Organismes vivants dans des substrats cellulaires hétérogènes : contribution à une meilleure compréhension des interfaces dynamiques de pigmentation fongique et du papier dans la bio-détérioration du patrimoine culturel

Living systems on heterogeneous cellular substrate : contribution to a better understanding of dynamic interfaces of fungal pigmentation and paper in biodeterioration of cultural heritage

• Auteur / Autrice : Hanna M. Szczepanowska
• Direction : Thomas Mathia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 04/10/2012
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)
• Jury : Président / Présidente : Denis Mazuyer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alphonse Ralph Cavaliere, Sergyl Lafont
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean Francis Bloch, Pierre Lantéri, Marion F. Mecklenburg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Champignons microscopiques

Patrimoine culturel

Biodégradation

Mots clés libres

Bio-détérioration

Documents culturels

Organismes vivants

Champignons pigmentés

Analyse multi-échelle et multisensorielle

Interfaces

Biodeterioration

Cultural materials

Living organisms

Pigmented fungi

Multiscale and multisensory analysis

Interfaces

Résumé

La bio-détérioration des documents culturels compte parmi les types de détériorations les plus complexes que sont amenés à subir ces objets; et ce, parce qu’elle implique des organismes vivants ainsi que la conjonction de nombreux facteurs. Il existe différentes formes de biodétérioration; les taches de substrat (support?) engendrées par des champignons pigmentés en sont un exemple. Une multitude d’actions se développent aux “interfaces” entre le substrat (support?) et les champignons, depuis le premier contact avec les spores, en passant par la prolifération fongique, jusqu’aux interactions avec l’environnement. L’analyse multi-échelle et multisensorielle de l’interface entre les moisissures pigmentées noires et le support papier est le sujet de ces thèses. Deux types de pigmentations fongiques noires ont fait l’objet d’une analyse; la première apparaissait spontanément sur les œuvres d’art , la deuxième résultait d’une pigmentation déclenchée en biosimulation, sur des papiers connus, dans un environnement maitrisé. Les caractéristiques des papiers telles que le relief et la structure de la surface, la morphologie des champignons, les processus de dépôt de la biomasse pigmentée, ainsi que la prolifération fongique, ont fait l’objet de multiples examens, tant en termes d’instruments que de méthodes :microscopie à lumière transmise, microscopie électronique à balayage (MEB) dans une chambre à pression variable, microscopie confocale à balayage laser, profilomètre confocal à lumière blanche, microtomographie aux rayons L’objectif ultime étant de développer une stratégie de préservation des objets du patrimoine culturel bio-détériorés, le choix des instruments et des méthodes d’analyse était dicté par un souci pratique qui limitait l’échantilllonage des éléments analysés. Ce travail constitue une première tentative afin de mieux comprendre les forces en présence au niveau des “interfaces”, dans le cas des taches sur le papier dues aux champignons.

Biodeterioration of cultural materials is one of the most complex types of deteriorations that cultural materials are subjected to mainly, because it involves living organisms and synergy of many factors. There are different forms of biodeterioration, stains of substrate caused by pigmented fungi is one of them. Multitude of events occurs at interfaces between substrate and fungi, from the moment of spores’ first contact with surfaces, next fugal growth and their responses to the environment. Multiscale and multisensory analysis of interfaces between black pigmented fungi and paper substrate was the subject of these theses. Two types of black fungal pigmentations were analyzed; one that occurred on the original artworks the other one was induced in biosymulation on known papers in controlled environment. Paper characteristics, such as surface topography and structure, morphology of fungi and patterns of their pigmented bio-mass deposition as well as fungal growth were examined with an array of analytical instruments and methods: transmitted light microscopy, scanning electron microscopy in variable pressure, confocal laser scanning microscopy, white light confocal profilometer and X-ray microtomography. The ultimate goal was to develop a preservation strategy for biodeteriorated cultural heritage material; therefore the choice of the analytical methods and instruments was dictated by real-life protocols that limit sampling of cultural materials. This works is the first attempt towards a better understanding of interfacial forces in fungal stains on paper.