Tome 5 : (MPSLP). Mes pérégrinations sur la planète. Chapitre 9 : Encadrement de Recherche : Le bilan

Chapitre 9 : Encadrement de Recherche : Le bilan

J’ai participé à l’encadrement de jeunes chercheurs, en toute responsabilité depuis le 1^er Octobre 1975, date de ma nomination au rang de Professeur des Universités, au 30 septembre 2006, date de mon départ à la retraite, soit pendant 31 ans.

Pendant cette période, J’ai eu l’honneur de guider, en qualité de Directeur de thèse, quarante et un jeunes chercheurs vers la soutenance d’un Doctorat.

Je vais parcourir ces travaux, contrairement à l’usage des dossiers administratifs, des plus anciens vers les plus récents.

Eléments fondamentaux des activités de recherche

A ce stade de ma carrière scientifique, je ressens le besoin d’en retracer le cheminement, pourquoi pas en évoquant les travaux des 41 doctorats dont j’ai eu, de près ou de loin, à superviser les recherches.

Tout cela débute un peu par hasard en octobre 1965 où, jeune ingénieur de l’ENSEM et (déjà) père de deux enfants, le goût me vient, avant d’entrer en entreprise, de tâter de la Recherche. C’est au sein d’un laboratoire centré sur la mécanique des fluides et les transferts de chaleur et de masse (le futur LEMTA ENSEM de l’INPL à Nancy) que le Professeur Jean Gosse me propose de travailler dans le cadre d’un contrat Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) sur un le comportement mécanique d’un matériau structurel, un alliage de magnésium-lithium. Il s’agit alors d’analyser les propriétés amortissantes de ce qui pourrait devenir la structure de l’un des premiers satellites français. Il m’est fortement suggéré, au bout de trois années de recherche de prolonger d’un an afin de présenter un doctorat d’état, que je soutiens en octobre 1969.

A mon corps défendant, j’avais je crois une âme d’ingénieur, l’aventure universitaire se poursuit. Il s’agissait alors de trouver une voie scientifique, quelques hésitations thématiques liées aux nécessités de trouver des financements m’ont conduit à aborder des sujets variés touchant aux écoulements en surface libre [T.2 Tham Bun Tha 1977], à l’étanchéité des joints de canalisations [T.3 : M. Spérandio 1978] ou au comportement des structures de canalisations en graphite sphéroïdal [T.4 : E. Veith 1980]].

Toutefois la vraie vocation se dessine dans le domaine du comportement différé des matériaux, notamment des polymères. Le poly méthacrylate de méthyle est le support aux investigations de mon premier chercheur qui identifie et modélise les transitions secondaires du comportement différé de ce matériau [T.1 : A. Vautrin 1976]. Avec l’aide de celui-ci, un effort est réalisé vers la mécanique des matériaux composites à renforts filamentaires un certain nombre de thèses seront soutenues en co-direction et en partenariat en ce domaine [T.8 : C. Moreaux 1981] [T.11 : J.F. LEROY 1983] qui deviendra le champ d’investigation privilégié d’Alain Vautrin [T.9 : A Vautrin 1983].

Désireux d’ouvrir une nouvelle voie scientifique à l’équipe, et en réponse à un appel d’offre national, je m’intéresse dès 1978 à la mécanique du Bois. Les premiers acquis sérieux en ce domaine ont porté sur la caractérisation et la modélisation de l’anisotropie élastique du bois [T.4 : J.L. Seichepine 1980]. Plusieurs thèses ont permis d’asseoir nos connaissances en matière de rhéologie du bois et notamment sur l’anisotropie élastique de ce matériau [T.10 : D. Moussli 1983], [T.15 : B. Farrad 1985], [T.16: El Amri 1987], [T.17 : H. Darianto], et même de s’intéresser à la mécanique des os longs, prothèses de hanches [T.6 : M.C. Barre 1981]. Des progrès déterminants sont alors réalisés en matière de rhéologie [T. 24 : G.M. Guerrin 1990], [T. 26 : M. Ziani 1991], [T.28 : P. Vieville 1992], notamment en ce qui concerne le fluage à température linéairement croissante [T.19 : Genevaux 1989] apportant l’évidence expérimentale d’une multiplicité de processus élémentaires sources de comportement différé pour le matériau bois.

Cette nouvelle voie fut très tôt favorable à des collaborations étroites avec l’équipe Qualité des Bois du Département Forêt de l’INRA, plusieurs thèses furent préparées en partenariat, avec un intérêt croissant pour la mécanique du matériau dans l’arbre, qu’il s’agisse des contraintes de croissance [T.7 : J.C. Ferrand 1981] ou de la caractérisation par des méthodes ultrasonores [T.14 : V. Bucur 1984]. De même une solide tradition de collaboration scientifique avec le CTFT (devenu depuis CIRAD Forêt) est alors mise en place, notamment avec des travaux portant sur les contraintes internes de séchage [T.13 : C. Sales], [T.18 : N. Tahani], le bois massif reconstitué [T.12 : A. Heidelberger] mais aussi sur le développement de moyens de caractérisation par des méthodes vibratoires [T.20 : P.A. Bordonné].

C’est à l’édition d’un ouvrage de synthèse consacré à la « Mécanique du matériau bois et composites » [D. Guitard 1987], dans lequel sont présentés des modèles prévisionnels, maintenant célèbres, du comportement élastique anisotrope de bois résineux et feuillus, qu’il me devint évident qu'une meilleure compréhension de la complexité du comportement mécanique du matériau bois passait nécessairement par un savoir accru quant aux processus bio mécaniques qui régissent l'élaboration de la matière ligneuse au sein de l'arbre. Ce fut la création et le développement d'un nouvel axe scientifique "La mécanique de l'arbre sur pied".

Les premiers résultats en ce domaine, de notoriété internationale, sont ceux obtenus par Mériem Fournier au cours de la préparation de son doctorat. Une importante contribution est apportée à la compréhension du mécanisme de réorientation des axes dans l’espace aérien, associée à la genèse des distributions de contraintes internes de croissance au sein de la tige, liées à la maturation cellulaire [T.23 : M. Fournier], mais aussi sur la rigidité de l’arbre sur pied [T.21 : P. Langbour] ainsi que sur les traumatismes climatiques subis par l’arbre tels que la gélivure du chêne [T.22 : B. Cinotti].

C’est au sein du GDR 081 CNRS " Mécanique et Rhéologie du Bois" que je dirige de 89-92 que naît l’idée de créer, avec Pierre Morlier à Bordeaux, une unité de recherche originale le Laboratoire de Rhéologie du Bois. Dans cet objectif, j’obtiens une mutation Nancy-Bordeaux avec « armes et bagages » (effective en octobre 1989), à savoir, une équipe forte d’un chercheur confirmé et de trois doctorants et de notre matériel de recherche. Dès lors, M. Fournier anime au sein du LRBB, l’opération scientifique « Mécanique de l’arbre » et co-encadre des travaux sur les contraintes de croissance dans les Eucalyptus de plantation [T.30 : H. Baillères 1994], [T.33 : J. Gérard 1994], la bio mécanique du port de la feuille de maïs [T.29 : B. Moulia 1993] ; ceci la conduit à présenter brillamment une HDR en 1994 [T.31 : M. Fournier]. Notons que dès notre arrivée à Bordeaux A. Sesbou a soutenu un Doctorat d’Etat portant sur une stratégie de développement des eucalyptus de plantation au Maroc [T. 25 : A. Sesbou 1990]

Parallèlement, je crée une seconde opération scientifique la « Mécanique des composites à base de bois » visant à la conception la modélisation et à la caractérisation mécanique de tels produits. Les progrès essentiels sont rapidement acquis en ce domaine. Il apparaît que les modèles prévisionnels pertinents du comportement élastique du bois massif disponibles, associés à la théorie des plaques stratifiées élastiques sont applicables au cas des contreplaqués. Des moyens expérimentaux nouveaux sont développés permettant de s’affranchir des effets d’échelle et autorisant la caractérisation de panneaux entiers à partir de petites éprouvettes [T.34 : F. Bos 1995]. La démarche a été étendue dans une perspective de R&D à d’autres produits et matériaux, notamment vers la caractérisation mécano-physique des panneaux de fibres de moyennes densité (MDF) et sur le processus de mise en forme des panneaux plans par cintrage. [T.35 : A. Planche 1999].

Les progrès réalisés en Mécanique de l’arbre, notamment grâce aux compétences en biologie végétale de B. Chanson, recruté comme CR au titre du CNRS, ont ouvert une importante voie de compréhension de comportements, difficilement interprétables, mis en évidence par les études rhéologiques ; qu’il s’agisse de la Recouvrance Hygrothermique, maintenant interprétée comme un effet mémoire, associé aux contraintes internes de croissances imposées au volume de matière ligneuse depuis sa création, ou qu’il s’agisse, plus généralement, de l’instabilité dimensionnelle d’une pièce de bois fraîchement débitée, ces problèmes constituent des obstacles majeurs à une interprétation rationnelle de certains résultats de rhéologie expérimentale. Nous avons travaillé en ce domaine en étroite collaboration avec l’équipe bois du LMGC liée au programme Bois du CIRAD-forêt (héritière du CTFT), qui a progressivement accueilli plusieurs de mes anciens chercheurs. [T. 32 : C. Sales 1994]

Il est vite apparu que la croissance de l’arbre « usine à Bois » observée à travers la seule partie aérienne de la plante ne pouvait qu’être imparfaitement élucidée. Avec les encouragements de l’INRA, j’ai motivé la venue d’une spécialiste britannique du système racinaire ; le Dr. A. Stokes qui rejoint le LRBB en 1994. Un important travail a porté sur l'influence du vent sur la croissance du Pin maritime et la formation de bois de réaction dans la tige comme dans les racines à travers la thèse de Stéphane Berthier [T.38. S. Berthier 2001], couronnée par l’HDR présentée par A. Stokes [T.37 : A. Stokes 2001]

Désireux de prendre un recul temporaire par rapport à mes activités d’enseignement et de recherche, d’octobre 1996 à Octobre 1998, j’ai été Conseiller Scientifique au Bureau Afrique de l’AUPELF-UREF actuelle AUF, basé à Dakar. A mon retour, j’ai été accueilli au LEPT-ENSAM UMR 8508.

Mission qui fut l'occasion de rencontrer des personnalités! Boutros Boutros Ghali qui préside alors aux destinées de la Francophonie.

Tout en continuant à exercer mes activités scientifiques dans les domaines de la Rhéologie du Bois (en collaboration avec certaines équipes du LRBB) et de la bio mécanique des plantes, notamment par l’analyse de l’influence des sollicitations mécaniques sur la croissance [T.36 : C. Coutand], travail conduit en partenariat avec la station de bioclimatologie de l'INRA à Clermont Ferrand, je me suis efforcé d’orienter mes travaux vers une thématique plus proche des spécialités de ce laboratoire. J’ai co-dirigé avec le Dr. W. Jomaa, une thèse portant sur la qualité du bois de chêne résultant d’un séchage sous vide à température modérée, ma contribution a modestement porté sur certains aspects liés à la rhéologie et au développement des contraintes internes en cours de séchage [T.40 : A. Assouad 2004]

Dans ce contexte, C. Gachet a réalisé un inventaire et a procédé à la hiérarchisation des paramètres structuraux et/ou ultra structuraux, facteurs probables de la variabilité intra-arbre de certaines propriétés mécano physiques des tissus ligneux.

La modélisation mécanique (micro-macro) mise en œuvre décrit successivement les quatre changements d’échelles entre les cinq niveaux de description, celui des macromolécules constitutives (nanomètre), la sous couche pariétale (micron), la paroi cellulaire (10 microns), le tissus ligneux (mm), le cerne de croissance (cm). Une première étape, portant sur la description prédictive de l’anisotropie élastique macroscopique a confirmé le rôle majeur de l’angle des microfibrilles de cellulose cristalline dans la sous-couche S₂.

L’outil de simulation est apte à rendre compte, en termes de propriétés mécaniques macroscopiques, des effets de certaines hétérogénéités micro structurelles du bois dans l’arbre, par exemple, de faire mieux comprendre les influences contradictoires d’une augmentation de la masse volumique et de l’angle des microfibrilles sur l’anisotropie élastique d’un bois de réaction. [T.39 : C. Gachet 2003]

Notons qu’une bonne connaissance de ces paramètres mécano physiques (élasticité, perméabilité, retraits hydriques) est une condition nécessaire à l’optimisation de certains processus industriels de transformation de la matière ligneuse, qu’il s’agisse des différentes techniques de séchage ou d’imprégnation en vue de la préservation, notamment pour la maîtrise du développement de contraintes internes induites par le processus susceptible de conduire à la rupture.

En ma qualité de Fellow of the International Academy of Wood Science, J’ai eu l’honneur de présenter ce cheminement scientifique, débuté voici quatre décennies, sous le titre « Wood Mechanics : From Trees to Timber and Wood Products » au cours de l’Academy Lecture invitée donnée à la rencontre IAWA/IAWS, 25 octobre 2004 Montpellier/France.

Listes des thèses soutenues sous ma responsabilité scientifique.

(Sont indiquées, ci-dessous, les thèses menées dans le cadre de mon équipe de recherche, sous ma responsabilité scientifique directe, ou en codirection avec un chercheur non encore habilité ; plus exceptionnellement dans un laboratoire collaborant. Ainsi que les HDR de mes anciens docteurs m’ayant sollicité pour participer à leur jury)

[T. 1] A. VAUTRIN : "Etude du comportement viscoélastique des solides par la méthode de traction modulée. Relaxations secondaires du poly méthacrylate de méthyle". Thèse de Docteur-Ingénieur de l'I.N.P.L., 30 Juin 1976.

[T. 2] THAM BUN THA : "Dimensionnement d'un torrent artificiel. Etude du fonctionnement sur maquette". Thèse de Docteur-Ingénieur de l'I.N.P.L., 27 mars 1977.

[T. 3] M. SPERANDIO : "Analyse des contraintes dans un joint en compression radiale : Contribution à l'étude de l'étanchéité". Thèse de Docteur-Ingénieur de l'I.N.P.L., 24 mars 1978.

[T. 4] J. L. SEICHEPINE : "Mise au point d'une méthode expérimentale destinée à l'identification de la matrice des complaisances élastiques de solides orthotropes : Application au matériau bois". Thèse de Docteur-Ingénieur de l'I.N.P.L., 18 octobre 1980.

[T. 5] E. VEITH : "Contribution à l'étude du comportement mécanique des structures cylindriques de grand diamètre, soumises à des efforts localisés". Thèse de Docteur-Ingénieur de l'I.N.P.L., 14 novembre 1980.

[T. 6] M.C. BARBE : " Etude expérimentale des contraintes mécaniques de l'os au voisinage d'une prothèse totale de hanche : Objectif- Mesures in vivo". Thèse de Docteur-Ingénieur de l'I.N.P.L., 10 Juillet 1981. (Direction scientifique de la partie mécanique.)

[T. 7] J. C. FERRAND : "Recherche de solutions pratiques à apporter aux problèmes posés par les contraintes de croissance dans les arbres forestiers". Thèse de Docteur-Ingénieur de l'I.N.P.L., 11 Décembre 1981., (Direction scientifique de la partie mécanique.)

[T. 8] C. MOREAUX : " Comportement viscoélastique anisotrope d'un composite Epoxy/kevlar". Thèse de Docteur-Ingénieur de l'I.N.P.L., 10 Juillet 1981. (Co-Direction scientifique avec A. VAUTRIN).

[T. 9] A. VAUTRIN : "Contribution à la caractérisation mécanique des composites à renfort filamentaire". Thèse de Doctorat d'Etat soutenue devant l'I.N.P.L. le 21 Janvier 1983.

[T. 10] D. MOUSSLI : "Caractérisation du comportement différé du matériau bois en flexion circulaire dynamique de basse fréquence". Thèse de Docteur-Ingénieur de l'I.N.P.L., 28 Janvier 1983. (Co-Direction scientifique avec A. VAUTRIN)

[T. 11] J. F. LEROY : "Calcul des contraintes de cisaillement transversales dans les structures modernes épaisses". Thèse de Docteur-Ingénieur de l'I.N.P.L., 1er octobre 1983, (direction G. VERCHERY)

[T. 12] A. HEIDELBERGER : "Modèle de comportement élastique de poutres de bois lamellé-collé de deux essences : Application au dimensionnement optimal". Thèse de Docteur-Ingénieur de l'E.N.P.C. 30 janvier 1984. (Co-Direction scientifique avec C. SALES du CTFT)

[T. 13] C. SALES : "Contribution à l'analyse des contraintes de séchage dans le bois". Thèse de Docteur-Ingénieur de l'I.N.P.L., 25 Juin 1984.

[T. 14] V. BUCUR : "Ondes ultrasonores dans le bois, caractérisation mécanique et qualité de certaines essences de bois." Thèse de docteur ingénieur de l'I.N.S.C.M. le 20 décembre 1984. (Contribution à l'encadrement.)

[T. 15] M. BEN FARHAT : "Contribution à la mesure des constantes rhéologiques du bois par compression d'échantillons cubiques." Thèse de 3ème cycle de l'I.N.P.L. 27 mars 1985. (Codirection avec A. VAUTRIN)

[T. 16] F. EL AMRI : "Contribution à la modélisation élastique anisotrope des matériaux bois : feuillus et résineux." Thèse de doctorat de l'INP de Lorraine soutenue le 3 juillet 1987 à Nancy.

[T. 17] H. DARIANTO : "Etude des caractéristiques physico-mécaniques du bois imprégné et du bois densifié par imprégnation suivi d'une compression plastique. "Thèse de doctorat d'ingénieur soutenue à l'l'INP de Lorraine, le 27 février 1988 à Nancy.

[T. 18] N. TAHANI : "Modélisation des contraintes internes dans les matériaux orthotropes cylindriques : séchage d'un billon soumis à un gradient radial d'humidité". Thèse de doctorat de l'INP de Lorraine soutenue le 20 juillet 1988 à Nancy.

[T. 19] J.M. GENEVAUX : "Le fluage a température linéairement croissante : Caractérisation des sources de viscoélasticité anisotrope du bois." Thèse de doctorat de l'INP de Lorraine soutenue le 10 février 1989 à Nancy.

[T. 20] P.A. BORDONNE : "Module dynamique et frottement intérieur dans le bois : Mesures sur poutres flottantes en vibrations naturelles." Thèse de doctorat de l'INP de Lorraine soutenue le 13 avril 1989 à Nancy.

[T. 21] P. LANGBOUR : " La rigidité de l'arbre sur pied comme indicateur du module d'élasticité longitudinal du bois." Thèse de doctorat de l'INP de Lorraine soutenue le 6 juillet 1989 à Nancy.

[T. 22] B. CINOTTI : "La gélivure des chênes : Front de gel source de contraintes internes, incidence des propriétés anatomiques et mécano-physiques". Thèse de doctorat de l'INP de Lorraine soutenue le 16 novembre 1989 à Nancy.

[T. 23]         M. FOURNIER : "Mécanique de l'arbre sur pied : Maturation, Poids propre, Contraintes climatiques dans la tige standard". Thèse de doctorat de l'INP de Lorraine soutenue le 16/11/1989 à Nancy.

[T. 24] G.M. GUERRIN : " L'anisotropie viscoélastique du matériau bois ". Thèse de doctorat de l'INP de Lorraine soutenue le 8/01/1990 à Nancy.

[T. 25] A. SESBOU : "Stratégie de développement des plantations d'Eucalyptus Camaldulensis au Maroc." Thèse de Doctorat d'Etat ès Sciences, Université Bordeaux I le 8 /11/90.

[T. 26] M. ZIANI :" Influence de l'humidité sur le comportement physico-mécanique à basse fréquence du bois: Etat hygroscopique- état vert. Thèse de doctorat de l'INP de Lorraine soutenue le 10/01/1991 à Nancy. (Co-direction avec J. M. GENEVAUX)

[T. 27] P. JOYET : "Comportement différé du matériau bois, dans le plan transverse sous des conditions hydriques évolutives." Thèse de Doctorat de l'Université Bordeaux I, soutenue le 28/09/92.

[T. 28] P. VIEVILLE : "Influence des paramètres architecturaux sur les caractéristiques viscoélastiques du bois à ses différentes échelles d'hétérogénéité" Thèse de doctorat de l'INP de Lorraine soutenue le 17/12/92 à Nancy. (Co-direction avec J. M. GENEVAUX)

[T. 29] B. MOULLIA : " Etude mécanique du port foliaire chez le Maïs (Zea mavs L

Thèse de Doctorat de l'Université Bordeaux I, soutenue le 09/07/93

[T. 30] H. BAILLERES : "Précontraintes de croissance et propriétés mécano-physiques de clones d'Eucalyptus (Pointe Noire - Congo) : hétérogénéité, corrélations et interprétations histologiques. Thèse de Doctorat de l'Université Bordeaux I, 19 janvier 1994.

[T. 31] M. FOURNIER : "Biomécanique des végétaux" Habilitation à Diriger les Recherches soutenue le 1er Mars 1994 devant l'Université de Bordeaux I.

[T. 32] C. SALES : " Des produits forestiers performants par amélioration de leur transformation mécanique et de leur conditionnement hydrique." Habilitation à Diriger les Recherches soutenue le 19 juillet 1994 devant l'Université de Bordeaux I.

[T. 33] J. GERARD : " Contraintes de croissance, variations internes de densité et de module d'élasticité longitudinal, et déformation de sciage chez les Eucalyptus de plantation." Thèse de Doctorat de l'Université Bordeaux I, 15 décembre 1994.

[T. 34] F. BOS : " Influence des conditions aux limites sur la caractérisation mécanique élastique et différée des contreplaqués en flexion." Thèse de Doctorat de l'Université Bordeaux I, soutenue le 20 janvier 1995.

[T.35] A. PLANCHE : "Caractérisation mécano-physique des panneaux de fibres de moyenne densité : Application au cintrage de panneaux épais". Thèse de Doctorat de l'Université Bordeaux I, soutenue le 21 janvier 1999.

[T. 36] C. COUTAND : "Etude Biomécanique de l'effet d'une flexion contrôlée sur l'allongement de la tige de tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) Thèse de Doctorat de l'Université Bordeaux I, soutenue le 15 juillet 1999.

[T. 37] A. STOKES : « Résistance de l’arbre au vent » HDR Soutenue le 27 novembre 2001 devant l’Université Bordeaux 1.

[T. 38] S. BERTHIER : Effets de sollicitations aérodynamiques sur la croissance et le développement du pin maritime (Pinus pinaster Ait.) : influence sur la morphogénèse aérienne et racinaire, et sur la formation du bois de cœur. Doctorat de l’Université Bordeaux 1 soutenue le 19 décembre 2001.

[T. 39] C. GACHET : Inventaire et hiérarchisation des paramètres structuraux et ultra structuraux facteurs de variabilité intra arbre de certaines propriétés mécano physiques des tissus ligneux. Doctorat de l’Université Bordeaux 1 soutenue le 16 décembre 2003.

[T. 40] A. ASSOUAD : Modélisation du séchage sous vide discontinu du bois de chêne : Intégration, d’un critère de qualité mécanique. (Co-directeur : Wahbi Jomaa) Thèse de doctorat de l’Université Bordeaux 1 soutenue le 13 juillet 2004. (Pr)

[T. 41] F. BOS : Propositions pour l’évolution des méthodes de caractérisation des panneaux composites à base de bois. HDR Soutenue le 13 décembre 2004 devant l’Université Bordeaux 1.