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.

Titre de l'écran-titre (visionné le 11 janvier 2024) / Le but de ce projet est de concevoir un nouveau composite de type « bois-plastique » à base de poly(succinate de butyle) (PBS) et de fibres d'érable. La fibre d'érable provient d'un rejet de l'industrie forestière sous forme de poudre, tandis que la résine PBS (vierge) est disponible sous forme de granulés. Les échantillons de composite sont produits selon la méthode d'extrusion puis moulés à l'aide d'une presse à injection. Le travail se décompose en trois parties. La première partie étudie l'effet de la concentration de fibres d'érable (0 à 40% en poids) dans le composite. Selon les résultats de caractérisations obtenus (mécanique, physique et morphologique), la deuxième partie étudie l'effet de la concentration (0 à 15% en poids) d'un agent couplant commercial (polypropylène greffé d'anhydride maléique, MAPP). Finalement, la troisième partie étudie le comportement au recyclage mécanique en boucle fermée pour le composite optimisé (30% de fibres d'érable et 10% d'agent couplant). Comme conclusion principale, on observe que le composite a vu ses propriétés augmenter à l'aide de l'agent couplant mais pas de façon significative. Il présente néanmoins une bonne conservation de ses propriétés au recyclage. Cette étude aura permis de montrer que la méthode d'extrusion fonctionne pour le composite à base de PBS et de fibres de bois. Cependant, il faudra revoir la partie de compatibilisation matrice/renfort pour le futur. / The goal of this project is to design a new wood-plastic composite based on poly(butyl succinate) (PBS) and maple fibres. Maple fibres are residues from the forest industry in a powder form, while PBS (virgin) is available in pellets. The composites are produced using extrusion and then molded via injection molding. The work is divided into three parts. The first part studies the effect of maple fibers concentration (0 to 40% by weight) in the composite. Based on the characterization results obtained (mechanical, physical and morphological), the second part studies the effect of the concentration (0 to 15% by weight) of a commercial coupling agent (polypropylene grafted with maleic anhydride, MAPP). Finally, the third part studies the behavior under mechanical recycling in a closed loop for the optimized composite (30% maple fibers and 10% coupling agent). As a main conclusion, it is observed that the composite has better properties with the addition of the coupling agent, but not significantly. Nevertheless, it retains its properties in recycling. This study shows that extrusion works well for composites based on PBS and wood fibers. However, it will be necessary to review the matrix/reinforcement compatibility part in future work.

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.

La tendance croissante des consommateurs à rechercher des sources alternatives d’aliments sains et naturels a incité l’industrie à rechercher des sources uniques, notamment à base de plantes. Le sirop d'érable, obtenu à partir de la sève d’érable à sucre et d’érable rouge, est largement consommé comme aliment ingrédient. De plus, les Premières nations utilisaient les écorces de ces espèces comme médicaments traditionnels et les consommaient sous forme d’infusion ou de thé. Avec l'industrialisation et l'utilisation intensive de produits forestiers, de grandes quantités de résidus d'écorce provenant de l’industrie sont devenues disponibles. Environ 17 millions de m3 d'écorce sont produits chaque année au Canada, dont une fraction seulement sert à la production d’énergie par combustion et le reste est mis en décharge comme déchet. D'autre part, les industries acéricoles subissent un sérieux fardeau économique en raison de l'accumulation annuelle d'un sirop de qualité inférieure en tant qu'excédent. Ce dernier représente environ 21 à 38% de la production totale de sirop par an. Dans ce contexte, ce projet doctoral s'est focalisé sur la valorisation de l'écorce de l’érable et du sirop excédentaire afin de développer un produit innovant à base d'érable en tant qu'ingrédient naturel. Premièrement, une étude des propriétés des extraits à l’eau chaude issus des écorces de l’érable à sucre et de l’érable rouge a été effectuée et a révélé que ceux-ci étaient riches en polyphénols antioxydants, ainsi qu’en nutriments organiques et inorganiques (oligo/polysaccharides, protéines et minéraux). En outre, l’étude sur l’effet des extraits bruts d’écorce de l’érable sur la viabilité des cellules de type neutrophiles a révélé leur noncytotoxicité jusqu’à la concentration de 100μg/ml, suggérant ainsi leur utilisation potentielle comme agents alimentaires naturels. Deuxièmement, le sirop de qualité inférieure a été transformé en poudres d’érable à sucre (MSP) au moyen de la technique de lyophilisation (FD). Une approche systématique a été développée pour mettre en place le protocole FD afin de déshydrater avec succès le sirop d’érable de qualité inférieure. Le temps total par protocole FD a été réduit de manière significative de 25 à 38% (de 40 à 25 ou 30heures) après l’optimisation du protocole. Le MSP ainsi produit avait une propriété instantanée, ce qui lui conférait un potentiel énorme pouvant être utilisé comme boissons pour sportifs, dans un mélange de céréales instantanés, etc. Enfin, la dernière partie de ce projet était consacrée au développement de poudres d’érable à sucre enrichies en polyphénols par ajout des extraits d'écorce dans le sirop de qualité inférieure avant le séchage. Cela a permis de valoriser à la fois l'extrait à l'eau chaude et le sirop d'écorce d’érable. Les poudres de l’érable à sucre enrichies en polyphénols ont été produites par FD (en utilisant le protocole FD développé et optimisé précédemment sur le sirop seul) et par séchage sous vide à l’aide du séchoir à double tambour (VDD). L'ajout d'extraits d'écorce de l’érable à seulement 0,01% w/v a permis d’enrichir le sirop en polyphénols de 13 et 20%, respectivement, pour les extraits d’écorce d’érable à sucre (SBX) et d’érable rouge (RBX). Les deux procédés de séchage ont provoqué la diminution significative des polyphénols totaux dans le produit final. Néanmoins, les composés phénoliques totaux étaient encore plus élevés (jusqu’à 10%) dans la poudre d’érable à sucre contenant des extraits d’écorce (en particulier avec le RBX) par rapport au témoin. La poudre d’érable à sucre produite par FD et par VDD présentait des propriétés physico-chimiques différentes (humidité, couleur, dissolution, coulabilité, microstructure, morphologie et taille des particules). Quatre produits d’érable tels que les extraits d'écorce de l’érable en tant qu'aliments fonctionnels, les poudres instantanées et lyophilisées d’érable à sucre, et les poudres d’érable à sucre enrichies en polyphénols ont été conçus et produits dans le cadre du projet de recherche de cette thèse. Les résultats de ce projet pourraient s’avérer utiles aux industries acéricoles pour réduire les problèmes d’accumulation de résidus d’écorce et de surplus de sirop d’érable de faible qualité. Cette approche permettra également aux industries de s’aligner sur le concept d’économie circulaire à l’avenir. / Rising consumers’ inclinations toward alternative sources of foods that are healthy and natural have catalyzed the industry on finding unique sources, notably plant-based ones. Maple syrup, obtained from the sap of sugar and red maple trees, is widely consumed as food. In addition, barks of these species were used as traditional medicines by the First Nations and consumed in tea infusions. With the industrialization and extensive use of forest products such as pulp and papers, lumbers, etc., high volumes of bark residues from forest-based industries have become available. About 17 million m3 of bark are produced annually in Canada, of which, only a fraction is used for direct energy production by combustion and the rest is landfilled as waste. On the other hand, maple industries are experiencing economical burden due to the year-over-year accumulation of low quality syrup as surplus, representing about 21-38% of total syrup production annually. In this context, this project has focused on valorizing the maple bark and surplus syrup to develop innovative maple product as natural food ingredients. At first, an investigation on the properties of hot water extract of sugar and red maple barks has revealed that these are rich in antioxidant polyphenols, along with organic and inorganic nutrients (oligo/polysaccharides, proteins and minerals). Furthermore, the study on the effect of crude maple bark extracts on the viability of neutrophil-like cells has revealed their non-cytotoxicity up to the concentration of 100μg/ml, therefore suggesting their use as safe natural food agents. Secondly, a transformation of low quality syrup into maple sugar powders (MSP) was achieved by freeze-drying (FD). A systematic approach was adopted to formulate the FD protocol in order to successfully dehydrate a low quality maple syrup. The total FD time was significantly reduced by 25-38% (from 40h to 25 or 30h) after optimizing the protocol. The formulated FD protocol consisted of primary drying (T=-36 °C, t=15h), and secondary drying (T=30 °C, t=10h) conditions. Thus produced MSP had instant-like property (dissolution time<15s), signifying the huge potential for use in sport-drinks, instant cereal mix, etc. The last part of this project was dedicated to the development of polyphenolsenriched maple sugar powders by adding bark extracts into low quality syrup prior to drying. This allowed for the combined valorization of maple bark hot-water extract and syrup. Polyphenols-enriched maple sugar powders were produced by FD (using the optimized FD protocol developed previously on syrup alone) and vacuum double-drum drying (VDD). Addition of maple bark extracts at only 0.01% w/v has allowed for the syrup enrichment in polyphenols by 13 and 20%, for sugar (SBX) and red maple bark (RBX) extracts, respectively. Both drying processes have caused the significant decrease in total phenolics in the final product. Nevertheless, the total phenolics were still higher (up to 10%) in maple sugar powders with bark extracts (particularly with RBX) than control. FD and VDD produced maple sugar powder with different physicochemical properties (moisture, color, dissolution, flowability, microstructure, morphology, and particle size). MSP produced by FD was amorphous, therefore demonstrated good dissolution property (dissolution time, <15s), whereas it exhibited poor to very poor flowability. Conversely, MSP produced by VDD was crystalline with free-flowing flow characteristics and satisfactory dissolution (dissolution time, within 30s). Four maple products such as maple bark extracts as functional food agents, freezedried instant-like maple sugar powders, and polyphenols-enriched maple sugar powders have been designed and produced through the research project of this thesis. The results of this project may prove to be useful for the maple industries to mitigate the problems of the bark residues accumulation and of the low quality maple syrup surplus. This approach will also permit the industries to align with the concept of ‘circular economy’ in the future.

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.

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, 2018-2019 / Les résidus provenant de l’activité de l’industrie forestière canadienne sont estimés chaque année à plus de 20 millions de tonnes de matière sèche. Des extraits réalisés à partir des écorces de troncs retrouvés dans ces résidus et présentant d’intéressantes propriétés biologiques ont été présentés comme une opportunité de valorisation des produits forestiers vers des domaines de plus fortes valeurs ajoutées. Pourtant, les branches des arbres éliminées durant des éclaircies de peuplements forestiers ou pendant les campagnes d’élagage portent également d’autres tissus végétaux dont la composition chimique et les propriétés biologiques peuvent s’avérer distinctes de celles des écorces. Notre hypothèse de recherche est que les érables, espèces d’importance économique majeure et très répandues des forêts canadiennes, dont les bourgeons se retrouvent dans les résidus forestiers, peuvent également servir à la production d’ingrédients actifs pour les secteurs de l’agroalimentaire, des produits cosmétiques et même de la santé (médicaments, phyto-médicaments, nutraceutiques). En effet, du fait de leur caractère indifférencié, ces bourgeons pourraient contenir des métabolites différents de ceux des autres tissus. Notre projet de recherche a donc eu pour principal objectif, l’exploration des domaines potentiels de valorisation de produits naturels issus de bourgeons de l’érable à sucre et de l’érable rouge. Du fait de la quasi inexistence de données dans la littérature, notre étude a consisté essentiellement à acquérir des connaissances sur la composition chimique de cette matière végétale et à évaluer les effets biologiques in vitro d’extraits et / ou de molécules issues de bourgeons d’érable. Pour cela, différentes méthodes d’extractions et différents solvants peu toxiques et respectueux de l’environnement ont été envisagés. Des explorations chimiques par Chromatographie sur Couche Mince (CCM), des dosages colorimétriques et des déterminations d’activité antioxydante ont ensuite été utilisés pour caractériser et évaluer l’extrait le plus prometteur. La détermination de la nature chimique des constituants majeurs de ce dernier ainsi que des essais biologiques ont été conduits afin de mesurer son potentiel de valorisation dans divers domaines. Les rendements en extraits secs, la nature et quantité en certains types de composés ainsi que les résultats de tests chimiques d’activité antioxydante ont montré que l’extrait à l’eau chaude de bourgeons d’érable rouge présentait un réel potentiel de valorisation comme antioxydant naturel. L’identification des composés phénoliques contenus dans cet extrait et leur quantification ont permis de révéler une forte présence de gallo-tannins, mais également d’hétérosides de quercétine et de cyanidine qui ont été décrits pour la première fois dans cette espèce. L’exploration des effets de cet extrait sur les neutrophiles humains comme première approche n’a indiqué aucune toxicité ni modification significative de leur viabilité jusqu'à 100 μg/mL. Cependant pour des plus fortes concentrations, l’extrait a montré une capacité à accélérer la mort programmée de ces cellules majeures de l’inflammation et cette activité serait due à certains gallotanins. Cette propriété biologique mis en évidence pour la première fois ouvre le champ à de nombreuses voies de valorisation notamment dans la résolution du processus inflammatoire où la survie des neutrophiles est incontestablement liée au développement de pathologies chroniques / The residues from the activities of Canadian forest industry are estimated to be more than 20 million tons of dry matter per year. The extractives of trunk barks from these residues have been studied as a way to valorize these non- wood forest products in areas with higher added values based on their interesting biological properties for human health. However, branches of the trees removed during thinning or pruning also carry other plant tissues with chemical composition and biological properties distinct from barks. Our research hypothesis was that maples, the widespread trees with major economic value from Canadian forests, represent a source of important quantities of forest residues containing buds which could be used to produce active ingredients for food industry and healthcare (drugs, phytomedications, and nutraceuticals). Indeed, buds contain important amount of meristems, undifferentiated embryonic tissues that may be rich in some bioactive compounds that are often found only in small quantities in other plant parts. Thus, the main objective of our research project was to explore the potential areas of valorization of natural products derived from sugar and red maple buds No data dealing with the chemical composition of this plant material nor biological effects of extracts and / or molecules derived from maple buds were found in scientific literature. The extracts of maple buds (therefore obtained with not toxic and environment- respectful solvents), were analysed by qualitative approach by Thin Layer Chromatography (TLC) assays for screening of phytochemicals. The quantitative assays and antioxidant activity assessment were used to characterize and evaluate the best promising extract. The major phytochemicals of the latter were identified, along with the biological tests undertaken in order to measure its potential of valorization in several fields The yields of dry matter, the nature and quantity of some potential bioactive compounds and the results on antioxidant activities evaluation showed that the hot water extract of red maple buds has a real potential for development as natural antioxidant. The identification of the major phenolic compounds contained in this extract and their quantification revealed an important concentration of gallo-tannins, along with quercetin and cyanidin glycosides, determined in this study for the first time in this species. Exploration of the effects of water extract from red maple buds on human neutrophils as a first approach indicated no toxicity nor significant modification of their viability up to 100 μg / mL. However, for higher concentrations, the extract showed an ability to accelerate the programmed death of these major cells of inflammation. Further studies revealed that this activity was due to particular gallotannins. This biological property highlighted for the first time opens the field to several ways of valorization especially for the resolution of inflammatory processes in which neutrophil survival is undoubtedly linked to the development of chronic pathologies.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019 / Résidu généré en fortes quantités par l’industrie forestière, l’écorce est principalement valorisée par combustion pour la production d’énergie. Pourtant, des projets de bioraffineries sont en développement croissant pour proposer de nouvelles voies de valorisation telle que l’extraction. L’écorce pouvant contenir des molécules extractibles potentiellement bioactives en quantités appréciables, les industries agro-alimentaire, cosmétique et pharmaceutique s’intéressent de près à de telles initiatives. Cette vaste gamme de composés bioactifs propose en effet des alternatives séduisantes à des ingrédients de synthèse de moins en moins prisés. De tels extractibles démontrant des activités antioxydantes, antibactériennes, anti-cancer ou encore anti-inflammatoires ont été isolés au sein de l’écorce des deux essences d’érables, Acer rubrum L. (érable rouge) et Acer saccharum Marsh. (érable à sucre). Ces hétérosides phénoliques ainsi que d’autres extractibles d’intérêt sont susceptibles d’être extraits à l’eau, un solvant vert apprécié pour des applications finales ayant trait à la santé humaine. La thèse présentée s’intéresse donc à la valorisation de l’écorce de l’érable rouge et de l’érable à sucre par récupération et caractérisation d’extractibles hydrosolubles potentiellement antioxydants. Le premier axe de la recherche est centré sur l’optimisation d’un procédé d’extraction à l’eau chaude. En variant les paramètres de granulométrie de l’écorce, de température, de durée de l’extraction et de ratio écorce/solvant, le but a été d’obtenir des valeurs optimales de rendement, teneur en phénols totaux, capacité antioxydante et consommation énergétique estimée. Partant des résultats obtenus, les conditions suivantes : granulométrie de 250–500 μm, température de 90°C, durée de 1 h, ratio écorce/solvant de 1/10, ont été jugées pertinentes pour une mise à l’échelle. Ainsi, des traitements post-extraction ont été investigués à échelle laboratoire pilote pour la production d’extraits secs. Combinant plusieurs méthodes de concentration (osmose inverse, évaporation sous vide) et de séchage (atomisation, lyophilisation), ces traitements ont été évalués selon différentes variables réponses : récupération de l’extrait, capacité antioxydante, teneurs en protéines, en composés phénoliques, en sucres totaux et énergie nécessaire aux opérations unitaires des différents procédés. Pour les extraits des deux essences d’érable, les combinaisons osmose inverse/atomisation et osmose inverse/lyophilisation se sont avérées les plus prometteuses. De qualité supérieure en termes d’antioxydants phénoliques, l’extrait d’écorce d’érable rouge lyophilisé a été choisi pour l’investigation de tels composés par criblage antioxydant. L’approche basée sur des techniques couplant test antioxydant in vitro au radical DPPH et séparation chromatographique par HPLC a permis de mieux comprendre les mécanismes radicalaires en présence des dérivés galloyl-glucitols de l’érable rouge. Le phénomène d’auto-oxydation mis en évidence chez ces dérivés testés purs n’a pas été observé lorsque ceux-ci ont été évalués dans des mélanges tertiaires ou directement dans l’extrait. L’effet de mixture/matrice associé à ce comportement a orienté la suite des travaux vers l’étude de fractions de composés plutôt que vers l’isolement de composés purs. Pour cela, la technique d’ultrafiltration a été investiguée pour la production de fractions concentrées. Ce dernier volet a donc permis d’explorer des classes de composés peu, voire non étudiés au sein des deux érables (protéines, tannins). Même si les résultats demeurent préliminaires, la caractérisation des tannins a révélé certaines similarités chez les deux essences, à savoir la présence de tannins de type proanthocyanidine en quantités comparables. En termes de différences, contrairement à l’érable à sucre, l’érable rouge semble riche en gallotannins de hautes masses moléculaires. Toutefois, des analyses complémentaires seraient nécessaires pour confirmer ce résultat. Au final, cette thèse fournit une base substantielle pour l’établissement d’une voie de valorisation viable des extractibles des écorces d’érable rouge et d’érable à sucre. Elle propose un défrichage des principales problématiques intrinsèques à la production d’extraits pour des applications alimentaire, cosmétique ou pharmacologique. Si les connaissances des composés présents dans l’écorce d’érable ont été améliorées, de nombreuses étapes restent nécessaires à la création d’une filière de bioraffinerie pérenne. Pour aller dans ce sens, la suite de la recherche prévoit, entre autres, des tests de toxicité et d’activités in vivo, ainsi que l’étude de l’intégration des extraits dans des matrices alimentaires. / Bark is a high-volume residue from the forest industry that is mostly incinerated for its calorific value. However, biorefineries are increasingly gaining importance by providing new alternatives, such as solvent extraction. As bark is usually rich in extractives susceptible to exhibit bioactivities, agro-food, cosmetic and pharmaceutical industries keep a close eye on such opportunities. This high diversity of bioactive natural compounds in extracts provides a valuable substitute to synthetic ingredients, currently losing popularity. Phenolic extractives associated to antioxidant, antibacterial, anti-cancer or anti-inflammatory activities have been found in red maple (Acer rubrum L.) and sugar maple (Acer saccharum Marsh.) bark. In addition to other promising extractives, these phenolic glycosides could be recovered using water. This non-toxic extraction solvent is usually privileged for human-health related applications. This thesis investigates the valorisation of red maple and sugar maple bark by recovery and antioxidant characterisation of their water-soluble extractives. First, the research was focused on hot-water extraction optimisation. By varying several parameters (particle size of bark, extraction temperature and duration, bark/solvent ratio), optimal values were determined in terms of extraction yield, phenolic content, antioxidant capacity and estimated energy consumption. From these results, a 250–500 μm particle size, 90°C temperature, 1 h duration and a 1/10 bark/water ratio were found relevant for a scale-up. Therefore, post-extraction treatments were investigated at semi-pilot scale aiming to produce dry extracts. Combining concentration (reverse osmosis, vacuum evaporation) and drying (spray-drying, freeze-drying) methods, treatments were evaluated based upon several response variables: extract recovery, antioxidant capacity, protein, phenolic and carbohydrate contents and power consumption induced by the operation units of the process. In regards to these variables, extracts from both maple species seemed more potent when processed using reverse osmosis, associated to spray-drying or freeze-drying. The higher potential in terms of antioxidant phenolics determined for the red maple bark extract obtained using reverse osmosis and freeze-drying led us to perform antioxidant screening on this extract. An approach based on in vitro DPPH radical scavenging test associated to HPLC separation allowed for a better understanding of radical scavenging mechanisms related to galloyl-glucitol derivatives from red maple. Autoxidation of these compounds tested individually was not observed when evaluated in a tertiary mixture or in the crude extract. This mixture/matrix effect helped us define the next step as a study focusing rather on the production of fractions than on the isolation of pure compounds. To this end, ultrafiltration was studied as a tool for extract fractionation. Thus, this last part of the project allowed us to explore different classes of compounds in both sugar and red maple (proteins, tannins), which have rarely been studied. Although preliminary, the obtained results indicated the similarities between the characteristics of tannins found in both species i.e. proanthocyanidins in comparable amounts. However, only the high molecular fraction form red maple bark extract seemed to contain substantial amounts of high-molecular-weight gallotannins. Supplementary analyses would be required to confirm this result. To conclude, this thesis provides solid information to promote the extraction of red and sugar maple bark at a commercial level. This work offers valuable findings and insights about extract production for application in foods, cosmetics or pharmaceutics. The results obtained help enhance the knowledge about maple bark phytochemicals. Yet, further studies would be required before creating a sustainable biorefinery project based on maple bark. Such investigations, including in vivo toxicity, activity testing, as well as studies about food enrichment using maple extracts are planned for the continuation of this research.

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.