De nos jours, les Systèmes Lidar Mobile (SLMs) sont utilisés dans une multitude de disciplines professionnelles liées à l'arpentage du territoire. À l'instar des systèmes de cartographie mobile basés sur la photogrammétrie, un SLM terrestre offre un grand potentiel en permettant aux professionnels du territoire d'être plus efficace à réaliser des opérations de mesurage courantes avec un portrait complet communément appelé "nuage de points". À partir d'une plateforme mobile terrestre (véhicule routier), aérienne (drone) ou marine (navire), sur laquelle repose un système de navigation (INS-GNSS) combiné avec un ou plusieurs scanneurs laser, le SLM permet d'acquérir des données géospatiales 4D (x, y, z, t) avec une précision et un niveau de détail élevés. Toutefois, l'intégration de ces capteurs de fonction et de grade différents requiert une procédure de contrôle et de validation des paramètres d'intégration, en vue de bonifier la valeur ajoutée du nuage de points. Les paramètres d'intégration d'un SLM sont : les angles de visée, la latence et les bras de levier. Les angles de visée sont les trois angles d'orientations relatives entre le repère du scanneur et le repère de l'IMU. Elles représentent une des sources d'erreurs majeures à laquelle il faut s'attaquer pour éliminer les incohérences parmi les nuages de points issus du même recouvrement. La latence est un délai de synchronisation temporelle des capteurs du SLM. Elle est associée au temps de géoréférencement d'un point lidar par rapport à sa mesure physique. Les bras de levier sont des distances entre l'origine du repère d'un capteur vers un autre. L'exactitude des retours lidar d'un SLM est donc intimement liée à l'ajustage de cette chaîne métrologique complexe. Actuellement, avec la démocratisation du marché et la diminution du coût d'achat, le montage d'un SLM devient une recette subjective, mais l'intégration demeure une tâche complexe et ardue. Cependant, mis à part les grandes compagnies comme Riegl, Leica et Trimble qui disposent de méthodes d'ajustage propre aux systèmes qu'ils commercialisent, il n'existe pas de méthodes d'ajustage indépendant du SLM permettant à l'utilisateur de contrôler les paramètres d'intégration. Le but de ce projet de recherche consiste à rendre accessible aux utilisateurs de tous azimuts une méthode d'ajustage des angles de visée, générique et simple à implanter, qui ne demande pas l'utilisation d'instruments spécialisés de laboratoire. L'obtention de résultats aussi fiables que ceux obtenus par des méthodes de détermination plus laborieuses, représentant la réelle valeur ajoutée de cette méthode. / Nowadays, the Mobile Lidar Systems (MLSs) are used in a multitude of professional disciplines related to territory mapping. Following the example of Mobile Mapping Systems (MMS) based on photogrammetry, a ground-based MLS oers an interesting potential by allowing the geospatial professionals to be more ecient at carrying out routine measurement operations with a complete portrait commonly known as a "point cloud". From a mobile terrestrial (road vehicle), airborne (drone) or marine (ship) platform, where a navigation system (INS-GNSS) combined with one or several laser scanners are xed, the MLS allows the acquisition of 4D (x, y, z, t) geospatial data with a high level of precision and detail. However, the integration of these sensors of dierent grade and utility requires a procedure for control and validation of the integration parameters to improve the added value of the point cloud. The integration parameters of an MLS are: boresight angles, latency and lever arms. The boresight angles are the three relative orientation angles between the scanner frame and the IMU frame. They are one of the major sources of error that must be tackled in order to eliminate discrepencies among point clouds from overlapping passes. The latency is a time synchronization delay of the MLS sensors. It is associated with the geolocalisation time of a lidar return point with respect to its physical measurement. Lever arms are distances between the origin frame of one sensor to another. The accuracy of lidar ranging from a MLS is therefore intimately bounded to the rigorous adjustment of this complex metrological set. Currently, with the democratization of the market and the increased accessibility of low cost solutions, the integration of an MLS becomes a subjective recipe but it remains a complex and dicult task. However, aside from well renowned commercial solutions such as Riegl, Leica and Trimble, whose adjustment methods remains specic to theirs products, independent adjustment methods of MLS that allow the user to control their integration parameters are still needed. The goal of this research project is to provide a wide range of users with a generic, easy-to-implement boresight angles adjustment method that does not require the use of top-grade laboratory instruments, while at the same time achieving results as reliable as more labored adjustment methods, representing then a real added value.

La technique des goujons collés dans les structures bois allie performances mécaniques et esthétisme. Elle répond au besoin de conservation du bâti pour le domaine de la rénovation et au besoin d’assemblages de plus en plus rigides et résistants en construction neuve avec l’avènement des structures bois de grandes ampleurs et l’arrivée de nouveaux produits tels que le bois lamellé croisé (CLT). De nombreuses études de caractérisation mécanique ont été menées au cours de ces 35 dernières années. L’enquête menée auprès des professionnels et experts en vue de l’introduction de cette technique dans l’Eurocode 5 a néanmoins révélé des attentes et lacunes particulières vis-à-vis des connaissances sur le comportement des assemblages multi-tiges, le choix des adhésifs, le comportement à long terme du collage et les techniques de contrôle qualité. Les travaux de cette thèse, menés en collaboration entre l’université de Bordeaux et l’Université Laval (Québec, Canada), ont pour objectif d’apporter des réponses sur le comportement mécanique des adhésifs, et assemblages sous sollicitation thermique et d’initier les développements sur le comportement à long terme et les assemblages multi-tiges. Les principaux résultats sont issus de travaux expérimentaux et numériques valorisés sous la forme d’articles scientifiques. Les essais mécaniques dynamiques menés sur une colle polyuréthane (PUR) et une résine époxy (EPX) entre 30°C et 120°C mettent en avant des différences importantes de raideur et de dégradations entre les deux adhésifs. Exposés à la chaleur, les assemblages sont eux aussi affectés avec des pertes de raideur et de résistance dès 40°C, en amont de la température de transition vitreuse et de la dégradation des adhésifs. Amené à suivre le régime de température extérieur, l’assemblage doit par sa conception être isolé afin de prévenir les risques aux états limites de service (ELS) et aux états limites ultimes (ELU). Très peu de données sont disponibles dans la littérature sur le comportement à long terme des assemblages goujons collés. L’étude du fluage ajoute une dimension temporelle aux problématiques de raideur. La base de données expérimentales collectée dans ces travaux repose sur 12 campagnes d’essais de 1 à 2 mois en conditions climatiques régulées en température et humidité relative, ou variables (service classe 1). Chargement et climat influent sur le glissement, mais aussi sur la durée de vie. Si des disparités sont présentes entre EPX et PUR, les études menées à 20°C et 50°C révèlent à nouveau l’importance de prendre en considération la température, notamment aux ELS. L’étude en régime variable illustre de son côté la sensibilité du système aux variations de température et d’humidité. L’étude de la répartition des efforts en fonction de la raideur des goujons est choisie comme fil conducteur pour investiguer le passage vers des éléments multi-tiges. Un modèle 3D mono-tige aux éléments finis est tout d’abord développé pour prendre en compte l’orthotropie du bois et regarder l’influence du centre de moelle jusqu’à présent négligée. Par la suite ce modèle est étendu aux configurations multi-tiges afin de simuler différentes configurations d’essais. Un prototype d’essai de caractérisation mécanique des assemblages multi-tiges est finalement présenté. / Glued-in rods have successfully been used for connections or reinforcement of timber structures. With the development of tall and large timber buildings and new products such as Cross Laminated Timber (CLT), there is an increasing need for connections that provide high stiffness and strength. Timber connections using glued-in rods have a general aesthetic appeal, and take advantage of the structural adhesives that provide a high stiffness and load capacity. During the last 30 years, multiple applications have been developed for renovation and new construction. In parallel, numerous investigations have characterized the mechanical performance of these connections, but harmonized design rules are not available. A lack of knowledge on the multiple-rod connections, on the choice of adhesives, on long-term effects and on the control of quality is identified by a recent study and must be investigated before a new submission to Eurocode 5. This thesis is performed in the framework of collaboration between Université de Bordeaux (France) and Université Laval (Canada). Objectives are focused on the mechanical performance of adhesives and glued-in rod connections under elevated temperature, on the development of creep tests and the investigations of multiple-rod connections. This study combines experimental and finite element modelling results, which are presented in the form of scientific articles. A Dynamic Mechanical Analysis (DMA) on one polyurethane (PUR) and one epoxy (EPX) adhesives followed by static tensile tests on the connections with small-diameter steel glued-in rods have been conducted at different temperatures. High differences in stiffness are observed between the two adhesives. Glued-in rod connections with the EPX and PUR adhesives demonstrate significant losses of stiffness and resistance beyond 40°C, before the glass transition temperature of the adhesive. Following the outside temperature, connections must be insulated to prevent excessive slip and risk of failure at the Serviceability Limits State (SLS) and at the Ultimate Limit States (ULS). Few data on the long-term effects are available in the literature. In this work, 12 campaigns of creep tests, adding time effects to previous work, have been performed. Glued-in rod connections were tested during one to two months in a conditioning room where temperature and relative humidity were controlled or in a room with a variable climate representative of service class 1. Disparities were observed between EXP and PUR. Creep tests conducted at 20°C and 50°C revealed an important role of the temperature, particularly for SLS. Creep tests in variable climate illustrated the sensibility of connections to the temperature and humidity variations. The stiffness and stress distribution in multiple-rod connections were investigated. First, a 3D model was developed to observe the influence of the wood orthotropy on the stiffness and stress distribution in a connection with a single rod. Then, the model was extended to multiple-rod connections to simulate different loads and boundary conditions. Finally, a prototype of a connection with multiple glued-in rods was tested.

De nos jours, nous observons un intérêt grandissant pour les bases de données géospatiales multidimensionnelles. Ces bases de données sont développées pour faciliter la prise de décisions stratégiques des organisations, et plus spécifiquement lorsqu’il s’agit de données de différentes époques et de différents niveaux de granularité. Cependant, les utilisateurs peuvent avoir besoin d’utiliser plusieurs bases de données géospatiales multidimensionnelles. Ces bases de données peuvent être sémantiquement hétérogènes et caractérisées par différent degrés de pertinence par rapport au contexte d’utilisation. Résoudre les problèmes sémantiques liés à l’hétérogénéité et à la différence de pertinence d’une manière transparente aux utilisateurs a été l’objectif principal de l’interopérabilité au cours des quinze dernières années. Dans ce contexte, différentes solutions ont été proposées pour traiter l’interopérabilité. Cependant, ces solutions ont adopté une approche non systématique. De plus, aucune solution pour résoudre des problèmes sémantiques spécifiques liés à l’interopérabilité entre les bases de données géospatiales multidimensionnelles n’a été trouvée. Dans cette thèse, nous supposons qu’il est possible de définir une approche qui traite ces problèmes sémantiques pour assurer l’interopérabilité entre les bases de données géospatiales multidimensionnelles. Ainsi, nous définissons tout d’abord l’interopérabilité entre ces bases de données. Ensuite, nous définissons et classifions les problèmes d’hétérogénéité sémantique qui peuvent se produire au cours d’une telle interopérabilité de différentes bases de données géospatiales multidimensionnelles. Afin de résoudre ces problèmes d’hétérogénéité sémantique, nous proposons un cadre conceptuel qui se base sur la communication humaine. Dans ce cadre, une communication s’établit entre deux agents système représentant les bases de données géospatiales multidimensionnelles impliquées dans un processus d’interopérabilité. Cette communication vise à échanger de l’information sur le contenu de ces bases. Ensuite, dans l’intention d’aider les agents à prendre des décisions appropriées au cours du processus d’interopérabilité, nous évaluons un ensemble d’indicateurs de la qualité externe (fitness-for-use) des schémas et du contexte de production (ex., les métadonnées). Finalement, nous mettons en œuvre l’approche afin de montrer sa faisabilité. / Today, we observe wide use of geospatial databases that are implemented in many forms (e.g., transactional centralized systems, distributed databases, multidimensional datacubes). Among those possibilities, the multidimensional datacube is more appropriate to support interactive analysis and to guide the organization’s strategic decisions, especially when different epochs and levels of information granularity are involved. However, one may need to use several geospatial multidimensional datacubes which may be semantically heterogeneous and having different degrees of appropriateness to the context of use. Overcoming the semantic problems related to the semantic heterogeneity and to the difference in the appropriateness to the context of use in a manner that is transparent to users has been the principal aim of interoperability for the last fifteen years. However, in spite of successful initiatives, today's solutions have evolved in a non systematic way. Moreover, no solution has been found to address specific semantic problems related to interoperability between geospatial datacubes. In this thesis, we suppose that it is possible to define an approach that addresses these semantic problems to support interoperability between geospatial datacubes. For that, we first describe interoperability between geospatial datacubes. Then, we define and categorize the semantic heterogeneity problems that may occur during the interoperability process of different geospatial datacubes. In order to resolve semantic heterogeneity between geospatial datacubes, we propose a conceptual framework that is essentially based on human communication. In this framework, software agents representing geospatial datacubes involved in the interoperability process communicate together. Such communication aims at exchanging information about the content of geospatial datacubes. Then, in order to help agents to make appropriate decisions during the interoperability process, we evaluate a set of indicators of the external quality (fitness-for-use) of geospatial datacube schemas and of production context (e.g., metadata). Finally, we implement the proposed approach to show its feasibility.

Le passé sociopolitique de Cuba ainsi que des années d'agriculture destructrice de l'environnement ont amené diverses organisations agricoles cubaines à mettre beaucoup d'efforts pour la diffusion de pratiques agroécologiques, dont les systèmes agroforestiers. Cette étude a comme objectif d'identifier des facteurs d'adoption des systèmes agroforestiers par les paysans de la province de Cienfuegos, afin de développer des stratégies agroforestières en adéquation avec les besoins des paysans. L'enquête exploratoire, basée sur une approche systémique, s'est intéressée aux perceptions des paysans ainsi qu'aux diverses institutions qui influencent leurs décisions à la ferme. L'analyse des données recueillies au cours de la phase d'observation sur le terrain et des entrevues semi-dirigées informelles a permis d'identifier des facteurs liés au macrosystème qui peuvent influencer l'adoption, notamment la force du mouvement agroécologique cubain, la prédominance des coopératives agricoles et l'attribution d'un objet social à chaque ferme. L'analyse des réponses aux 37 questionnaires soumis aux paysans et l'observation directe des fermes a permis de caractériser les principaux systèmes agroforestiers. Elle a aussi révélé que le taux d'adoption et le niveau de complexité des systèmes agroforestiers semblent modulés par des facteurs tels que le niveau d'éducation des paysans, la fertilité des sols, la participation à des ateliers agroécologiques et les voies de commercialisation. Les résultats de cette étude peuvent être utilisés pour favoriser l'adoption des systèmes agroforestiers.

L'extraction d'éléments curvilignes d’images de télédétection, surtout proches de la limite de résolution ou lorsqu'elles sont bruitées, représente toujours un défi important pour les algorithmes informatiques, alors que pour les interprètes humains c'est une tâche immédiate. Dans ce travail une méthode novatrice est présentée pour guider l'extraction d’éléments curvilignes (routes, cours d'eau, etc) d’images de télédétection. Cette méthode a pour but de mettre à jour les systèmes d'informations géographiques (SIG) grâce à un modèle inédit (ELECA) qui comporte trois parties. Le modèle ELECA tire avantage de deux idées principales. Les données utilisées ne sont pas seulement les images de télédétection mais également les données des SIG qui ne sont pas nécessairement à jour. Le modèle s’appuie également sur des progrès récents des sciences psycho-cognitives en imitant partiellement le mouvement des yeux durant une recherche visuelle. Ainsi les trois parties du modèle ELECA sont (1) une méthode de recherche de l’information locale qui utilise un oeil virtuel pour ne se focaliser qu’aux lieux d’information probable, évitant ainsi un traitement global de l’image ; (2) une méthode simple et rapide d’extraction de l’information locale par une adaptation astucieuse d’une analyse en composantes connexes ; et (3) une méthode originale de fusion des informations locales qui s’appuie sur des travaux de reconstruction de l’espace global par raisonnement spatial qualitatif. Le modèle ELECA évite de cette manière certains pièges dans lesquels tombent souvent les méthodes courantes/classiques. En particulier, la technique proposée peut être mise en oeuvre pour des images partiellement masquées ou de basse résolution pour lesquelles seulement des interprètes humains peuvent traiter l'image présentement. La méthode a été aussi élaborée pour être rapide et efficace afin de pouvoir réaliser des mises à jour de SIG très rapides lorsque nécessaire. La dernière partie de ce travail est consacrée à l’élaboration d’une solution informatique supportant le modèle ELECA. Une architecture logicielle souple et adaptative est mise en avant, permettant l’intégration de développements ultérieurs pour le modèle. Enfin un volet algorithmique montre concrètement que les solutions du modèle ELECA sont implantables en termes informatiques. / The extraction of curvilinear elements from remote sensing images, especially when noisy or near the limit of resolution constitutes a significant challenge for data-processing algorithms. In this work a method is presented for linear feature extraction in remote sensing (RS) images. An original model (ELECA) is introduced allowing out of date geographical information system (GIS) data to be updated though the use of a visual search method that mimics human eye movements. The ELECA model is composed of three parts : (1) a visual search module using virtual gaze to avoid processing the entire image ; (2) a simple and fast method for local information extraction by a clever adaptation of connected-component labeling ; and (3) an original method for the fusion of local information to construct a global representation at the scale of the image based on qualitative spatial reasoning techniques. The ELECA model avoids several problems characteristic of current methods. In particular, the proposed technique can be applied to low resolution or partially occluded images for which currently only human interpreters can successfully process the image. The technique is also designed to be very fast and efficient when a quick GIS update is needed. The last part of this project is devoted to the design of software which supports the ELECA model. The proposed software architecture is adaptive and allows the integration of future model developments. Finally it is shown how the ELECA model could be implemented. / La extracción de elementos curvilíneos de las imágenes de teledetección, sobre todo en proximidad del límite de resolución o en presencia de ruido, representa siempre un reto importante para los algoritmos informáticos, mientras que para los intérpretes humanos es una tarea inmediata. Este trabajo presenta un método nuevo para guiar la extracción de elementos curvilíneos (carreteras, ríos, etc.) de imágenes de teledetección. El objetivo del método consiste en actualizar un sistema de información geográfica (SIG) gracias a un modelo inédito (ELECA) constituído de tres partes. El modelo ELECA desarrolla dos ideas principales. El modelo puede utilizar las imágenes de teledetección y los datos del SIG que están desactualizados. El modelo se basa asimismo en resultados recientes de la investigación en ciencias psico-cognitivas, dado que imita parcialmente el movimiento de los ojos durante una búsqueda visual. Las tres partes del modelo ELECA son: (1) un método de búsqueda de la información local que utiliza un ojo virtual par focalizarse únicamente donde se encuentra la información probable, evitando un tratamiento global de la imagen; (2) un método simple y rápido de extracción de la información local, que utiliza una adaptación astuciosa de un análisis en componentes conexos; y (3) un método original de fusión de informaciones locales que se apoya sobre trabajos de reconstrucción del espacio global por razonamiento espacial cualitativo. El modelo ELECA evita así algunas trampas en las que caen a menudo los métodos clásicos. En particular, la técnica propuesta puede ser utilizada para imágenes parcialmente enmascaradas o de baja resolución, que sólo pueden ser tratadas actualmente por intérpretes humanos. El método ha sido elaborado para ser eficiente en la actualización rápida de un SIG si es necesario. La última parte de este trabajo presenta una solución informática elaborada para soportar el modelo ELECA. Una arquitectura de programa flexible y adaptable es presentada, permitiendo la integración de desarrollos ulteriores del modelo. Finalmente, un aspecto algorítmico muestra concretamente que las soluciones del modelo ELECA. se pueden implantar en términos informáticos.

Maintenant que les méthodes optimales permettant la restauration des tourbières post-extraction du Québec sont connues et appliquées, il devient pertinent de s’intéresser aux écotones artificiels laissés en périphérie des sites restaurés. Ce projet visait à caractériser les écarts entre les gradients écohydrologiques d’écotones artificiels périphériques aux tourbières post-extraction et ceux d’écotones de référence dans des tourbières non perturbées et à tester des aménagements visant à amenuiser ces écarts. Des relevés hydrologiques, topographiques et de végétation effectués le long de transects traversant ces écotones ont été réalisés dans un fen et deux bogs post-extraction (Québec et Alberta). Nos résultats démontrent qu’une montée allant jusqu’à 119 cm dans le premier mètre et qu’une nappe phréatique profonde (jusqu’à -65 cm) dans les quatre premiers mètres bordant le canal sont présentes. Une strate arborescente dense (24 000 tiges/ha comparé à un maximum de 2 000 tiges/ha dans les écotones de référence) et une faible présence de mousses ont aussi été notées dans les premiers mètres en bordure de la lisière d’extraction. Ainsi, les perturbations éco-hydrologiques causées par l’extraction de la tourbe sur la tourbière adjacente sont importantes à 1 m du canal, toujours présentes à 8 m et nulles à 25 m. Des travaux d’aménagement ont été testés dans des écotones artificiels afin de réduire leurs écarts éco-hydrologiques avec les gradients des écotones de référence. Le canal de drainage périphérique a été complètement remblayé, la pente du sol aplanie et la végétation arborescente éliminée dans les premiers mètres adjacents à la tourbière post-extraction. Ces aménagements ont mené à une remontée de la nappe phréatique grâce à la diminution des écarts éco-hydrologiques entre les écotones artificiels en périphérie des tourbières post-extraction et les écotones de référence. Ces résultats permettent de suggérer l’intégration de ces étapes dans la restauration des tourbières postextraction. / Now that optimal restoration methods of cutover peatlands are known and applied, it becomes relevant to study the sharp ecotones left at the edge of these sites. This project aimed to characterize the eco-hydrological gradients of these artificial ecotones and to test restoration actions to reduce the eco-hydrological differences between these and reference ecotones. The topography, the hydrology and the vegetation have been characterized along transects extending into these ecotones in one cutover fen and two cutover bogs (Quebec and Alberta). Our results show sharp changes in the elevation of the soil surface and groundwater table, with height differences in soil surface up to 119 cm in the first meter next to the ditch and goundwater table as deep as 65 cm below the surface in the first four meters near the ditch. Tree density up to 24 000 stems/ha compared to a maximum of 2 000 stems/ha in the reference ecotones has been found along the edge in the first meters next to the ditch resulting in mosses coverage much lower than in reference ecotones. Thus, the impacts of horticultural peat extraction activities are important at one meter next to the contour ditch into the adjacent peatland, still present at 8 m and absent at 25 m. To reduce those eco-hydrological disturbances, restoration actions consisting in tree cutting, complete ditch filling and gradual leveling of the soil surface have been tested along the edge of the artificial ecotones. The topography and groundwater table in the managed ecotones showed more progressive gradients which suggests the return of eco-hydrological conditions that will favour a transition similar to the reference ecotones. On the basis of those results, we suggest integrating these steps to restore artificial ecotones as a regular action of restoration processes intended for post-extraction peatlands.

Le soudage du bois par rotation à haute vitesse est une technique qui a été développée durant les cinq dernières années. La rotation à haute vitesse permet le soudage du goujon en bois, sans ajout d’adhésif, avec une force considérable. Le procédé de soudage est basé sur la friction mécanique créée par la haute vitesse de rotation. Ce procédé a démontré être aussi efficace que le procédé de soudage par vibration, induisant une température favorisant le ramollissement des constituants structuraux, principalement du matériau polymère amorphe dans la structure du bois, notamment, la lignine, mais aussi les hémicelluloses. Ceci a pour conséquence une forte densification au niveau de l'interface soudée. L'objectif de cette étude était d'analyser les changements chimiques qui se produisent lors du soudage par rotation avec des goujons et des substrats en bois provenant de deux essences feuillues canadiennes : l'érable à sucre (Acer saccharum) et le bouleau jaune (Betula alleghaniensis). Les analyses chimiques ont été effectuées en utilisant la pyrolyse couplée à la chromatographie gazeuse GC et à la spectrométrie de masse MS. L’étude de la modification structurale du bois après soudage a été complétée par l’utilisation des techniques DSC et XPS. Les différences en composition chimique du bois entre deux essences influencent l’efficacité du procédé de soudage. L’augmentation de la température à l’interface provoque une plus forte dégradation des hémicelluloses comparée à celle de la cellulose et de la lignine. La lignine est modifiée dans une certaine gamme de température. Les méthodes traditionnelles d'analyse chimique ont été utilisées pour déterminer la composition chimique de l'érable à sucre et du bouleau jaune. Les résultats montrent que la teneur en lignine de l'érable est plus élevée que celle du bouleau, tandis que la quantité d'hémicelluloses est plus faible que celle du bouleau. La composition en cellulose des deux feuillus est similaire. Les résultats de l'analyse chimique peuvent expliquer en partie les résultats des tests mécaniques de traction qui démontrent que l’utilisation du bois de l'érable permet d’obtenir une meilleure qualité de soudage qu’avec le bois du bouleau. Les modifications chimiques qui se produisent lors du soudage par rotation.ont été examinées par l’’analyse comparative par Pyrolyse-GC/MS, DSC et XPS, d’un échantillon provenant du substrat en bois dans la zone non soudée (bois de référence) avec celle d’un échantillon provenant de la zone soudée. Les résultats de ces analyses indiquent que les différences de performances mécaniques obtenues avec les deux essences sont essentiellement dues due aux différences dans les structures de la lignine d'origine de deux essences ainsi qu’aux différences de températures de soudage mesurées. L’analyse détaillée des composés identifiés par Py-GC-MS, ainsi que les ratios S/G et L/C est présentée dans ce ratio. La haute température à l’interface de soudage relevée dans le cas de l'érable à sucre pourrait être responsable d'une meilleure fusion des polymères du bois dans cette zone. Ceci explique une plus grande présence de dérivés des hémicelluloses due à la formation d'un nouveau complexe Lignine-polysaccharide (LCC) dans le matériau soudé. / Wood welding by high speed rotation is a technique that has been developed during the last five years. High-speed rotation-induced wood dowel welding, without any adhesive, is shown to rapidly yield wood joints of considerable strength. The welding process is based on mechanical friction created by the high speed rotation. This method has proven to be as effective as vibration welding process, causing a temperature favoring the softening of the main constituents, mainly amorphous zones of cells connecting the polymer material in the structure of wood, including lignin, but also hemicelluloses. This results in high densification of the bonded interface. The goal of this study was to analyze the chemical changes that occur during the rotational welding with dowels of two Canadian hardwood species: sugar maple (Acer saccharum) and yellow birch (Betula alleghaniensis). Chemical analysis was performed using pyrolysis coupled with gas chromatography and mass spectrometry (Py-GC/MS). The study of the structural modification of wood after welding was conducted using DSC and XPS techniques. The differences in chemical composition of both wood species influence the effectiveness of the welding process. Increasing the temperature at the interface causes a higher degradation of hemicelluloses compared to cellulose and lignin. Lignin is softened in a certain range of temperature. The traditional chemical analysis methods were used in this work to determine the chemical compositions of sugar maple and yellow birch. The results show that the lignin content of the maple is higher than that of birch, while the amount of hemicelluloses is lower than that of birch. The contents of cellulose in both hardwood species are very similar. The results of chemical analysis may partly explain the results of mechanical tensile tests which demonstrate that the maple wood yields a better welding quality as opposed to the birch wood. The chemical changes was examined which occur during welding in rotation. The analyses performed separately on wood substrate (reference wood) and welded material by using pyrolysis-GC/MS, DSC and XPS techniques. It is shown that the differences in mechanical performances of the two welded woods are due mainly to the differences in original lignin structures as well as in the welding temperatures determined for the two wood species. The detailed analysis of compounds identified by Py-GC-MS, the ratios S/G and L/C have been discussed. The higher temperature welding found in cases of sugar maple might be responsible for a better miscibility of polymers of wood in the welding zone. This explains the greater presence of hemicellulose derivatives with the formation of a new lignin-polysaccharide complex (LCC) in the welded material.

Dans la forêt boréale, l'activité des microorganismes de la mycorhizosphère peut jouer un rôle important dans la nutrition des plantes et dans le développement de l'écosystème et des cycles biogéochimiques par l'altération des minéraux. Dans la présente étude, quelques champignons ectomycorhiziens (ECM) communément associés aux Pinacées ont été mis à l’épreuve en conditions in vitro pour démontrer leur capacité à dissoudre la fluorapatite, un phosphate de calcium, et l’orthoclase, un feldspath potassique. Ces minéraux ont été dissouts par les souches ECM sélectionnées et certaines ont montré une croissance significativement plus grande par rapport aux témoins sans phosphore ou potassium lorsque ces nutriments étaient disponibles sous forme de minerai. La présence de bactéries solubilisatrices de minéraux phosphatés (BSP) a été confirmée dans la mycorhizosphère de Picea glauca. Quatre cent cinquante-cinq souches solubilisant le phosphate tricalcique ont été isolées d’ectomycorhizes de l’ascomycète ECM Wilcoxina sp., lequel dominait la communauté ECM d’un peuplement de P. glauca. Parmi ces centaines d’isolats, vingt-sept d’entre eux étaient aptes à dissoudre la fluorapatite. Des études ultrastructurales ont montré la capacité de ces bactéries BSP à dissoudre complètement des cristaux de fluorapatite en moins d’une journée. Ces mêmes bactéries BSP s’associent avec le champignon ECM Laccaria bicolor en conditions oligotrophiques. Les colonies de BSP présentaient un diamètre significativement plus élevé lorsque le basidiomycète ECM L. bicolor était contraint d’alimenter les bactéries pour obtenir son phosphore d’une source insoluble. Ces résultats supportent le modèle de l’association tripartite «plante-champignon-bactérie» qui expliquerait la mise en disponibilité des nutriments à partir du sol minéral en forêt boréale. / In boreal forests, mycorrhizospheric microorganisms can play an important role in plant nutrition, ecosystem development and biogeochemical cycles through mineral weathering. In this study, a few ectomycorrhizal (ECM) fungal species commonly found in association with Pinaceae were tested in vitro for their ability to weather fluorapatite, a calcium phosphate, and orthoclase, a potassium feldspar. These minerals were dissolved by the selected ECM strains and some of them produced significantly greater biomasses when supplied with the above-mentioned minerals as opposed to controls lacking phosphorus or potassium. The presence of phosphate solubilising bacteria (PSB) has been confirmed in the mycorrhizosphere of Picea glauca. Four hundred fifty-five strains solubilising tricalcium phosphate were isolated from the ECM Ascomycete Wilcoxina sp., which dominated the ECM community of a P. glauca stand. Among these isolates, twenty-seven dissolved fluorapatite. Ultrastructural studies revealed the ability of the PSB to completely dissolve fluorapatite crystals within a day. The same bacteria associated with the ECM fungus Laccaria bicolor in oligotrophic conditions. The PSB colonies displayed significantly greater diameters when the Basidiomycete L. bicolor was forced to sustain their growth in order to obtain phosphorus from an insoluble source. These results support the model of tripartite association among trees, ECM fungi and bacteria which seeks to explain the mobilization of nutrients from mineral soil in boreal forests.

Les champignons ectomycorhiziens forment des symbioses racinaires avec des arbres des forêts boréales. Malgré leur importance dans cet écosystème, leurs exigences en matière d’habitat demeurent mal connues. Deux champignons comestibles, une chanterelle (Cantharellus cibarius var. roseocanus Redhead, Norvell & Danell) et la dermatose des russules (Hypomyces lactifluorum (Schwein.) Tul. & C.Tul. / Russula brevipes Peck.), ont été étudiés dans cette thèse. Trois expériences ont été menées en peuplements aménagés et non aménagés de pin gris (Pinus banksiana Lamb.). Cette étude visait à caractériser les paramètres environnementaux qui influencent la production de carpophores chez ces champignons, à déterminer l’impact d’une peturbation forestière sur ces derniers et à préciser l’importance de la phénologie du pin gris pour la fructification de C. cibarius var. roseocanus. Les résultats relient la distribution (présence/absence des carpophores) et la productivité (biomasse fraîche et densité des carpophores) de ces champignons à des paramètres du sol, du peuplement, de la végétation et du climat. L’aménagement de sentiers n’a pas augmenté la production de carpophores de dermatose des russules, mais l’a maintenu durant les périodes de faibles précipitations. La productivité de ce champignon présente des corrélations positives avec l’abondance de plantes intolérantes à l’ombre et l’ammonium extractible et négatives avec le pH du sol. La productivité de C. cibarius var. roseocanus s’équivaut entre le peuplement aménagé et non aménagé malgré l’absence de carpophores dans les sentiers du peuplement aménagé. L’association végétale Solidago puberula – Comptonia peregrina – Pinus banksiana et la présence de mousses représente un habitat propice à la fructification de cette chanterelle, alors que la présence de plantes éricacées la défavoriserait. Les précipitations et la température de l’air ont aussi un impact sur la quantité de carpophores. Le pic de fructification de C. cibarius var. roseocanus suit la transition du bois juvénile vers le bois mature. Durant la saison de croissance, la respiration du carpophore est synchronisée avec la respiration totale du sol et ces deux respirations sont corrélées avec les variations de températures du sol. Les résultats permettront de mieux prédire la distribution et la productivité de ces espèces en peuplements de pin gris. Ces connaissances contribueront au développement et à l’exploitation durable de cette ressource. / Ectomycorrhizal fungi form root symbioses with boreal tree species. Despite their importance in that ecosystem, their requirements in term of habitat remain unknown. Two edible mushrooms, a chanterelle (Cantharellus cibarius var. roseocanus Redhead, Norvell & Danell) and the lobster mushroom (Hypomyces lactifluorum (Schwein.) Tul. & C.Tul. / Russula brevipes Peck.) were studied in this thesis. Three experiments were conducted in managed and unmanaged jack pine (Pinus banksiana Lamb.) stands. This research aimed to characterize the ecological parameters related to the production of sporocarps of these fungi, to determine the impact of a specific forest disturbance on the latter and to specify the importance of jack pine phenology on the pattern of C. cibarius var. roseocanus carpophore production. Results allowed us to link the mushroom distribution (sporocarp presence/absence) and the productivity (fresh sporocarp biomass and sporocarp density) to specific soil, stand, plant and meteorological parameters. Trail management did not increase lobster mushroom carpophore production but maintained it during periods of reduced precipitation. Productivity of this fungus was positively related to the abundance of shade-intolerant plant species and to extractable ammonium concentration, and negatively related to soil pH. C. cibarius var. roseocanus sporocarp productivity was similar for the managed and the unmanaged stands despite the absence of carpophore on trails of the managed stand. The Solidago puberula – Comptonia peregrina– Pinus banksiana association and mosses presence indicated high-quality environments for chanterelle fructification, whereas ericaceous species presence restricted it. Rainfall and air temperature also had an impact on the carpophore productivity. The C. cibarius var. roseocanus fructification peak followed the earlywood–latewood transition within days. Over the growing season the carpophore respiration was in synchrony with the total soil respiration and these respirations were correlated to the soil temperature patterns. Results will enable the prediction of the distribution and the productivity of these species in jack pine stands. This knowledge will contribute to the sustainable development and use of this natural resource.

Les aires actuelles de distribution de deux espèces de pin de la forêt boréale nord-américaine, le pin gris (Pinus banksiana Lamb.) et le pin tordu (Pinus contorta Dougl. ex. Loud), étaient presque entièrement recouvertes par la calotte de glace au moment du dernier maximum glaciaire, il y a 21 000 ans. Afin d’élucider l’histoire glaciaire et postglaciaire de ces deux espèces, la distribution géographique de la variabilité génétique a été étudiée à l’aide de marqueurs de l’ADN mitochondrial (ADNmt) et de l’ADN chloroplastique (ADNcp). L’étude de la diversité génétique de l’ADNmt a permis de détecter une structure géographique forte pour chacune de ces deux espèces. Aussi, trois lignées glaciaires, probablement représentatives d’autant de refuges glaciaires génétiquement distincts ont été identifiées pour le pin gris. Pour les deux sous-espèces principales du pin tordu, contorta et latifolia, respectivement deux et possiblement trois refuges distincts ont été inférés. L’utilisation de ces marqueurs de l’ADNmt a mis en évidence l’implication de plusieurs chaînes de montagnes comme facteurs de vicariance pour ces deux espèces au cours de la glaciation. De larges zones de contacts secondaires, issues de la rencontre des fronts de migration ont aussi été identifiées, dans le centre du Québec pour le pin gris et dans le centre et le nord de la Colombie-Britannique pour le pin tordu. En comparaison, l’utilisation de marqueurs microsatellites de l’ADNcp n’a pas permis de détecter une structure des populations comparable à ce qui avait été obtenu avec l’ADNmt chez le pin gris, une conséquence de l’effet homogénéisateur du flux génique provenant du pollen. Enfin, l’utilisation de marqueurs issus des deux génomes cytoplasmiques a permis d’étudier les patrons d’introgression entre les deux espèces qui s’hybrident dans l’ouest de l’Alberta. La distribution atypique de la diversité génétique de l’ADNmt a révélé une expansion postglaciaire du pin tordu jusqu’au centre du Canada, suivie d’un déplacement de l’espèce par le pin gris. De plus, l’association significative détectée entre l’identité de l’ADNcp des arbres de la zone hybride et leur morphologie et les caractéristiques écologiques des sites a mis en évidence l’effet tampon du flux du pollen provenant des peuplements environnants dans la limitation de l’introgression récente entre les deux espèces. / The contemporary natural ranges of lodgepole (Pinus contorta Dougl. Ex. Loud) and jack pines (Pinus banksiana Lamb.) were almost entirely covered by ice sheets at the last glacial maximum, 21 000 years ago. To better understand the impact of this last glacial episode on these North American boreal pines, the analysis of their genetic diversity was conducted using markers from both mitochondrial DNA (mtDNA) and chloroplast DNA (cpDNA). A strong geographical structure of mtDNA genetic diversity was detected for both species. Three glacial lineages, presumably representative of as much genetically distinct refugia, were inferred for jack pine. Concerning the two principal subspecies of lodgepole pine, contorta and latifolia, respectively two and possibly three distinct glacial refugia were proposed. These mtDNA results indicated the significant role of vicariance played by several mountain ranges on both species during the last glaciation. Larges zones of secondary contacts, resulting from the meeting of migration fronts, were also identified: in central Québec for jack pine and in central and northern British Columbia for lodgepole pine. The analysis of the cpDNA diversity of jack pine revealed no geographical structure, a possible consequence of the homogenizing effect of pollen gene flow. Finally, introgression patterns between the two species, which hybridize in western Alberta, were studied using markers from both cytoplasmic genomes. The atypical distribution of mtDNA diversity revealed an early post-glacial expansion of lodgepole pine all the way into central Canada, followed by range displacement by jack pine. Moreover, a significant association between the cpDNA identity of trees and their morphological attributes as well as ecological site characteristics was detected in stands of the hybrid zone, indicating the buffer effect of pollen gene flow from surrounding stands on limiting recent introgression between the two species.