Les bactéries probiotiques doivent être en mesure de survivre pendant la digestion gastrique afin d'atteindre le côlon et ainsi conférer des bienfaits sur la santé humaine. Le potentiel des matrices d'origine laitière pour soutenir les probiotiques a souvent été décrit, mais celui des produits végétaux tels que la sève d'érable pour cette application reste peu connue, alors que l'engouement pour ces produits est en croissance. L'objectif de ce mémoire était d'évaluer la viabilité cellulaire par l'utilisation du propidium monoazide (PMA) couplé à la qPCR, ainsi que d'évaluer l'expression de cinq gènes reliés au stress atpA, dnaK, galK, groEL et hrcA par RT-qPCR lors de la digestion gastrique in vitro (TIM-1) de trois souches commerciales (Bifidobacterium animalis ssp. lactis A026, Lacticaseibacillus paracasei A234, Lacticaseibacillus rhamnosus A119) ainsi que de la souche de référence Lacticaseibacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) contenues dans de la sève d'érable. Les résultats ont indiqué que toutes les souches ont maintenu un taux de survie élevé suite à la digestion gastrique; B. animalis ssp. lactis A026 (7.14 log de cellules viables/mL), L. paracasei A234 (8.12 log de cellules viables/mL), L. rhamnosus A 119 (8.48 log de cellules viables/mL) et L. rhamnosus GG (8.36 log de cellules viables/mL) et que l'expression de certains gènes de stress ciblés avait été modulée pendant la digestion gastrique. Seule la souche L. rhamnosus GG a montré une modulation au niveau de l'expression de tous les gènes ciblés. Dans l'ensemble, l'expression d'au moins un gène associé à la réponse au stress a été modulée pour toutes les souches probiotiques pendant la digestion gastrique dans la matrice de sève d'érable. Face aux stress de la digestion gastrique, les différentes réponses du métabolisme des bactéries probiotiques permettent une meilleure survie cellulaire. En définitive, ces quatre souches ont le potentiel d'être utilisées comme probiotiques dans une matrice de sève d'érable, ce qui pourrait mener au développement d'une boisson fonctionnelle. / The probiotic bacteria must be able to survive during gastric digestion in order to reach the colon and thus provide human health benefits. The potential of dairy matrices to support probiotics has often been described, but plant products such as maple sap for this application remains little known, while the interest for these products is growing. The objective of this thesis was to evaluate cell viability by the use of propidium monoazide (PMA) coupled to qPCR, as well as to evaluate the expression of five genes linked to stress atpA, dnaK, galK, groEL and hrcA by RT-qPCR during in vitro gastric digestion (TIM-1) of three commercial strains (Bifidobacterium animalis ssp. lactis A026, Lacticaseibacillus paracasei A234, Lacticaseibacillus rhamnosus A119) as well as the reference strain Lacticaseibacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) delivered in maple sap. The results indicated that all strains maintained a high survival rate after gastric digestion; B. animalis subsp. lactis A026 (7.14 log of viable cells/mL), L. paracasei A234 (8.12 log of viable cells/mL), L. rhamnosus A119 (8.48 log of viable cells/mL), and L. rhamnosus GG (8.36 log of viable cells/mL) and that the expression of certain target stress genes was modulated during gastric digestion. Only L. rhamnosus GG strain showed modulation in the expression of all target genes. Overall, the expression of at least one gene associated with the stress response was modulated for all probiotic strains during gastric digestion in the maple sap matrix. Faced with the stress of gastric digestion, the different responses of the metabolism of probiotic bacteria allow better cell survival. Ultimately, these four strains have the potential to be used as probiotics in a maple sap matrix, which could lead to the development of a functional drink.

Le modèle conceptuel de déclin des arbres de Manion (1991) stipule que des stress dits prédisposants, d'impact modéré et agissant à long terme (ex. pollution atmosphérique), diminuent la vigueur des arbres et les rendent plus vulnérables à des stress subséquents. Ces arbres ainsi affaiblis seraient par la suite davantage affectés par des stress incitants, ces derniers ayant un impact plus prononcé et soudain (ex. défoliations d'insectes). Ceux-ci les entraîneraient alors dans une spirale de déclin vers la mort. La progression dans ce processus de déclin pouvant elle-même être accélérée par des facteurs contribuants tels les pathogènes fongiques. La coupe de jardinage vise une amélioration de la qualité des peuplements par l'enlèvement progressif, sur plusieurs rotations, d'arbres de faible qualité et de faible vigueur, diminuant ainsi le taux de mortalité des peuplements résiduels. Récemment, l'observation d'un taux élevé de mortalité après coupe de jardinage dans la forêt publique québécoise a suscité inquiétudes et interrogations, nous incitant à entreprendre une étude afin d'identifier les causes potentielles et les processus précurseurs de la mortalité des arbres, afin de mieux comprendre ce phénomène. Nous avons étudié près de 400 érables à sucre (Acer saccharum Marsh.) vivants et morts dans des érablières à bouleau jaune au Témiscamingue, Québec. Les peuplements sous étude avaient subi une coupe de jardinage en 1993-94 et tout en étant régulièrement soumis à des épidémies de la livrée des forêts (Malacosoma disstria Hubner). Nous avons d'abord testé si le système de classification utilisé pour sélectionner les arbres pour la récolte pourrait être en cause dans les taux élevés de mortalité. Si le système en question ne permet pas de cibler adéquatement les arbres non vigoureux afin d'en prioriser la récolte, un mauvais choix d'arbres peut s'en suivre augmentant ainsi la proportion d'arbres non vigoureux dans le peuplement résiduel. Puisque de tels arbres sont plus susceptibles de mourir, le taux de mortalité augmenterait dans les peuplements résiduels. Nous avons comparé la probabilité de survie des arbres (évaluée à partir de leur croissance radiale récente), comme indicateur de leur vigueur réelle, entre les quatre classes de vigueur du système de classification. Nos résultats indiquent que ce système reflète assez bien la vigueur réelle des arbres et ne semble donc pas être la cause d'un mauvais choix d'arbres ni de la mortalité élevée observée après coupe. Par la suite, nous avons évalué l'impact des perturbations associées à la coupe sur les arbres résiduels en assumant que ces perturbations pourraient imposer des stress hydriques aux arbres résiduels par les mécanismes suivants: (1) la machinerie cause de la compaction du sol et des dommages aux racines fines des arbres à proximité des sentiers de débardage ce qui pourrait engendrer, respectivement, une diminution de la disponibilité en eau dans le sol et une diminution de la capacité des arbres à puiser l'eau du sol; (2) l'ouverture de la canopée augmente la disponibilité de lumière pour les arbres, ceux-ci répondant avec un accroissement du taux photosynthétique et de transpiration ce qui intensifierait la demande en eau. Nous avons comparé les croissances radiales, les probabilités de survie et le ratio d'isotope stable de carbone (¹³C/¹²C) entre des arbres appartenant à quatre classes de perturbation: (1) aucune perturbation, (2) perturbation de machinerie seulement, (3) augmentation de lumière seulement et (4) perturbation de machinerie et augmentation de lumière. Nos résultats montrent que les perturbations de la coupe n'ont pas eu d'impact négatif sur la croissance, la vigueur ou l'état hydrique des arbres résiduels. Au contraire, une augmentation de lumière engendrait une hausse de la croissance. La comparaison des croissances radiales entre une période de défoliation et la période suivant la coupe de jardinage démontrait que la croissance radiale était beaucoup plus faible lors de la défoliation que lors de la période suivant la coupe et ceci pour n'importe quelle combinaison de perturbations associées à la coupe. Nous avons de plus utilisé les croissances radiales d'érables à sucre morts pour caractériser la dynamique de leur déclin. Ces arbres ont été prédisposés par une première défoliation qui les a rendu plus vulnérable à une deuxième défoliation. Une perte de vigueur importante lors de la deuxième défoliation a déclenché leur déclin final, celui-ci ayant été accéléré lors de la période après coupe. Le déclin des érables sous étude a perduré pour environ 30 ans et s'est déroulé selon le modèle de Manion (1991) : la première défoliation étant le stress prédisposant, la deuxième le stress incitant et les perturbations associées à la coupe agissant comme stress contribuants. L'ensemble de nos résultats nous permet de conclure que les perturbations associées à la coupe de jardinage ne semblent pas expliquer le taux élevé de mortalité dans le contexte de notre étude. Toutefois, les conditions climatiques estivales favorables (températures douces, précipitations abondantes) qui ont prévalu dans les premières années après les coupes de jardinage de 1993-94 pourraient avoir empêché le développement d'un stress hydrique et ainsi avoir atténué l'impact sur les arbres résiduels des perturbations associées à la coupe. Notre étude apporte des contributions importantes à notre compréhension de la mortalité chez les arbres. Ainsi, nous avons identifié la nature du stress prédisposant dans le déclin d'érables à sucre dans des peuplements jardinés, un aspect souvent négligé dans les études de la mortalité des arbres. De plus, notre étude a permis de démontrer que le rôle d'un stress ne dépend pas de la nature du vecteur (ex. pollution atmosphérique, insectes défoliateurs) mais plutôt de l'impact que ce stress exerce sur la vigueur de l'arbre. Au niveau méthodologique, notre étude a contribué à améliorer les estimations de probabilités de mortalité (chapitre I) et à tester une méthode simple et efficiente d'estimation de conditions de croissance (disponibilité de lumière, chapitre 3) pour des études rétrospectives. Notre étude soulève aussi certaines questions. Par exemple, on peut se demander quel serait l'impact des perturbations associées à la coupe sur les arbres résiduels sous des conditions climatiques moins favorables que celles ayant prévalu dans notre étude (ex. étés chauds et secs dans les années suivant la coupe)? Ou sur des sites ayant des sols différents? Pourquoi les défoliations de la livrée n'ont pas eu le même impact sur tous les arbres, causant seulement un déclin temporaire chez certains arbres mais un déclin sévère menant à la mort chez d'autres individus? Est-ce que les arbres survivants ont pu mieux se défendre contre ou encore éviter complètement les défoliations? Ces questions devraient faire l'objet d'études supplémentaires afin d'approfondir notre compréhension de la mortalité des arbres. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Acer saccharum Marsh., Mortalité, Stress, Vigueur, Probabilité de survie.

L'objectif de cette recherche était d'améliorer le rabotage de deux bois très utilisés au Québec, l'érable à sucre et l'épinette noire. L'étude d'outils de coupe hélicoïdaux à angles d'hélice élevés a été décidée comme axe d'amélioration. Ainsi, 3 outils hélicoïdaux (angle d'hélice de 40˚, 50˚ et 60˚) et un outil droit (témoin) ont été fabriqués et montés tour à tour sur une CNC 5 axes. Chacun de ces outils a été utilisé à trois vitesses d'avance par couteau (FK). Les efforts de coupe, le niveau sonore et la consommation de puissance étaient alors mesurés. La qualité de surface des planches usinées a ensuite été évaluée. Pour l'érable à sucre, les efforts de coupe et le son produit augmentaient avec l'augmentation de FK pour les quatre outils de coupe. Les outils hélicoïdaux ont produit moins d'efforts de coupe parallèles (F[indice]P), normaux positifs et négatifs (F[indice]NP et F[indice]NN) et résultants (F[indice]R) que ceux de l'outil témoin. Les efforts F[indice]P et F[indice]R avaient tendance à diminuer quand l'angle d'hélice augmentait. Seul les efforts latéraux (F[indice]L) avaient tendance à augmenter avec des outils à angle d'hélice importants. Ces mêmes outils ont requis moins de puissance à faible FK, et le plus gros avantage provenait du niveau sonore, étant plus faible avec les angles d'hélice les plus élevés. Parmi ces paramètres, peu de différences significatives ont été trouvées entre les outils à 50˚ et 60˚. Pour l'épinette noire, augmenter FK augmentait le son et les efforts F[indice]P, F[indice]L et F[indice]R. Comme pour l'érable à sucre, les outils hélicoïdaux ont requis moins de F[indice]P, F[indice]NP, F[indice]NN et F[indice]R que l'outil témoin. Aussi, F[indice]P et F[indice]R avaient tendance à diminuer quand l'angle d'hélice augmentait, seulement à la plus grande FK. Augmenter l'angle d'hélice avait tendance à augmenter F[indice]L. Cependant, l'outil témoin produisait des efforts de coupe latéraux importants, similaires à ceux de l'outil à faible angle d'hélice (40˚). Par ailleurs, les paramètres de rugosité R[indice]k et R[indice]pk ont montré la meilleure précision pour évaluer la rugosité et la perception tactile des surfaces rabotées des deux essences. La rugosité augmentait au fur et à mesure que l'angle d'hélice et FK augmentaient. Les surfaces rabotées avec les outils hélicoïdaux présentaient une texture pelucheuse. Pour l'érable à sucre, les différences entre l'outil droit et celui à 40˚ étaient faibles. La rugosité des planches d'épinette noire avait tendance à augmenter avec l'augmentation de l'angle d'hélice, et cet effet dépendait de FK. L'outil droit a produit la rugosité la plus faible, à chaque FK. Les outils hélicoïdaux ont produit la plus grande rugosité, résultante d'une grande fibrillation. Ces défauts étaient plus prononcés que ceux obtenus avec l'érable à sucre, et encore plus présents avec les couteaux à 50˚ et 60˚, à FK moyen et élevé (2,9 et 4,7 mm respectivement). Le rabotage pourra donc être amélioré en travaillant à moyen FK (2,9 mm) pour optimiser la productivité, ou à faible FK (1,3 mm) pour minimiser la rugosité de surface. En usinage de l'érable à sucre, un outil à angle d'hélice de 50˚ est recommandé pour diminuer les efforts de coupe et le son. Un outil de 40˚ est à privilégier, si la qualité de surface est un critère important. Pour l'épinette noire, en première transformation, un angle d'hélice de 50˚ est envisageable. Les surfaces obtenues seront cependant très pelucheuses. Un outil à angle d'hélice de 40˚ est alors un bon compromis pour une meilleure qualité de surface, si besoin. Pour fins de finition, un couteau droit est préférable pour raboter l'épinette noire. / The main objective of this research was to improve the planing of two wood species widely used in Quebec, sugar maple and black spruce. The study of helical cutting tools with high helix angles was decided for this purpose. Thus, three helical tools (helix angle of 40˚, 50˚ and 60˚) and a straight one (control) were manufactured and mounted on a 5-axis CNC. For each tool, the variations in cutting forces, sound level and power consumption for three feeds per knife (FK) were acquired. Finally, the surface quality of machined boards was evaluated. For sugar maple wood, all cutting forces and sound level produced by planing increased as FK increased for all cutting tools. The helical tools produced lower parallel (F[subscript]P), normal positive and negative (F[subscript]NP and F[subscript]NN), and resultant (F[subscript]R) cutting forces than the control tool. F[subscript]P and F[subscript]R tended to decrease as the helix angle increased. Only lateral forces (F[subscript]L) tended to increase with the increase in helix angle. Tools with high helix angles required lower power at low FK, However, the main advantage of these tools was the great reduction of the noise level compared to the straight tool. Among these parameters, few significant differences were found between the 50˚and 60˚ tools. For black spruce wood, sound level, F[subscript]P, F[subscript]L, and F[subscript]R increased as FK increased. As with sugar maple, the helical tools produced lower F[subscript]P, F[subscript]NP, F[subscript]NN and F[subscript]R than the control tool. Also, F[subscript]P and F[subscript]R tended to decrease as the helix angle increased, for the highest FK. Increasing the helix angle tended to increase F[subscript]L. However, the control tool produced high lateral cutting forces, similar to that produced by the low helix angle(40˚) tool. In addition, the roughness parameters R[subscript]K and R[subscript]PK showed the best precision for evaluating the roughness and the tactile perception of the planed surfaces of the two species. The roughness increased as the helix angle and FK increased. Surfaces planed with the helical tools showed a fuzzy texture. For sugar maple, the differences between the straight tool and the 40˚ tool were small. The roughness of black spruce boards tended to increase with increasing helix angle, and this effect depended on FK. The straight tool produced the lowest roughness at each FK. The helical tools produced the highest roughness, resulting in high fibrillation. These defects were more pronounced than those obtained with sugar maple, and even more present with the tools at 50˚ and 60˚, at medium and high FK (2.9 and 4.7 mm respectively). Planing can therefore be improved by working at medium FK (2.9 mm) to optimize productivity, or at low FK (1.3 mm) to minimize surface roughness. When machining sugar maple, a 50˚ helix angle tool is recommended to reduce cutting forces and sound level. A 40˚ tool is to be preferred if the surface quality is an important criterion. For black spruce wood, in primary processing, a helix angle of 50˚ is possible. The surfaces obtained will be however very fuzzy. A 40˚ helix angle tool could be a good compromise for better surface quality. For finishing purposes, a straight knife appears as a better option for planing black spruce wood.

L'objectif principal de cette recherche est d'établir une meilleure compréhension du procédé de densification thermo-hygromécanique (THM) et du comportement physique, chimique et mécanique du bois dans des conditions thermiques et hygrométriques diverses. La densification THM est un procédé complexe impliquant simultanément, les phénomènes couplés de transfert de chaleur et de masse, plusieurs mécanismes de déformation instantanée et dépendante du temps ainsi que des changements physiques, chimiques et mécaniques dans le bois. Malgré de nombreuses recherches au cours des dernières décennies, les mécanismes fondamentaux du comportement en compression du bois soumis à une charge et à une variation de sa teneur en humidité demeurent en grande partie méconnus. La densification et la relaxation des contraintes sont deux phénomènes très complexes en raison de la nature des déformations réversibles et permanentes qui se produisent simultanément à diverses étapes du procédé de pressage. De plus, les déformations sont affectées par de nombreux facteurs physiques et le comportement de compression à son tour affecte l'ensemble du système physique. Dans cette étude, le procédé de densification THM a été optimisé en utilisant la méthode des surfaces de réponse (RSM) pour étudier les effets de la température et de la durée du traitement sur la dureté et le retour viscoélastique en épaisseur et analyser les interactions entre ces paramètres physiques. Plusieurs propriétés physiques et mécaniques, telles que le profil de densité, le retour viscoélastique en épaisseur, la dureté et la résistance à la flexion des échantillons témoins et du bois densifié THM ont été évaluées et comparées. Les modifications chimiques de surface des échantillons densifiés ont été examinées en utilisant la spectroscopie infrarouge par transformée de Fourier (FTIR), la spectroscopie photoélectronique X (XPS) et la pyrolyse-chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (Py-GC/MS). Par ailleurs, les évolutions de la masse volumique anhydre, la perméabilité et la conductivité thermique pendant le procédé de densification THM ont été déterminées expérimentalement. Les résultats suggèrent que les conditions de densification optimales résultant en une dureté élevée et un faible retour viscoélastique en épaisseur ont été obtenues à une température de 180 °C, un temps de densification de 1004 s et un temps de post-traitement de 1445 s. La densité des échantillons densifiés a considérablement augmenté par rapport à l'échantillon témoin. La vapeur et la température ont des impacts importants sur les propriétés mécaniques, chimiques et la stabilité dimensionnelle du bois d'érable à sucre. Un pourcentage plus élevé de perte de masse a été trouvé à 220 °C, résultant en une diminution évidente de la masse volumique et de la dureté du bois, alors qu’un léger retour viscoélastique en épaisseur a été observé pour l'érable à sucre densifié à la même température. De plus, la haute température et la vapeur sont bénéfiques pour fixer la déformation de compression. La vapeur pourrait faciliter la dégradation avancée des polymères du bois. Le traitement de densification THM a entraîné des modifications chimiques importantes de la surface du bois. Les résultats des spectres ATR-FTIR ont confirmé la décomposition des hémicelluloses et l’augmentation de la teneur relative en cellulose et lignine de la surface du bois. Les résultats du Py-GC/MS et du XPS en terme d'augmentation du rapport O/C indiquent que des substances chimiques contenant une fonctionnalité oxygénée se sont formées après densification. Le traitement de densification a favorisé la dépolymérisation des hémicelluloses et de la cellulose, ce qui a entraîné une augmentation de la teneur en sucres anhydres (lévoglucosane) de la surface du bois. La densification a également facilité le clivage de la chaîne latérale de la lignine, ce qui a entraîné une augmentation de la teneur en unités phényle avec chaînes courtes. La masse volumique anhydre n'a pas augmenté avec la diminution de l'épaisseur. La perméabilité au gaz de l'échantillon témoin peut être 5 à 40 fois plus élevée que celle du bois densifié, ce qui indique que le volume des vides du bois diminue considérablement après le traitement de densification. La conductivité thermique augmente avec l'augmentation de la teneur en humidité de 0,5 à 1,5% par pourcentage d'augmentation de la teneur en humidité pour le bois densifié. La conductivité thermique des échantillons densifiés était plus petite que celle des échantillons de contrôle. / The main purpose of this research is to establish a better understanding of the thermo-hygromechanical (THM) densification process and physical, mechanical and chemical behavior of wood under diverse temperature and humidity conditions. THM densification is a complicated process involving simultaneous, coupled heat and mass transfer phenomena, several instantaneous and time-dependent deformation mechanisms as well as some physical, mechanical and chemical changes in wood. Despite numerous researches in the past decades, the basic mechanisms of compressive behavior of wood subjected to load and moisture variation are not completly understood. Wood densification and stress relaxation are very complicated, because both recoverable and permanent deformations occur at various stages of the pressing process. Moreover, deformations are affected by many physical factors, and the compressive behavior in turn affects the entire physical system. In this study, the THM densification process was optimized using response surface methods (RSM) to investigate the effects of temperature and treatment duration on hardness and compression set recovery (CSR) and further to analyze the interactions between these physical parameters. Several physical and mechanical properties such as density profile, compression set recovery, hardness and bending strength of control and THM densified wood were evaluated and compared. The surface chemical changes of densified samples were examined using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Pyrolysis gas chromatography-mass spectrometry (Py-GC/MS), respectively. In addition, evolutions of oven-dry average density, permeability and thermal conductivity during the THM densification process were experimentally determined. The results suggested that the optimum densification conditions resulting in high hardness and low compression set recovery were obtained at a temperature of 180 °C, a densification time of 1004 s, and a post-treatment time of 1445 s. The density of the densified samples was dramatically increased compared to the control sample. Both steam and temperature have important impacts on mechanical, chemical properties and dimensional stability of sugar maple wood. A higher percentage of weight loss occurred at 220 °C, resulting in an important decrease in the density and hardness of wood. However, almost no compression set recovery was observed for the sugar maple wood densified at 220 °C. In addition, high temperature and steam are helpful to fix the compressive deformation. Steam could facilitate the advanced degradation of wood polymers. THM densification treatment resulted in significant chemical changes on the wood surface. The results of the ATR-FTIR spectra confirmed the decomposition of hemicelluloses and the relative content of cellulose and lignin on wood surface increased. The Py-GC/MS and XPS results in term of the O/C ratio increase indicated that chemical substances containing oxygenated functionality were formed after densification. Densification treatment favored the depolymerization of hemicelluloses and cellulose resulting in the content of anhydrous sugars (levoglucosan) increased on wood surface. Densification also facilitated the cleavage of lignin side chains, resulting in the increase of the content of phenyl units with short chains. The oven-dry density did not exactly increase with the decrease of its thickness, the permeability of the control sample could be 5 to 40 times higher than that of densified wood, which indicated that the voids of wood reduced notably after densification treatment. The thermal conductivity increased by 0.5 - 1.5 percent increase of one percent moisture content for densified sugar maple wood. The thermal conductivity of densified samples was lower than that of the control samples.

Dans un contexte de réchauffement climatique, il est prédit que les aires de répartition des espèces autant végétales qu’animales se déplaceront plus au nord ou vers de plus hautes élévations. Cependant, cette prédiction présume que le climat est la variable clé qui détermine la limite de répartition des espèces. Puisque plusieurs autres facteurs environnementaux tels que les interactions biotiques, la topographie et les caractéristiques du sol peuvent aussi contrôler les limites de répartition des espèces ; départager l’effet de ces facteurs environnementaux de l’effet du climat quant à contrôler les limites de répartition des espèces permettra de mieux comprendre l’impact du réchauffement climatique sur les espèces et d’affiner les prédictions sur le déplacement futur des aires de répartition des espèces. Ce mémoire évalue le rôle que joue le climat quant à déterminer la croissance radiale à limite de répartition supérieure de l’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) et du bouleau jaune (Betula alleghaniensis Britt.) le long d’un gradient d’élévation au parc national du Mont-Mégantic. Si le climat est le facteur principal contrôlant la croissance à limite de répartition supérieure de ces deux espèces, nous prédisons qu’à haute élévation, la sensibilité de la croissance face au climat devrait être plus forte qu’à basses élévations. Pour tester cette prédiction, 62 érables à sucre et 72 bouleaux jaunes ont été échantillonnés le long de quatre flancs de montagne couvrant ainsi l’aire répartition de chacune des deux espèces. Chaque site d’échantillonnage était séparé par 50 mètres d’élévation et à chaque site, trois arbres par espèces appartenant à trois différentes classes de diamètres soit petit (15-25 cm), moyen (29-35 cm) et grand (> 40 cm), ont été échantillonnés lorsque présents. À l’aide de méthodes dendroécologiques, des modèles de croissance-climat qui corrèlent chaque cerne de croissance d’un arbre à des variables climatiques de l’année courante et de l’année d’avant sa formation ont été développés. De cette façon, il a été possible de quantifier le niveau de sensibilité de la croissance face au climat pour chacun des arbres. Pour l’érable à sucre, les résultats ont montré que la sensibilité de la croissance au climat diminuait aux limites de répartitions et était maximale à moyennes élévations. Pour le bouleau jaune, la sensibilité au climat n’a pas varié de manière significative avec aucune des variables testées (élévation, topographie, indice de compétition). Spécifiquement, les températures maximales d’été affectent négativement la croissance des érables à sucre de basses élévations alors qu’elles affectent positivement la croissance des érables à sucre de moyennes et hautes élévations. Toutefois, l’effet des températures maximales d’été n’est pas plus important pour la croissance entre les arbres de moyennes et hautes élévations puisque les intervalles de confiances autour des coefficients calculés à partir des modèles de croissance-climat se chevauchent. Ces résultats sont en contradiction avec l’hypothèse générale que la sensibilité de la croissance face aux variations annuelles du climat est plus forte à la limite de répartition des espèces et pourrait suggérer que le climat n’est pas toujours la variable clé qui détermine la limite de répartition des espèces. Toutefois, n’ayant pris en compte aucun paramètre démographique il reste difficile de déterminer si la limite géographique des deux espèces à l’étude est principalement sous contrôle climatique. Pour sûr, notre étude suggère que dans le contexte de réchauffement climatique, la croissance des arbres de basses élévations est susceptible de diminuer alors que la croissance des arbres de moyennes et hautes élévations pourrait augmenter. Cependant, la capacité des deux espèces (particulièrement le bouleau jaune) à migrer vers de plus hautes élévations afin de suivre le réchauffement climatique est susceptible de dépendre autant des variables non climatiques que des variables climatiques.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La foresterie tente de plus en plus de reproduire les perturbations naturelles. Dans des peuplements régis par des perturbations de faible intensité, les coupes partielles sont de plus en plus proposées, notamment la coupe de jardinage qui représente le traitement sylvicole le plus utilisé dans la forêt feuillue publique au Québec. Des inquiétudes ont été soulevées quant à la possibilité que l'utilisation de la machinerie lourde pour récolter les arbres crée une perturbation du sol qui affecte négativement la croissance et la survie des arbres résiduels. Ceci pourrait particulièrement affecter la survie des racines fines étant donné que la majorité de leur biomasse est située dans la couche d'humus et l'horizon A du sol. L'objectif de cette étude est de déterminer si la machinerie forestière affecte la croissance, la morphologie et l'architecture des racines fines de l'érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) sur les sentiers, ainsi que près des sentiers, créés par la machinerie lors de la coupe jardinatoire au cours de la première année suivant la coupe. Pour étudier cette problématique, une érablière ayant subi une coupe jardinatoire à la fin de l'été 2006 a été sélectionnée près de Saint-Ludger en Estrie sur des terrains appartenant à Domtar. Le site a été divisé en un possible gradient de perturbation, issu de la création de sentiers principaux et secondaires par la machinerie forestière. Des sacs de croissance et des carottes de sol ont été utilisés afin d'évaluer l'effet d'un gradient de perturbation causé par la coupe sur la croissance et l'architecture racinaire. Les résultats démontrent une diminution significative de la croissance au centre du sentier principal et secondaire, mais aucun changement significatif de la croissance sur le pourtour du sentier. La croissance est grandement diminuée au centre des sentiers autant dans le sentier principal que dans le sentier secondaire bien que la machinerie circule à plusieurs reprises dans le sentier principal et seulement deux fois dans le sentier secondaire. Le diamètre moyen des racines est le plus faible au centre des sentiers. Ceci est probablement dû à une forte mortalité des racines suite au passage de la machinerie. Nous avons estimé que la coupe jardinatoire produit environ 15 à 25 % de sentier primaire et secondaire. Cette étude nous permet donc d'affirmer que la machinerie lourde utilisée en foresterie, lors de la coupe jardinatoire, peut affecter dramatiquement le potentiel de croissance des racines fines des 30 premiers centimètres du sol et cela autant dans les chemins primaires que secondaires. Il est donc essentiel de réduire le plus possible la circulation de la machinerie dans les forêts sujettes aux coupes partielles. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Érable à sucre, Coupe jardinatoire, Racine fine, Sac de croissance.

L'ouverture de la couronne (OC) des arbres matures influence grandement la transmission de la lumière au travers de la canopée forestière. Pourtant, dans le contexte de modélisation de la lumiere en milieu forestier l'OC est souvent considérée constante à l'intérieur d'une espèce, peu importe les dimensions de l'individu ou sa provenance géographique. L'objectif de cette étude est de tester si l'OC est constante pour le bouleau jaune (Betula alleghaniensis Britton), l'érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) et la pruche du Canada (Tsuga canadensis (L.) Carr.). Plus spécifiquement, l'influence des facteurs suivants a été testée: 1) le diamètre à hauteur de poitrine (DHP), 2) l'angle de transmission de la lumière par rapport au zénith, 3) l'allométrie de la couronne et 4) l'évapotranspiration potentielle. Les valeurs d'OC ont été obtenues pour 380 individus à partir de photos numériques de couronnes (à 0°, 15°,30°, et 45° du zénith) en suivant la méthode utilisée par Beaudet et al. (2002). Les résultats suggèrent que l'OC diffère selon l'angle de transmission de la lumière ainsi qu'en fonction du ratio diamètre de la couronne/diamètre au tronc, et qu'il y a interaction entre ces deux facteurs. Tandis que les arbres dominants peuvent intercepter la lumière latéralement (e.g., 45°) et verticalement (e.g., 0°), les petits arbres sont beaucoup plus efficaces pour intercepter la lumière verticale plutôt que latérale. Ceci suppose une distribution initialement planophile du feuillage chez les petits arbres, suivie d'une transition vers une distribution aléatoire de l'angle des feuilles au fil de l'ontogenèse. L'augmentation de l'évapotranspiration est associée à des couronnes plus ouvertes. De façon complémentaire à ces observations, le module de lumière du modèle SORTIE a ensuite été paramétrisé (allométrie et OC). Les différences entre les régions sont généralement plus marquées pour l'OC que pour les paramètres allométriques, mais l'impact de ces différences sur les prédictions de lumière n'a pas encore été testé. Il serait nécessaire de mieux comprendre la variabilité de l'OC avant de l'intégrer dans les modèles de simulation de la dynamique forestière. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Ouverture de la couronne, Allométrie, Évapotranspiration potentielle, SORTIE.

La présente étude avait pour objectif de contribuer à une meilleure compréhension de la granulation des bois feuillus par l'évaluation de la possibilité technique de transformer des bois feuillus de faible vigueur (l'érable à sucre et le bouleau jaune) en granules conventionnels et granules de haute qualité, un type prometteur de transport énergétique. Trois études individuelles ont été réalisées et présentées dans cette thèse. La première étude visait à déterminer s'il y a des changements de teneur en extractibles, cendres, et lignine du bois entre les classes de vigueur des arbres. Les teneurs plus élevées en extractibles et en lignine dans les arbres peu vigoureux ont suggéré que ces derniers sont plus appropriés par rapport aux arbres vigoureux pour la conversion en biocombustibles solides. La deuxième étude visait à optimiser des procédés de granulation des bois feuillus. L'étude a porté sur l'influence des paramètres du procédé (la température et la force de compression) et des caractéristiques de la matière première (la taille des particules et la teneur en humidité) sur les propriétés physiques et mécaniques des granules de bois. Le procédé de granulation doit être effectué à une température d'environ 100 °C pour minimiser la force de friction dans le granulateur et à une teneur en humidité d'environ 11,2% pour maximiser la masse volumique et la résistance mécanique des granules produites. Cette étude a également confirmé que les arbres de faible qualité sont plus appropriés pour la fabrication de granules de bois que les arbres vigoureux. La troisième étude visait l'élaboration de granules de haute qualité. L'eau chaude à température élevée a été utilisée pour modifier les propriétés de la matière première avant granulation. Les caractéristiques de granulation du matériau traité ont été significativement améliorées. Les granules produites ont montré des propriétés améliorées incluant une plus faible teneur en cendres, une plus haute densité énergétique, une meilleure résistance à l'eau, et une meilleure résistance mécanique. Les résultats obtenus de toutes ces études ont démontré la nécessité de bien connaître les fondements de la granulation des bois feuillus et les solutions pratiques pour l'utilisation d'arbres feuillus de faible qualité, le premier peut être applicable pour le développement de procédés de granulation et le dernier peut contribuer à long terme à la restauration des forêts feuillues dégradées en termes de santé des forêts et de leur valeur. / The objective of this study was to contribute to a deeper understanding of hardwood pelletization by investigating the technical possibility of converting low quality hardwoods (sugar maple and yellow birch) into conventional and advanced fuel pellets, a promising type of future energy carrier. Three individual studies were conducted and reported in this thesis. First study aimed at the investigation of the changes in extractives, ash, and lignin contents of wood among tree vigor classes. The higher contents of extractives and lignin in low vigor trees suggested that the low vigor trees are more suitable for conversion into solid biofuels. Second study aimed at the optimization of hardwood pelletizing process. The investigation was focused on the influence of process parameters such as temperature and compression force, and raw material characteristics such as particles size and moisture content on the physical and mechanical properties of wood pellets. The pelletizing process should be performed at a temperature of about 100 oC to minimize friction force in the press channel and at a moisture content of about 11.2% to maximize density and mechanical durability of pellets produced. This study also confirmed that low quality trees are more suitable for making wood pellets than vigorous trees. Third study aimed at the development of advanced fuel pellets. Hot water at elevated temperature was used to change the properties of raw material before pelletizing. Pelletization characteristics of treated material were significantly improved. The pellets produced represented a number of enhanced properties including ash content, energy content, water resistance and mechanical durability. The findings obtained through these studies emphasized the necessity of a good knowledge of the fundamentals of hardwood pelletization and proper solutions for the use of low quality hardwood trees in which the former can be applicable for pelletizing process development, and the latter in long term can contribute to the restoration of the degraded hardwood forests in terms of forests health and value.

La capacité de la sève d'érable à maintenir la viabilité des souches probiotiques Lactobacillus rhamnosus R0011, Lactobacillus helveticus R0052, Lactobacillus acidophilus LA-5 et Bifidobacterium animalis ssp. lactis BB12 en culture pure ou en combinaison lors d'un entreposage prolongé à 4 °C a été évaluée. La viabilité des cultures pures au sein de sèves de concentration des solides solubles (CSS) différentes (2, 5, 8 et 11 °Bx) a été analysée par dénombrement sur milieu de culture. Après 56 j d'entreposage, les comptes bactériens (CB) de la souche LA-5 étaient nuls alors que les autres souches maintenaient dans les quatre sèves des CB suffisants. La souche LA-5 fut alors rejetée, et la viabilité de l'ensemble des combinaisons possibles des trois souches restantes fut évaluée par dénombrement bactérien sur milieu de culture et par l'utilisation combinée du propidium monoazide (PMA), une molécule capable de distinguer les cellules viables des mortes, et de la qPCR (PMA-qPCR). L'impact sur la viabilité de deux concentrations initiales (CI) d'inoculation (10⁸ UFC/portion et 10¹⁰ UFC/portion) et de trois CSS (2, 5, 8 °Bx) a été analysé. L'acidité engendrée par une CI plus élevée a causé une chute importante des CB des souches R0052 et BB12. Pour les mêmes raisons, à haute CI, la sève de à 2 °Bx a réduit la viabilité de l'ensemble des souches au sein de toutes les combinaisons. Une relation antagoniste mutuelle influant sur la cultivabilité des souches R0052 et BB12 combinées a aussi été observée. La méthode du PMA-qPCR a cependant montré le maintien d'une forte viabilité pour l'ensemble des souches dans toutes les conditions. Ce projet a montré la capacité de la sève d'érable à maintenir la viabilité de combinaisons de souches R0011, R0011 et BB12 à un niveau suffisant pour en faire une boisson probiotique, et de démontrer l'utilité de la méthode du PMA-qPCR pour mesurer la viabilité des souches dans la sève d'érable.