La connaissance approfondie d’un matériau ou phénomène est primordiale afin d’assurer un niveau de précision adéquat en modélisation. Les lames de plancher d’ingénierie (LPI) ont fait l’objet de plusieurs études dans le but de mieux en comprendre le comportement mécanique. Les contraintes présentes dans la lame de surface, suite à la formation d’un gradient de teneur en humidité dans l’assemblage, entraînent la déformation de celle-ci. Il apparaît que la section située sous la lame de surface agit comme une barrière au mouvement de l’humidité. Les phénomènes hygromécaniques ayant lieu au niveau de l’adhésif et de l’interface bois-adhésif sont relativement peu connus. Cette section constitue une barrière au mouvement de la vapeur d’eau et joue un rôle important sur les mouvements d’humidité causés par les changements de conditions hygrothermiques de l’air ambiant. Ce manque de connaissances entraîne une estimation grossière des phénomènes qui se produisent dans les matériaux composites laminés à base de bois. Le nombre restreint d’études sur le sujet explique le manque de connaissances concernant la méthodologie à utiliser lors de l’étude des phénomènes en cause. Cette région est notamment complexe et difficile à isoler pour analyse en raison de sa petite taille. Dans le cadre de cette étude, nous avons développé une méthode pour isoler et étudier les propriétés de l’interface bois-adhésif. Cette technique expérimentale a été développée pour améliorer la précision d’un modèle existant visant à prédire les critères de performance des LPI. Des essais ont également été effectués pour déterminer les coefficients d’expansion et de diffusion en régime permanent de cette zone. L’interface à l’étude était composée d’un substrat d’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) et d’un acétate de polyvinyle réticulé (XPVAc) à titre d’adhésif. La détermination du coefficient de diffusion de la vapeur d’eau a été effectuée au moyen de cellules de diffusion. Les coefficients d’expansion ont été déterminés en soumettant des spécimens à un cycle de conditionnement. La modélisation a été réalisée avec un code MEF++ qui utilise la méthode des éléments finis. Des LPI ont également été préparées pour des fins de validation du modèle en utilisant les paramètres déterminés en laboratoire. L’érable à sucre a affiché le coefficient de diffusion le plus élevé à 1,66 x 10-11 m2∙s-1 et le film libre de XPVAc le plus faible à 4,18 x 10-12 m2∙s-1. Tel qu’anticipé, le coefficient de diffusion de l’interface bois-adhésif était sensiblement plus élevé que celui pour le film libre de XPVAc mais inférieur à celui de l’érable à sucre à 5,73 x 10-12 m2∙s-1. Les coefficients d’expansion pour l’interface bois-adhésif et le film libre de XPVAc étaient respectivement de 4 x 10-3 mm∙mm-1∙%-1 et 3 x 10-3 mm∙mm-1∙%-1. Dans le cas de l’érable à sucre, le coefficient de contraction tangentiel en désorption (3 x 10-3 mm∙mm-1∙%-1) était inférieur au coefficient d’expansion tangentiel en adsorption (4 x 10-3 mm∙mm-1∙%-1). Une comparaison des résultats expérimentaux avec ceux obtenus suite à la modélisation a permis de conclure que le fait de considérer les interfaces et l’adhésif dans les plans de colle n’a pas d’effet significatif sur le gauchissement suite aux changements de teneur en humidité des lames de plancher d’ingénierie. La détermination des coefficients de diffusion a confirmé l’importance de l’interface en ce qui concerne le mouvement de la vapeur d’eau. Cependant, le modèle considérant l’interface bois-adhésif n’était pas plus près de la courbe expérimentale que le modèle sans interface. Ce projet a permis de développer une connaissance accrue des phénomènes hygromécaniques des composites multicouches et un accès à un outil de développement de produits hautement efficaces. Un tel outil permet de réduire les temps de développement et les coûts de recherche et développement. Les méthodes développées dans le cadre de ce projet pourront être réutilisées ultérieurement afin de déterminer ces paramètres pour les vernis. / The accuracy of models of the hygromechanical behavior of wood composite products is determined by a detailed analysis of each layer. It appears that the section located between the wood substrate and the adhesive film has a significant impact on moisture diffusion inside the composite, acting as a barrier to water vapor diffusion. The phenomenon is responsible for the development of a moisture gradient inside the composite. In engineered wood flooring (EWF), this gradient causes stress essentially located in the hardwood surface layer which is conditioned by the ambient air, whereas the core and the backing layers absorb or desorb water vapor at a much slower rate. Properties concerning the adhesive film and the type of substrate used are available in the literature but still no data can be found for the wood-adhesive interface. A complete and satisfying microscopic interpretation of this region is not actually available in the literature, not only because of the complexity of the interface formation but also the difficulty to isolate and by the same way analyze it. The objective of this study was to investigate the wood-adhesive interface in EWF. The study investigated the wood-adhesive interface for EWF. The steady-state radial water vapor diffusion and the expansion coefficients were determined for the interface formed by the sugar maple (Acer saccharum Marsh.) substrate and cross-linked polyvinyl acetate adhesive (XPVAc). A diffusion cup was used for the determination of the steady state water vapor flow. The expansion coefficient was obtained by comparing the differences between the sample size for different conditions. The experimental technique was developed to enhance the accuracy of an actual predictive model of product performances. A comparison of the experimental results with those given in the literature showed a good fit. Engineered wood flooring strips had also been realized for the validation part. Sugar maple had the highest diffusion coefficient at 1.66 x 10-11 m2∙s-1 and the free film of XPVAc had the lowest at 4.18 x 10-12 m2∙s-1. As expected, the diffusion coefficient obtained for the wood-adhesive interface is slightly higher than that of pure XPVAc film but lower than that of solid wood at 5.73 x 10-12 m2∙s-1. The tangential coefficient of moisture expansion for the wood-adhesive interface was found to be 4 x 10-3 mm∙mm-1∙%-1 and 3 x 10-3 mm∙mm-1∙%-1 for the XPVAc. In the case of sugar maple, the tangential shrinkage coefficient at 3 x 10-3 mm∙mm-1∙%-1 was slightly lower than the tangential expansion coefficient at 4 x 10-3 mm∙mm-1∙%-1. A comparison of the experimental results, previous modeling results and improved model results are presented. The consideration of the interface effects did not have a significant influence on the hygromechanical distortion of engineered wood flooring. The determination of the diffusion coefficients confirmed the importance of the interface concerning the water vapor movement inside the composite material. However, improved model considering the interface effects was not closer to the experimental curve than the previous model without interfaces.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2014-2015 / De nos jours, les drones se présentent comme une nouvelle tendance dans le domaine de la télédétection civile grâce à leur capacité de combler plusieurs lacunes inhérentes aux plateformes conventionnelles. Les capteurs hyperspectraux embarqués sur ces systèmes figurent parmi les solutions en émergence et qui offrent de nouvelles opportunités en matière de cartographie de la surface terrestre. Cette solution se caractérise par l’acquisition des données à très hautes résolutions spectrale, spatiale et temporelle. Le présent travail vise à faire progresser les connaissances relatives à l'élaboration de cartographie des minéraux établie à partir d'images acquises à l'aide de cette solution. Il aborde notamment les problèmes liés aux distorsions inhérentes au processus d’acquisition des données et les méthodes permettant de les corriger. Il s’intéresse également à la conception d’une méthode de classification qui soit adaptée aux caractéristiques de ces données notamment en termes du grand volume et de la haute résolution spatiale. / Nowadays, unmanned aerial systems have become a new trend in the field of civilian remote sensing. These systems allow overcoming several shortcomings of conventional platforms. The hyperspectral sensors mounted on this type of platform are amongst the up and coming solutions that provide new opportunities for mapping land surface. This solution is characterized by the acquisition of data at very high spectral, spatial and temporal resolutions. The present work aims to advance knowledge about mineral mapping using images acquired with this solution. It particularly addresses issues related to the distortions of the data acquired from such a system and methods to correct them. It also focused on the conception of a classification method that is suited to the characteristics of these data particularly in terms of large volume and high spatial resolution.

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

Les rouilles des feuilles du peuplier appartenant au genre Melampsora sont considérées comme la maladie la plus importante du peuplier au niveau mondial. Lors de l’infection, les espèces appartenant au genre Melampsora sécrètent une panoplie de protéines effectrices afin de reprogrammer leur hôte dans un état de susceptibilité. Par contre, la reconnaissance par le système immunitaire végétal de certaines protéines effectrices, dites protéines d’avirulence, induit la réponse d’hypersensibilité, une forme de mort cellulaire programmée. Selon les modèles courants de coévolution entre un agent pathogène et son hôte, certains de ces effecteurs, en particulier ceux arborant une fonction d’avirulence, devraient présenter des signatures moléculaires témoignant d’une évolution accélérée. Dans cette thèse, les caractéristiques décrites ci-dessus ont été utilisées afin d’identifier des protéines impliquées au niveau de la pathogénicité des rouilles des feuilles du peuplier, visant comme objectif spécifique l’identification d’effecteurs potentiels. La première partie de cette thèse rapporte le développement d’une approche à multiple facettes afin de tirer profit des banques d’EST déjà disponibles, qui inclut la prédiction de protéines sécrétées à l’aide d’outils informatiques, la génomique comparative à des niveaux tant intra- qu’inter-spécifiques, ainsi que des tests de sélection positive. Il s’est avéré que les protéines sécrétées semblent soumises de façon plus importante à une évolution accélérée, et que la plupart de ces protéines sous pression de sélection positive possède un contenu riche en résidus Cys et sans similarité de séquence dans les banques de données internationales. La seconde partie de cette thèse présente les résultats d’un effort concerté visant la caractérisation du sécrétome entier de M. larici-populina en utilisant une annotation experte, la recherche de gènes sous pression de sélection positive, et différentes approches d’analyse des transcrits. Une portion élevée du sécrétome s’est avérée sous pression de sélection positive, et les caractéristiques énumérées ci-haut ont été observées de nouveau (protéines riches en Cys sans similarité de séquence). Parmi ces protéines, la majorité de celles possédant des évidences d’expression se sont avérées être exprimées spécifiquement in planta, avec une concentration dans la portion C-terminale des sites sous pression de sélection positive. L’immunolocalisation de certains candidats a permis de détecter la présence de ces protéines au niveau de l’haustorium, une première étape vers la caractérisation fonctionnelle de ces candidats. / Poplar leaf rusts belonging to the genus Melampsora are considered as the world’s most important disease of poplars. During infection, Melampsora species secrete a diverse set of effector proteins that aim to reprogram the host into a susceptible state. However, recognition of particular effector proteins by the plant immune system, so-called avirulence proteins, leads to induction of the hypersensitve response, a form of programmed cell death. Based on prevalent models of plant–pathogen coevolution, some of these effectors, notably those with avirulence functions, are predicted to exhibit molecular signatures of accelerated evolution. In this thesis, features described above were used to identify the pathogenicity determinants of poplar leaf rusts with the specific aim of identifying candidate effector proteins. The first part of this thesis includes the development of a multifaceted approach to take advantage of available EST libraries, and included computational prediction of secreted proteins, intra- and interspecific comparative genomics, and testing for the presence of positive selection. Accelerated evolution was found to act more importantly on secreted proteins, and most of those proteins under positive selection were shown to harbour a high number of Cys residues and to share no homology in international databases. The second part of this thesis presents the results of a collaborative effort to characterize the entire secretome of M. larici-populina using expert annotation, screening for positive selection, and transcript profiling approaches. A significant part of the secretome was found to be under positive selection, and commonalities described before were observed again (Cys-rich proteins with no homology in international databases). Most of those with transcript evidence were found to be specifically expressed in planta, and positively selected sites were concentrated in the C-terminal region, consistent with an effector function. As a first step toward a functional characterization, immunolocalization of selected candidates has revealed specific labeling of some proteins in the haustoria periphery.

Les produits de la forêt dans les applications architecturales ou décoratives extérieurs sont souvent défavorisés par leur durabilité limitée et la préservation de leur apparence. La demande pour des revêtements extérieurs pour le bois à haute durabilité, la technologie verte et les nouvelles règlementations environnementales en matière d’émission des COV (composés organiques volatils) poussent l'industrie à développer des nouvelles formulations de peintures à base d’eau qui possèdent des performances équivalentes ou supérieures à celles des peintures à base de solvant organique. En effet, ce projet a comme but l’amélioration de la durabilité du bois en usage extérieur en utilisant des revêtements nanocomposites à base d’eau qui contiennent des absorbeurs UV inorganiques à taille nanométrique. Des nanoparticules de ZnO et TiO2 modifiées en surface contre la dégradation photocatalitique ont été choisies afin d’être dispersées sous forme de poudre et sous forme de dispersions aqueuses dans une formulation commerciale à base d’eau de teinture acrylique latex fournie par Sico Ltd. Montréal – Akzo Nobel, Canada. La durabilité des teintures nanocomposites appliquées sur de l’épinette noire a été étudiée par le vieillissement accéléré. La dégradation des revêtements nanocomposites due au vieillissement artificiel a été déterminée par le changement de l’apparence (couleur et brillance), la perte en épaisseur, le changement de la température de la transition vitreuse (Tg) et le changement de propriétés mécaniques (l’adhérence, l’abrasion, dureté, module d’élasticité). Le développement des produits de photo-oxydation à la surface des revêtements vieillis a été démontré par la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier. La microscopie à force atomique a été employée pour visualiser la dégradation des surfaces de revêtements soumis au vieillissement artificiel afin d’établir leur mécanisme de dégradation. La qualité de la dispersion des nanoparticules dans les films nanocomposites ainsi que la tenue du film sur le substrat en bois ont été vérifiés par la microscopie électronique à balayage et à transmission. Les études thermiques effectuées par la calorimétrie différentielle à balayage et l’analyse thermogravimétrique ainsi que la perméabilité aux vapeurs d’eau ont servi à mieux caractériser les nouveaux revêtements nanocomposites. En conclusion, une protection efficace contre les UV est directement reliée à la dispersion homogène des nanoparticules dans le revêtement nanocomposite. La compatibilité avec la matrice acrylique de dispersant utilisée pour la prédispersion de nanoparticules et le type de modification à la surface de nanoparticules sont très importants pour prévenir l’agrégation des nanoparticules dans le revêtement sec. Finalement, une série de revêtements nanocomposites à haute performance a été sélectionnée. Les résultats obtenus confirment l’avantage de l’utilisation des absorbeurs inorganiques UV de taille nanométrique dans les revêtements extérieurs et par conséquent, de nombreuses possibilités de l’application de la nanotechnologie se sont ouvertes dans la reformulation des teintures à base d’eau destinées au bois. / The forest products designated to architectural or exterior decorative applications are often disadvantaged by their limited durability and appearance preservation. High performance exterior wood coatings demand, green technologies and the VOCs environmental legislations push industry to develop waterborne formulations that pose equivalent or superior performance as the solventborne ones. Consequently, the main objective of this project is to improve the exterior wood durability by using waterborne nanocomposite coatings that contain nanosized inorganic UV absorbers. Surface modified ZnO and TiO2 nanoparticles against photocatalytic choose to disperse under powder and water-based dispersions into a commercial waterborne acrylic stain formulation for deck from Sico Ltd. Montreal – Akzo Nobel, Canada. The durability of nanocomposite coatings supported by black spruce wood was studied by artificial aging. Nanocomposites coatings degradation was followed by appearance (gloss and color measurements), thickness, glass transition temperature (Tg) and mechanical properties (adhesion, abrasion, hardness and elastic modulus) changes. Photo-oxidation products growth on the degraded surface of aged wood coatings was monitorized by Fourier Transform - Infrared Spectroscopy. Atomic force microscopy was used to visualise the aged coatings degraded surface in order to establish their mechanism of degradation under artificial exposure. The nanoparticles dispersion quality in the dry nanocomposites films and also films adherence on the wood substrate were verified by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The thermal analysis (DSC and TGA) and water vapour permeability were employed for a better characterization of the new nanocomposite coatings. In conclusion, an efficient UV protection is directly connected with an homogeneous dispersion of the nanoparticles in nanocomposite coating. Dispersant compatibility that was used to predisperse the nanoparticles and modification type of nanoparticles are crucial in preventing nanoparticles agglomeration in the dry coating. Finally, a series of high performance nanocomposites coatings was selected. The obtained results confirm the advantage of using inorganic nanosized UV absorbers in exterior coatings and consequently various possibilities of nanotechnologies applications are open into reformulating waterborne coating for wood.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / La distribution géographique actuelle de la pruche de l'est (Tsuga canadensis L.) se situe au sud-est du Canada et longe les Appalaches aux États-Unis. Des efforts de développement de marqueurs d'ADN cytoplasmique ont été entrepris dans cette étude afin de vérifier si la diversité génétique de l'espèce était uniforme ou structurée, une information pertinente pour guider les efforts de conservation. Parmi sa distribution, soixante populations (n = 892) ont été échantillonnées. Aucun polymorphisme d'ADN mitochondrial n'a été détecté alors que sept marqueurs d'ADN chloroplastique se sont révélés polymorphes. La différenciation de populations était faible (GST = 0,020), possiblement en raison de l'homogénéisation par le flux pollinique durant l'Holocène. Néanmoins, des analyses spatiales ont décelé une structure significative entre l'est et l'ouest des Appalaches. On retrouve une plus grande différenciation de populations ainsi qu'une plus forte richesse allélique au sud-est des Appalaches, ce qui confère à cette région une priorité de conservation ex situ.

Les systèmes d’information géographique (SIG) sont largement utilisés pour représenter, gérer et analyser les données spatiales dans plusieurs disciplines incluant les géosciences, l’agriculture, la foresterie, la météorologie et l’océanographie. Néanmoins, malgré l’avancement récent des technologies des SIG, ils sont encore limités dans la représentation et la simulation des processus spatiotemporels. Ce travail de recherche définit le cadre théorique, conceptuel et applicatif qui vise à améliorer les méthodes de compréhension, de représentation et de simulation des processus dynamiques continus. Il vise plus précisément à améliorer les structures de données dans les SIG en développant une structure de données hiérarchique qui est la base d’un automate cellulaire capable de répondre aux principales caractéristiques de ces processus. L’exploration du potentiel des automates cellulaires pour simuler et représenter les processus dynamiques continus dans les SIG en respectant leur caractère irrégulier et hiérarchique fait l’objet de ce travail de recherche dans lequel une application dans le contexte hydrologique est mise en place. Nos objectifs spécifiques se résument dans 1) la construction d’une tessellation irrégulière et hiérarchique permettant de représenter les processus spatiotemporels et 2) la simulation de ces processus en utilisant un automate cellulaire opérant sur cette tessellation. Nous étudions la discrétisation de l’espace en tessellation irrégulière basée sur le diagramme de Voronoï et nous proposons une procédure de hiérarchisation de cette tessellation dans un objectif de représentation multi-échelle afin d’offrir une solution d’aide à la décision dans la gestion du territoire. Nous expliquons notre méthodologie et les algorithmes de sélection de données pour la génération de différents niveaux d’échelles spatiales. Un automate cellulaire non traditionnel est mis en place pour lequel nous définissons une grille à géométrie irrégulière de type Voronoï, des règles de transition spécifiques et un type particulier de voisinage orienté. Nous validons le fonctionnement de ce prototype dans le Bassin Expérimental de la Forêt Montmorency à Québec où des comparaisons sont possibles grâce à des données de débits d’eau mesurées in situ. / Geographic information systems (GIS) are widely used to represent, manage and analyse spatial data in many disciplines including geosciences, agriculture, forestry, meteorology and oceanography. However, despite recent advances in GIS technologies, they are still limited when it comes to representation and simulation of spatiotemporal processes. This research work, deals with a theoretical, conceptual and practical framework which aims to improve the representation of dynamic continuous processes. It aims especially to improve GIS capabilities by developing a CA based on a hierarchical irregular tessellation which is able to take into account the main characteristics of these processes. The exploration of the cellular automata potential to simulate and represent dynamic continuous processes regarding their irregular and hierarchic characteristics is the subject of this work where an application in the hydrologic field is established. Our specific objectives are 1) to build an irregular and hierarchic grid that can be used to represent spatiotemporal processes, 2) to simulate those processes with a cellular automata operating on this grid. We give details about the irregular geometric grid based on a Voronoï Diagram, the characteristics of a specific oriented neighbourhood and the transition rules that are governing the cells update. In addition, we discuss the hierarchical perspective of the build lattice that is essential for easy move between different spatial scales. We explain our methodology of data selection in order to generate the spatial levels of representation by demonstrating the used selection algorithms. This facilitates the representation of spatial dynamic phenomena and contributes to the better understanding of the complex behaviour of the whole system at different levels of details. We also present the data structures and general functioning of the whole simulation system. We finally, validate our framework by simulating the water flow process in a specific watershed in the region of Montmorency Forest of Quebec where in situ data are available. To validate our simulation results we compare them with measured data.

La présente thèse vise à augmenter la performance de revêtements UV-aqueux pour le bois, en utilisant la ressource forestière. Dans ce but, nous pensons remplacer les nanoparticules étudiées précédemment par de la cellulose nanocristalline (CNC), un produit canadien et québécois, issu de la forêt. Il existe plusieurs cas dans la littérature de composites de nanocellulose-thermoplastique, mais il y a peu d'études sur les revêtements renforcés par des CNC. L'un des aspects clés de la technologie des nanocomposites reste la dispersion des nanoparticules dans la matrice. Pour quantifier la qualité de la dispersion, des méthodes efficaces de caractérisation sont nécessaires. Dans cette thèse, deux nouvelles méthodes de caractérisation basées sur la microscopie à force atomique et la rétrodiffusion de la lumière laser (He-Ne 632,8 nm) sont appliquées pour caractériser ces revêtements nanocomposites. Une forte corrélation entre la nano-rugosité de surface du revêtement et la distribution angulaire de la lumière du laser rétrodiffusée a été constatée. L'objectif général de cette recherche est de développer des revêtements UV-aqueux renforcées par les nanoparticules pour les applications sur le bois, et d'étudier l'effet, principalement sur les propriétés d'usure, des revêtements composites. Les CNC ont été mélangées à la formulation de revêtements dans le but d'améliorer les propriétés mécaniques des revêtements secs. Les formulations de revêtements ont été pulvérisées sur des planches d'érable à sucre, qui ont été ensuite placées dans un four pour évaporer l'eau et cuire le revêtement par rayonnement UV. Les CNC ont été modifiées soit par les bromures d'ammonium quaternaire alkylés ou le chlorure d'acryloyle. Les propriétés mécaniques (résistances à l’abrasion et égratignure, la dureté et l’adhérence) ont été analysées et comparées à celles des vernis de référence sans nanoparticules. L'ajout de la CNC modifiée dans les revêtements UV-aqueux a entraîné une augmentation de 30-40% de la résistance à l'usure (abrasion et égratignure), sans perte d'apparence. Ces revêtements sur substrat de bois, avec et CNC ajoutée, ont été soumis à un vieillissement accéléré pendant 1200 h. Les résultats montrent que l’ajout de CNC dans les revêtements non seulement augmente les propriétés mécaniques, mais augmente également la stabilité de la couleur des bois ainsi peints. / This thesis is aimed to increase the performance of UV - waterborne coatings for wood, using the forest resources. For this purpose, we believe replacing nanoparticles studied previously by the cellulose nanocrystals (CNC), a Canadian and Quebec product from the forest. There are several instances in the literature of nanocellulose-thermoplastic composites, but there are few studies on coatings reinforced by CNC. One of the key aspects in the technology of nanocomposites remains the dispersion of the nanoparticles within the matrix. To quantify the dispersion, efficient methods of characterization are needed. In this thesis two new characterization methods based on atomic force microscopy and back scattering of laser light (He-Ne 632.8 nm) are applied to characterize such nanocomposite coatings. A strong correlation between surface nano-roughness of coatings and angular distribution of backscattered laser light was found. The overall objective of the research is to develop nanoparticles reinforced UV-water-based coatings for wood applications, and to study the effect mainly on wear properties of the final composite coatings. CNC were mixed to the coating formulation in order to improve the mechanical properties of the coatings. The coating formulations were sprayed on sugar maple boards, which were then placed in an oven to evaporate the water to finally be UV-cured. CNC was modified by either alkyl quaternary ammonium bromides or acryloyl chloride. The mechanical properties (abrasion and scratch resistances, hardness and adhesion) were analyzed and compared to the reference varnish without nanoparticles. The modified CNC addition in UV-water-based coatings results in a ca 30 - 40% increase in wear resistance (abrasion and scratch), without any loss of appearance. These coatings on wood substrate, with and without added CNC, were submitted to accelerated weathering during 1200 h. The results show that the addition of CNC to coatings not only increases mechanical properties but also increases color stability of coated wood.

Le scanner LiDAR est une technologie de plus en plus populaire auprès des ingénieurs, arpenteurs-géomètres, architectes et autres professionnels qui ont recours à la modélisation 3D dans le cadre de leur travail. L'intégration de ce capteur à un système de navigation (IMU + GNSS) permet de former un Système LiDAR Mobile (SLM). Les SLM ont été initialement développés pour des véhicules aéroportés, mais ont été plus récemment adaptés aux véhicules terrestres. Toutes les observations du SLM sont combinées pour former un nuage de points par géoréférencement direct. De manière à limiter la propagation des erreurs systématiques dues à l'assemblage de ces capteurs, un calibrage du système est nécessaire. Le calibrage d'un SLM implique la détermination des bras de levier et des angles de visée qui correspondent sommairement à la distance et à l'orientation entre le LiDAR et l'IMU. Le fabricant fournit habituellement des valeurs pour ces éléments, mais il est nécessaire de peaufiner ces valeurs qui sont propres à chaque système. Étant donné qu'il est impossible de déterminer précisément les angles de visée avec des mesures manuelles, les observations sur le terrain sont utilisées afin de les estimer (calibrage in situ). Un problème avec le calibrage in situ est que les observations GNSS introduisent des erreurs de plusieurs centimètres dans la solution, ce qui nuit au calibrage. Pour éliminer le recours aux observations GNSS, des méthodes alternatives de calibrage s'imposent. Le but de ce travail de recherche est d'instaurer une procédure de cueillette et de traitement des données acquises par un SLM en laboratoire de façon à développer une méthode de calibrage libre d'erreurs de positionnement GNSS. Cette méthode de calibrage doit permettre d'estimer les angles de visée et les bras de levier d'un SLM à partir des instruments et des infrastructures présentes au laboratoire de métrologie de l’Université Laval. / The LiDAR scanner is an increasingly popular technology for engineers, land surveyors, architects and other professionals who use 3D modeling as part of their work. The integration of this sensor with a navigation system (IMU + GNSS) makes it possible to form a Mobile LiDAR System (MLS). MLSs were originally developed for airborne vehicles, but were more recently adapted to land vehicles. All MLS observations are combined to form a point cloud by direct georeferencing. In order to limit the propagation of systematic errors due to the assembly of these sensors, it is necessary to properly calibrate the system. The calibration of an MLS involves the determination of the lever arms and boresight angles that correspond to the distance and orientation between the LiDAR and the IMU. The manufacturer usually provides values for these elements, but it is necessary to fine-tune these values that are unique to each system. Since it is impossible to accurately determine boresight angles with manual measurements, field observations are used to estimate them (in situ calibration). A problem with in situ calibration is that GNSS observations introduce errors of several centimeters into the solution, which is harmful for a proper calibration. In order to eliminate the need for GNSS observations, alternative methods of calibration are required. The aim of this research is to set up a procedure for the collection and processing of data acquired by an MLS in a laboratory in order to develop a calibration method free of GNSS positioning errors. This calibration method should allow estimation of the boresight angles and the lever arms of an MLS with the instruments and infrastructures inside the metrology laboratory of Laval University.

La coupe à rétention de bouquets est un type de coupe à rétention variable visant à atténuer l'impact de la coupe totale sur la diversité biologique et sur la qualité visuelle des paysages. Puisque l'utilisation des types de coupe associés à l'aménagement écosystémique est encore récente au Québec, très peu d'études ont été réalisées afin d'en vérifier l'impact réel sur les écosystèmes forestiers. La présente étude vise à déterminer si les bouquets réussissent à préserver des attributs qui sont perdus lors de coupes traditionnelles en comparant la structure et les communautés de plantes de sous-bois retrouvées dans ces deux milieux. Nos résultats indiquent que la diversité végétale des deux milieux est semblable. Cependant, l'approche par traits fonctionnels montre que la tolérance à l'ombre semble jouer un rôle significatif dans la répartition des espèces entre les deux environnements. À court terme, la coupe à rétention de bouquet devrait également préserver une plus grande quantité de bois mort qu'une coupe avec protection de la régénération et des sols (CPRS), ce qui pourrait avoir des effets bénéfiques à long terme pour le maintien de la biodiversité.