A única maneira de saber como automatizar .doc arquivos é com um script Python muito elaborado e extremamente demorado. Você precisaria automatizar o [Libre | Open] Office usando o PyUNO.
Esta é a melhor maneira de fazer isso, porque você pode usar praticamente todas as funções do Office sem ter que fazer hacks suspeitos ...
Um método menos ideal seria usar unoconv para converter .doc em algo legível como .fodt , depois sed e convertê-lo novamente em .doc .
unoconv -o test.fodt -f fodt test.doc
sed -i 's/string/newstring/g'
unoconv -o test.doc -f doc test.doc
Você precisa ter cuidado para que sua string não interfira nas tags do documento. Se for, você precisará usar algo muito mais industrial para ter certeza de que está editando apenas as coisas em <text:...> tags.
Então, ao invés de usar .fodt , você pode usar html
unoconv -o test.html -f html test.doc
sed -i 's/string/<B>newstring</B>/g'
unoconv -o test.doc -f doc test.html
No entanto, há todas as chances de a conversão acabar completamente com a formatação do documento.