La présente étude a pour but d'évaluer le comportement à la sorption du bois d'érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) à des teneurs en humidité au-dessous du point de saturation des fibres (PSF). Ces teneurs en humidité d'équilibre atteintes en désorption aux humidités relatives au-dessus de 60% divergent en fonction de l'état initial de saturation. Ce phénomène est nommé "hystérèse à la saturation d'humidité". Plusieurs auteurs ont attribué cette différence à la présence d'eau liquide lors de la désorption. On a alors voulu déterminer la localisation de l'eau liquide dans la structure du bois. Des essais de désorption ont été réalisés entre 58% et 96% d'humidité relative à 21ʻC à partir de deux états d'humidité, soit le PSF ou la saturation intégrale. On a ainsi pu comparer des échantillons équilibrés à un même niveau d'humidité relative mais avec ou sans présence d'eau liquide. L'imagerie par résonance magnétique, technique basée sur les temps de relaxation des protons, a servi à visualiser la présence d'hydrogène (sous la forme de H20) dans les échantillons. Cette méthode est sensible aux niveaux d'hydratation des tissus ligneux. Les temps de relaxation nous aident à distinguer les types d'eau présents dans le bois étant donné qu'ils sont liés à la grandeur et à la proportion des différents tissus ligneux. L'intensité du signal (représentée par la variation de couleur dans les images de résonance magnétique) a permis de discerner la distribution d'eau liquide dans les tissus du bois. Tel que prévu, l'eau liquide a été principalement observée dans les échantillons provenant d'une saturation intégrale du bois. Finalement, les observations montrent que l'eau restant dans le bois au-dessous du PSF serait localisée dans les bouts de lumina des fibres ligneuses simpliciponctuées, étant donné qu'elles semblent être les tissus les plus isolés du bois d'érable à sucre. La possibilité que cette eau puisse rester enfermée dans les espaces intercellulaires associés aux fibres ligneuses simpliciponctuées reste encore à vérifier.

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.

La contamination microbiologique des systèmes de récolte de l'eau d'érable est une préoccupation majeure de l'industrie acéricole. L'objectif de ce projet était d'identifier et d'estimer l'abondance relative des micro-organismes présents dans la sève à différents moments de la saison de récolte de six régions québécoises. A cette fin, deux méthodes de biologie moléculaire ont été utilisées, soit l'analyse de fragments de restriction terminaux et la création de banques de clones. Les résultats de cette étude ont montré que la diversité microbienne était plus élevée en début de saison (0 et 25 %), puis diminuait à la mi-saison (50 %), pour finalement augmenter à nouveau en fin de saison (75 et 100 %). D'une érablière à l'autre, la composition de la communauté bactérienne de la sève était assez stable. Ainsi, 34 genres ont été recensés dans les banques de clones. Pseudomonas spp. dominaient les échantillons à tous les temps de la saison, suivi de Rahnella spp.

L'exploitation de l'érable à sucre (Acer saccharum) pour la production de sirop est d'une grande importance économique et sociale au Québec. Cependant, l'entaillage cause une blessure à l'arbre et celui-ci réagit, entre autres, en formant des murs de compartimentage qui vont limiter le développement du bois coloré improductif. Dans le but de mieux comprendre les mécanismes du compartimentage, des érables matures ont été entaillés et traités avec divers régulateurs de croissance (les acides jasmonique, abscissique et salicylique, l'éthylène, le thidiazuron (une cytokinine) et la bétaïne) pouvant jouer des rôles importants lors de l'induction de ces mécanismes. Des analyses de volume de bois coloré ont révélé que son développement semble influencé par l'application de lanoline. De plus, une blessure fraîche traitée avec la lanoline réagira fortement en limitant la progression de la colonne de bois coloré. Nos données montrent aussi que les volumes de bois coloré suite à l'utilisation de petites entailles sont moins importants que ceux apparaissant suite à l'entaillage conventionnel. Les murs du compartimentage ne semblent pas être influencés par l'application de lanoline mélangée ou non aux régulateurs de croissance. Les 3000 échantillons prélevés à divers endroits autour et dans la zone affectée par l'entaille ont permis de découvrir des caractéristiques nouvelles sur le compartimentage. Une zone d'autofluorescence jaune révélée sous illumination bleue se trouve accolée aux murs 3 et 4. Cette fluorescence contribue particulièrement à rendre les murs 3 plus complets. Cependant, la nature chimique de cette fluorescence n'a pas pu être précisée par les tests utilisés. Une expérience avec des boutures d'érable ayant subi des blessures mécaniques révèle que la bétaïne et le thidiazuron ont des effets sur le compartimentage. De plus, contrairement aux attentes, la lanoline semble nuire à la fermeture des blessures. En définitive, cette étude aura permis de recueillir des observations inédites sur le compartimentage ainsi que d'entrevoir des possibilités intéressantes quant à la stimulation de cet important mécanisme de défense chez l'arbre à l'aide des phytohormones.

Les coupes de jardinage en forêt feuillue visent à maintenir une structure irrégulière tout en maintenant ou améliorant la vigueur et la qualité des peuplements résiduels. Au Québec, le martelage lors de ces coupes est fait depuis 2005 à l’aide d’un système de classification basé sur la vigueur des arbres, mais ce système n’a jamais été évalué à l’aide d’indices de vigueur quantitatifs. Afin de bâtir un indice d’efficacité de croissance, nous avons tout d’abord établi des relations pour estimer la surface foliaire de l’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) et du bouleau jaune (Betula alleghaniensis Britt.). Nous avons échantillonné 31 érables à sucre et 20 bouleaux jaunes sur une station, et 79 érables à sucre sur deux autres stations couvrant une large gamme de diamètre et de surface foliaire. Les estimateurs de la surface foliaire correspondaient à la surface d’aubier, déterminée à partir de différentes méthodes, et diverses mesures de cime. La surface de la cime était un très bon estimateur de la surface foliaire en plus de pouvoir être évaluée indépendamment des conditions de station tout en étant accessible, peu coûteuse et rapide à évaluer. Pour vérifier le lien entre les classes de vigueur associées au système de classification basé sur la probabilité de mortalité et des indices de vigueur quantitatifs, nous avons échantillonné des arbres provenant de six stations réparties sur l’ensemble de la zone des forêts feuillues du Québec. Les classes de vigueur n’étaient pas reliées à l’indice d’efficacité de croissance. Nous n’avons également pas pu associer un changement de croissance radiale à un changement de classe de vigueur. Par ailleurs, l’indice d’efficacité de croissance était faiblement relié aux caractéristiques dendrométriques des arbres, ce qui aurait pu faciliter son utilisation lors des opérations de martelage. Nous recommandons de continuer à utiliser le système de classification à court terme, mais sa simplification faciliterait son utilisation sans en affecter sa précision.

Les forêts de feuillus dans le Nord-Est de l'Amérique du Nord font face à de grands changements au niveau de la composition et de la coexistence d'espèces tolérantes à l'ombre. Parmi ces espèces, on retrouve le hêtre à grandes feuilles (FG: Fagus grandifolia) et l'érable à sucre (AS: Acer saccharum). Durant les dernières décennies, plusieurs études ont observé une augmentation considérable de jeunes tiges de FG en sous-étage alors que AS montrait un dépérissement généralisé dans les canopées des forêts feuillues du sud du Québec. Il a été proposé que le dépérissement des AS matures soit lié à des changements dans les propriétés du sol qui affecterait sa croissance et sa vigueur. De plus, d'autres études ont proposé que ces mêmes modifications de propriétés du sol lorsque associées avec une diminution de l'intensité de perturbation du couvert pourraient favoriser l'établissement et la croissance d'une régénération en hêtre plutôt qu'en érable à sucre. Deux études ont été établies. (i) Dans un premier temps, un territoire de 1272 km2 a été couvert en Outaouais et 56 peuplements d'érablières y ont été échantillonnés. Les peuplements ont été sélectionnés selon un gradient de lumière et de fertilité de sol. Le gradient de lumière a été obtenu en sélectionnant un gradient de perturbations du couvert, des peuplements ayant été subies dans le passé (T: forêts non aménagées; CJ: coupe de jardinage; CT: coupe totale). Ensuite, la sélection des sites a été faite en fonction de la fertilité du sol prédite par cartographie (sites pauvres, moyens, riches). Dans chaque peuplement, des mesures sur la surface terrière, la croissance radiale, la densité en gaules des deux essences ont été prises et analysées en fonction de la disponibilité en lumière et la fertilité des sols à l'aide de modèles mixtes. (ii) Dans un second temps, une étude semi-contrôlée a été réalisée dans un peuplement d'érablière de 15.36 ha à proximité du Lac Gagnon au Nord-Est de Duhamel. Dans cette étude des combinaisons de traitement (ouverture du couvert et chaulage) ont été réalisées aléatoirement sur 24 sites de 0.64 ha. Les mêmes paramètres (lumière et sol) ont été à l'étude mais un effort d'échantillonnage supplémentaire a été mis dans l'estimation de la performance des semis de AS et FG. Des mesures sur la densité, la croissance annuelle en hauteur, la morphologie, la physiologie et l'allocation de biomasse des semis ont été prises et analysées en fonction de la disponibilité en lumière et de la fertilité des sols. Pour l'étude sur l'historique de perturbation, nos résultats n'ont montré aucune variabilité dans la fertilité des sols échantillonnés (malgré la présélection) et que ceux-ci se sont tous avérés relativement pauvres (e.i., Ca, Mg et P) suite à nos analyses. Sur une période de 50 ans, l'intensité de l'historique de perturbations a grandement modifié la composition de la canopée. Par contre, la fertilité du sol, l'historique de perturbations ainsi que leur interaction n'ont pas eu d'effets significatifs pouvant expliquer la variation de la densité actuelle, absolue ou relative, des gaules de AS et FG. Les résultats montrent que la croissance radiale des gaules de AS a effectivement mieux répondu à une grande ouverture de la canopée (CT), sur sols pauvres, mais n'a pas pu surpasser la croissance des gaules de FG. Un seuil critique de disponibilité en lumière où la performance des 2 espèces serait inversée n'a cependant pas pu être confirmé. Pour l'étude semi-contrôlée, l'abondance en semis de AS a eu tendance à augmenter avec la combinaison d'une grande ouverture de la canopée (CT) et le chaulage du sol. La croissance annuelle en hauteur des semis de AS a également été avantagée par ses mêmes conditions. Les semis de AS et de FG ont montré très peu de différences dans leur réponse morphologique et physiologique à un grand gradient d'ouverture du couvert et au chaulage. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Acer saccharum, Fagus grandifolia, fertilité des sols, historique de perturbations, lumière

En Amérique du Nord, la coupe de jardinage a été implantée en réponse à plusieurs décennies de mauvaises pratiques forestières ayant laissé de grandes superficies de peuplements feuillus dégradés et de faible vigueur. Or, l’application de la coupe de jardinage dans un contexte industriel a produit des résultats variés et parfois peu convaincants sur sa capacité à améliorer la vigueur générale des peuplements et à fournir un rendement soutenu en bois de haute valeur. L’objectif général de ce projet de recherche était d’améliorer les prévisions de la croissance et de la mortalité des arbres feuillus à partir d’une meilleure évaluation de leur potentiel de croissance sur pied et de leur sensibilité aux conditions climatiques. Nos résultats ont d’abord montré un effet marginal du taux de dégagement induit par la coupe de jardinage sur la croissance et le taux de survie des arbres résiduels. Ce résultat s’explique en partie par une concentration de la récolte des arbres à l’intérieur et aux abords des sentiers de débardage, laissant ainsi de larges zones non traitées dans les peuplements résiduels. Dans les années suivant l’application du traitement, uniquement 24 % des arbres ont connu une hausse de croissance significative, un pourcentage de réaction de croissance légèrement inférieur à celui induit par les perturbations naturelles au cours des décennies précédentes. Nos analyses ont également montré qu’une réduction marquée de la croissance sur plusieurs décennies précédait 88 % des événements de mortalité post-récolte, et que les prévisions de ces événements pouvaient être significativement améliorées en considérant les tendances de croissance 25 ans avant la coupe. De plus, la présence de défauts affectant la vigueur des arbres au moment de la coupe était positivement reliée à la probabilité de mortalité et négativement reliée à la probabilité d’avoir une hausse de croissance après la coupe. Par ailleurs, nos analyses ont montré qu’une évaluation visuelle de la densité du houppier est l’indicateur le plus efficace pour estimer la vigueur et le potentiel de croissance sur pied de l’érable à sucre. Finalement, nos analyses des relations entre la croissance et les conditions climatiques ont montré un lien fort entre l’occurrence des stress climatiques ponctuels et une diminution de la croissance de l’érable à sucre. Les épisodes de gel-dégel de forte intensité ont été particulièrement dommageables en provoquant des baisses abruptes de la croissance dans les deux régions étudiées. À l’inverse, les analyses provenant des tendances climatiques mensuelles ont indiqué une relation faible et instable dans le temps avec la croissance. Nos résultats indiquent que l’effet synergique d’une accumulation de plusieurs stress climatiques et d’épidémies d’insectes défoliateurs au début des années 1980 a induit un changement important dans la dynamique de croissance de l’érable à sucre et sa réponse aux conditions climatiques mensuelles.

Les changements de couleur du bois au cours du séchage constituent un problème majeur pour l'industrie du bois. Les pertes financières occasionnées par ces changements de coloration sont très importantes. Les extractibles et les composants structuraux tels que les hémicelluloses et/ou la lignine participent au processus de coloration du bois lors du séchage. Il est important d'étudier les changements chimiques et anatomiques du bois en utilisant des méthodes appropriées. L'objectif de cette étude est d'étudier les changements en termes quantitatifs (teneur) et qualitatifs (distribution) de la lignine du bois de bouleau à papier (Betula papyrifera) et d'érable à sucre (Acer saccharum) au cours du séchage. L'hypothèse de travail est que le processus de séchage peut intervenir au niveau du développement des structures chromophores de la lignine, responsables du changement de coloration du bois. Pour cette étude, trente planches de 30 x 100 x 600 mm par espèce ont été séchées avec un programme conventionnel à moyenne température dans un séchoir de laboratoire. Des échantillons ont été prélevés à l'état vert, sec et à des humidités comprises entre 10 et 20%, 20 et 30% et entre 30 et 40%. Ces planches ont été soumises à des analyses chimiques, topo-chimiques et anatomiques afin d'en déterminer la teneur en lignine et la distribution de la lignine. La teneur en lignine a été déterminée comme lignine totale : lignine acide insoluble par la méthode de la lignine Klason modifiée plus la lignine acide-soluble et ces résultats ont été comparés aux résultats obtenus par la méthode spectrophotométrique avec le bromure d'acétyle. L'analyse topo-chimique a consisté à caractériser la lignine in situ et à déterminer semi-quantitativement les diverses couches des parois cellulaires du bois. L'analyse anatomique a consisté à analyser les parois lignifiées et mesurer le nombre de pixels par groupe de couleurs. Cette étude a permis de vérifier s'il existe une différence quantitative et qualitative de la lignine au cours du séchage du bois en fonction de la teneur en humidité, ainsi que de connaître l'influence du séchage sur la structure du bois. Les résultats de cette étude ont confirmé que le changement de couleur du bois de bouleau à papier et du bois d'érable à sucre au cours du séchage conventionnel n'est pas lié à la lignine mais qu'ils pourraient être liés essentiellement aux substances phénoliques du bois en présence d'oxygène et d'eau

L’utilisation d’adhésifs issus de matériaux renouvelables dans les composites à base de bois, et en particulier dans l’industrie des panneaux, suscite beaucoup d’intérêt depuis de nombreuses années. Aujourd’hui, des résines pétro-sourcées comme l’Urée-Formaldéhyde (UF), la Mélamine Urée-Formaldéhyde (MUF) ou encore le Phénol-Formaldéhyde (PF), se sont imposées face aux résines bio-sourcées et ce depuis le début du XXème siècle par leur efficacité, mais surtout leur faible coût supporté par le développement des industries pétrochimiques. Cependant, avec le déclin programmé du pétrole et la sensibilité croissante du public face aux problématiques environnementales, de nombreux industriels se tournent de plus en plus vers des voies alternatives aux résines pétro-sourcées. Parmi les pistes alternatives étudiées, outres les résines bio-sourcées à base de soja, les lignines représentent un type de polymères qui semblent susciter un regain d’intérêt comme sources d’adhésif. En effet, les lignines, que l’on retrouve notamment dans le bois, constituent l’adhésif naturel des plantes supérieures et sont situées principalement au niveau des parois cellulaires où elles assurent la cohésion entre les fibres et la rigidité de l’ensemble de l’architecture végétale. De plus, leur structure polyphénolique leur permet une réactivité similaire à celle observée chez les résines phénoliques d’origines pétrosourcées. La transition de l’industrie papetière vers des unités de bio-raffinage, où les coproduits de la mise en pâte telles que les lignines seront mieux valorisées et le développement rapide de la chimie verte où les « déchets » de l’industrie du bois, tels que les écorces, seront eux aussi mieux utilisés sont autant de facteurs qui pourraient favoriser le développement de nouveaux adhésifs bio-sourcés dans les prochaines années. L’objectif de ce projet était de déterminer le potentiel de valorisation des écorces d’érable rouge, Acer rubrum, et d’érable à sucre, Acer saccharum, par le truchement des lignines qu’elles contiennent en d’en faire une source de production d’adhésifs naturels destinées à des panneaux de particules de bois exempts de formaldéhyde. Ces lignines ont été à la base de différentes formulations de résines dont l’une s’est révélée plus efficace comme adhésif comparativement à certaines résines pétro-sourcées. / The use of adhesives from renewable materials in wood composites, particularly in the panel industry, has been a subject of interest for many years. Nowadays, the main petrochemical resins used such as Urea-Formaldehyde (UF), Melamine Urea- Formaldehyde (MUF) or even Phenol-Formaldehyde (PF), stood out versus natural resins in the early XXth century by their efficiency, but especially their low cost carried by the development of the petroleum industries. However, with the programmed shortage of oil, and the increasing sensitivity of the public towards environmental issues, more and more manufacturers are looking for alternatives to the pretrochemical resins. Among these studied alternatives, except the soya-based adhesives, lignins are a type of polymer that raised an interest as adhesive. Indeed, inside the wood, lignins are the natural adhesive of superior plants and are mainly located in wood cells where they bind fibers and maintain the rigidity of the whole plant architecture. Moreover, their polyphenol structure allows a similar reactivity to what is observed with petrochemical resins. The transition from paper mills to biorefinery units, where the co-products of pulping such as lignin are valued and the rapid development of green chemistry where the "wastes" of the wood industry, such as barks, are used, are all factors that suggest the growth of these new bio-sourced adhesives in the upcoming years. The objective of this project was to study the potential valorization of the red maple, Acer rubrum, and sugar maple, Acer saccharum, barks by the recovery of their lignins and to use them as a source of bioadhesive for wood panels free of formaldehyde. Based on these lignins, different resins were developed, one of which proved to be more successful than some petrochemical ones

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2011-2012 / Récemment, les méthodes de récolte de la sève d'érable, mais aussi les méthodes d'analyses microbiologiques ont évolué. Les travaux présentés avaient pour objectif la caractérisation du microbiote acéricole par des méthodes moléculaires et la description de son impact quantitatif et qualitatif sur la qualité du sirop d'érable. Des analyses microbiologiques conventionnelles, physicochimiques et sensorielles ont été effectuées sur des échantillons de sève et de sirop provenant de sites québécois au cours de la période de récolte. De nouvelles méthodes moléculaires culture-indépendantes (profilage PCR communautaire, MARISA) ont permis de caractériser la structure et la composition du microbiote dans le temps et dans l'espace. Le site de production a été identifié comme étant le facteur le plus déterminant pour la composition alors que la période de récolte correspondait à un changement dans la structure des communautés microbiennes. Le séquençage de banques de clones et des essais qPCR spécifiques ont permis respectivement d'identifier et de quantifier les principales bactéries et levures de la sève d'érable. Puisque Pseudomonas fluorescens, Rahnella spp., Mrakia spp., Mrakiella spp. et Guehomyces pullulons ont été retrouvés à chaque site de production et qu'ils étaient aussi présents tout au long de la période de récolte, ces microorganismes sont considérés comme des membres stables du microbiote acéricole. Les analyses multivariées ont révélé des associations entre l'abondance relative de plusieurs contaminants et les propriétés de la sève et du sirop d'érable. Notamment des levures telles que Candida sake, Williopsis sp. et G. pullulons sont successivement associées à la quantité de glucose et de fructose dans la sève d'érable. En fin de saison, les bactéries du groupe P. fluorescens et les levures du genre Mrakia sont positivement associées aux flaveurs d'érable et de vanille. Ces résultats illustrent les deux facettes de l'impact de la communauté microbienne de la sève d'érable qui peut être associée positivement et négativement à la qualité de cette matière première et du produit fini, le sirop d'érable. Éventuellement, la compréhension de ces relations et de ses mécanismes permettra de développer des stratégies de modulation du microbiote et de gestion des systèmes de collecte.