été soumises aux bactéries de l’intestin humain : à mesure que la lignine augmentait, la dégradation des fibres tombait de 51 % à 8 % seulement en vingt-quatre heures. Chez les ruminants, une revue de 1997 explique de la même façon que la lignine freine la digestion des fourrages, en faisant écran et en se liant aux polysaccharides. La même étude de 2007 a observé un effet plus inattendu : les fibres lignifiées retiennent jusqu’à 74 % de certaines substances mutagènes, les amines aromatiques hétérocycliques. Ces résultats restent des résultats d’éprouvette, et les études disponibles ne permettent pas d’isoler chez l’être humain l’effet propre de la lignine au sein des fibres.

IV. Précautions

La lignine fait partie des aliments végétaux depuis toujours, et les sources consultées pour cette page ne lui attribuent aucun risque propre. Le seul point d’attention est indirect : plus une fibre est lignifiée, moins les bactéries de l’intestin la fermentent, comme l’a montré l’étude de 2007. Il ne faut pas non plus prêter à la lignine les effets des lignanes, malgré la ressemblance des noms : ce sont deux sortes de molécules distinctes.

Les plantes du site qui en contiennent

Cette liste reprend les fiches du site qui citent ce composé dans la composition de la plante. Si le texte ci-dessus contredit l’une d’elles, c’est lui qui fait foi : la fiche sera revue.

Les 23 fiches qui citent lignine sont rangées ci-dessous par famille. Chaque nom mène à la fiche de la plante.

Caprifoliacées — Chèvrefeuille des haies.

Cypéracées — Laîche des marais, Laîche pendante, Laîche vulgaire, Linaigrette vaginée, Scirpe des lacs.

Fabacées — Caroubier.

Omphalotacées — Shiitake.

Pinacées — Sapin blanc.

Poacées — Brome dressé, Brome mou, Canche cespiteuse, Dactyle aggloméré, Fétuque élevée, Houlque laineuse, Molinie bleue, Pâturin des prés, Roseau commun, Vulpin des prés.

Polygalacées — Polygale du jura.

Rhamnacées — Bourdaine.

Rosacées — Poirier sauvage.

Salicacées — Peuplier noir.

Sources

• Boerjan W., Ralph J., Baucher M., « Lignin biosynthesis », Annual Review of Plant Biology, 2003, 54, 519-546. PMID 14503002.
• Vanholme R., De Meester B., Ralph J., Boerjan W., « Lignin biosynthesis and its integration into metabolism », Current Opinion in Biotechnology, 2019, 56, 230-239. PMID 30913460.
• Renault H., Alber A., Horst N.A., Basilio Lopes A., Fich E.A. et coll., « A phenol-enriched cuticle is ancestral to lignin evolution in land plants », Nature Communications, 2017, 8, 14713. PMID 28270693.
• Yao T., Feng K., Xie M., Barros J., Tschaplinski T.J. et coll., « Phylogenetic Occurrence of the Phenylpropanoid Pathway and Lignin Biosynthesis in Plants », Frontiers in Plant Science, 2021, 12, 704697. PMID 34484267.
• Miedes E., Vanholme R., Boerjan W., Molina A., « The role of the secondary cell wall in plant resistance to pathogens », Frontiers in Plant Science, 2014, 5, 358. PMID 25161657.
• Uddin N., Li X., Ullah M.W., Sethupathy S., Ma K. et coll., « Lignin developmental patterns and Casparian strip as apoplastic barriers: A review », International Journal of Biological Macromolecules, 2024, 260(Pt 2), 129595. PMID 38253138.
• Buxton D.R., Redfearn D.D., « Plant limitations to fiber digestion and utilization », Journal of Nutrition, 1997, 127(5 Suppl), 814S-818S. PMID 9164243.
• Carlsen H., Pajari A.M., « Dietary fiber – a scoping review for Nordic Nutrition Recommendations 2023 », Food & Nutrition Research, 2023, 67. PMID 37920675.
• Ohra-aho T., Niemi P., Aura A.M., Orlandi M., Poutanen K. et coll., « Structure of Brewer’s Spent Grain Lignin and Its Interactions with Gut Microbiota in Vitro », Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2016, 64(4), 812-820. PMID 26751846.
• Funk C., Braune A., Grabber J.H., Steinhart H., Bunzel M., « Model studies of lignified fiber fermentation by human fecal microbiota and its impact on heterocyclic aromatic amine adsorption », Mutation Research, 2007, 624(1-2), 41-48. PMID 17475287.