Pour réduire l’impact environnemental d’un bâtiment, l’intégration de l’analyse du cycle de vie (ACV) en phase de conception peut s’effectuer selon deux approches : par l’utilisation d’un outil simplifié, tel qu’Athena, par les professionnels de la construction, ou par la collaboration d’un analyste en ACV en utilisant un outil plus complexe, tel que SimaPro. L'objectif du projet est d'évaluer les forces et les limites de ces outils pour l’analyse de bâtiments en bois innovants au Canada. Les résultats sont basés sur une étude de cas : un immeuble à bureaux de six étages avec une structure en bois lamellé-collé hors norme au moment de la construction. Pour Athena, plus de flexibilité est souhaitable, incluant un contrôle des cycles d’entretien des matériaux et l’ajout du degré d’incertitude des résultats. SimaPro offre plus de flexibilité et de transparence, mais une meilleure représentation des matériaux de construction dans le contexte canadien serait nécessaire. / To reduce the environmental impact of a building, integration of life cycle assessment (LCA) during design phase can follow two approaches: use of a simplified tool, such as Athena, by construction professionals, or use of a more complex tool, such as SimaPro, in collaboration with an LCA analyst. The objective of the project is to evaluate the strengths and limitations of these tools when analysing innovative timber buildings in Canada. The results are based on a case study: a six-storey office building with glulam structure that was outside prescriptive standard at time of construction. For Athena, possible improvements include more flexibility, including a better control over the maintenance cycles of materials, as well as more information regarding the uncertainty of the results. SimaPro offers more flexibility and transparency. However, more processes representing building materials in the Canadian context would be necessary.

Quatre axes de recherche ont été étudiés dans ce doctorat afin de répondre à un objectif global: avoir une meilleure compréhension des mécanismes de dégradation de lambris d'un bâtiment en bois. Le premier axe a été imaginé dans le but d'élaborer de bonnes pratiques d'utilisation des méthodes de vieillissement. Les dégradations issues de quatre expositions ont été caractérisées par des analyses de spectroscopie infrarouge avec transformée de Fourier (IR-FT) et colorimétrie. Une interprétation originale des modifications de couleur observées sur les échantillons a permis de formuler des recommandations sur les bonnes pratiques d’utilisation de ces méthodes. De plus, ces connaissances ont permis de choisir les expositions les plus adaptées pour répondre aux questions scientifiques élaborées dans cette thèse. Le deuxième axe de ce doctorat s'est porté sur l'étude fondamentale de la photodégradation d'un bois par l'utilisation de la spectroscopie Raman. L’étude des contributions obtenues suite à l'analyse Raman des échantillons n’a pas permis d’obtenir de nouvelles informations sur les modifications chimiques que subit le bois suite à la photodégradation. Cette technique n’a pas été retenue pour étudier la dégradation du bois. Cependant, la sensibilité de l'appareil à la fluorescence a permis d'identifier un nouveau mécanisme de dégradation de la lignine. La sensibilité des carbones α et β à la photodégradation a pu être mise en évidence ainsi que la résistance de la liaison carbone-carbone 5-5’. Le troisième axe de ce projet s'est intéressé au développement d'une méthode prenant en compte les interactions pouvant exister entre photodégradation et dégradation biologique. Une échelle visuelle a été créée afin de suivre la colonisation d’échantillons de bois protégés avec un fini semi-translucide par deux fungi. Il est apparu que la photodégradation favorise la colonisation de deux fungi à tâches noires : Aureobasidium pullulans et Epicoccum nigrum. Les analyses par spectroscopie Infrarouge n’ont pas permis de mettre en évidence les mécanismes par lesquels les fungi prennent avantage de la photodégradation pour coloniser les échantillons. La présence de bulles dans le feuil de peinture a pu être mise en évidence à l’aide d’observations microscopiques. Après photodégradation ces bulles forment des zones de faible résistance entrainant la colonisation des fungi notamment par l’utilisation de structures fongiques telles qu’un transpressorium. La photodégradation et la dégradation biologique entrainent une diminution de l’adhérence du fini. Le dernier axe de ce projet de doctorat s'est intéressé à identifier le rôle de l’agent de coalescence, de la méthode d’application et d’une étape de sablage sur les propriétés du revêtement et sur la qualité et la morphologie du film. La capacité de la peinture à dégazer, le temps de séchage et la température minimale de formation de film (TMFF) ont été reliée aux propriétés de l’agent de coalescence. La brillance ainsi que la topographie de la surface de l’échantillon ont été ramenées à la qualité du fini. L’utilisation d’un agent de coalescence hydrophobe a mené aux meilleurs résultats. Globalement, les résultats obtenus ont permis d'identifier des fragilités et la résistance d’un fini acrylique en fonction : (i) de sa formulation, (ii) de la qualité du feuil sec, (iii) et de son exposition au vieillissement. Il a été possible de répondre aux objectifs spécifiques déterminés dans ce doctorat par la réalisation des quatre axes de recherche. L'ensemble des informations obtenues a permis de mieux comprendre les mécanismes et les causes impliqués dans la perte de performance d'une protection d’un lambris de bâtiments en bois. / Four lines of research have been studied in this manuscript in order to answer at the goal of this PhD: having a better understanding of the degradation mechanisms of wood siding building. The first line was designed to provide recommendations regarding good practice for effective use of the different weathering methods. Sample degradation was characterised with FTIR and colorimetric analysis. An original interpretation of color modifications observed on samples allowed recommendations to be provided. In addition, suitable exposures were chosen for each line of research. The second line of this PhD was about a fundamental study of wood photodegradation by using a Raman spectrophotometer. Interpretation of Raman contribution did not provide new relevant information on chemical modification underwent by the wood due to the photodegradation. Thus, this technique was not used to further study the degradation of wood. However, the sensitivity of this device to fluorescence has led to the identification of a new mechanism of lignin degradation. The sensitivity of α and β carbons to photodegradation has been demonstrated as well as the strength of the 5-5 carbon-carbon bond. The third line of this project was concerned with the development of a method taking into account the interactions that may exist between photodegradation and biological degradation. A visual scale was created in order to monitor the colonisation of samples coated with a clear protection. It was found that the photodegradation promotes the colonisation by two black stain fungi: Aureobasidium pullulans and Epicoccum nigrum. Infrared analyses did not reveal the mechanisms by which fungi take advantage of photodegradation to colonize the samples. The presence of bubbles in the paint finish was demonstrated by microscopic observations. After photodegradation, these bubbles form weak points for colonization by fungi through the protective layer. The use of structures such as a transpressorium has been highlighted. Photodegradation and biological degradation leads to a decrease of coating adhesion. The last line of this doctoral project was to identify the influence of the coalescing agent, the application method and a sanding step onto the paint properties and the quality and morphology of the film. The ability of the paint to degas, the curing time and the minimal film formation temperature (MFFT) were linked with the properties of the coalescing agent. Gloss as well as topography of the coating surface were characterized in order to qualify the coating quality. The use of a hydrophobic agent showed the best results concerning the parameters studied. Overall, the results obtained throughout the PhD allowed the identification of fragilities and weaknesses of an acrylic finish based on (i) its formulation, (ii) the quality of the dry finish, (iii) and its exposure to weathering. Specific goals determined in this PhD have been addressed. The whole of the information obtained helps to better understand of the mechanisms and causes involved in the loss of performance of a wood protection of a wood siding building.

Les modèles 3D sont de plus en plus utilisés dans des domaines aussi variés que les divertissements, les jeux vidéo ou les applications à caractère professionnels comme l'architecture ou l'ingénierie. Ils servent tout aussi bien à la visualisation, comme supports de présentation ou comme outils d'analyse. Dans le domaine particulier des sciences de la Terre, les modèles géologiques tridimensionnels sont également largement exploités tant pour l'analyse que pour la visualisation des structures géologiques du sous-sol. Cependant, le processus de modélisation géologique 3D, de l'analyse des données à la construction du modèle 3D, est complexe et peut être long, cela peut nécessiter plusieurs heures à plusieurs jours. Il requiert une excellente expertise en géologie et la connaissance de logiciels hautement spécialisés. Par ailleurs, l'exploitation des modèles géologiques développés selon les processus conventionnels peut s'avérer délicate car ils n'ont pas toujours été construits spécifiquement pour les besoins des applications. Cette thèse présente une utilisation spécifique des systèmes experts pour assister les concepteurs de modèles géologiques 3D. De précédents travaux ont montré que les systèmes experts peuvent prendre en charge les étapes de la construction 3D stricto-sensu. La procédure proposée montre qu'un système expert peut analyser différentes sources de données, en particulier les coupes géologiques, afin d'en extraire les informations nécessaires à l'élaboration du schéma de construction du modèle 3D. Le système expert est ainsi en mesure d'intervenir à tous les niveaux de la modélisation : analyse des données, préparation de la construction 3D et construction 3D. L'emploi d'un système expert tout au long des étapes de modélisation 3D constitue le premier aspect novateur de cette thèse. Cette procédure de modélisation s'appuie sur de nouveaux concepts de contextes de modélisation, contextes géologiques et contextes applicatifs nécessaires à l'acquisition des connaissances nécessaires au système expert. Le contexte de modélisation offre des informations générales tandis que les contextes géologiques fournissent des informations sur les objets et propriétés géologiques susceptibles d'être rencontrés dans la zone d'étude. Enfin, l'identification du contexte applicatif dans lequel sera exploité le modèle géologique dès le début du projet permet de faciliter l'exploitation du modèle géologique pour son application ultérieure. La définition et l'utilisation des contextes représentent la seconde contribution de cette thèse. L'emploi conjugué d'un système expert et des contextes facilitent l'interaction entre les modèles géologiques et les applications qui les exploitent en fournissant une solution intégrée prenant en compte les contraintes et les besoins de la géologie et des applications utilisatrices. Cette intégration constitue la troisième contribution de cette thèse. La mise au point d'un prototype a permis de tester la procédure développée dans cette thèse. Ce prototype est constitué d'une soixantaine de règles, de quinze contextes géologiques relatifs aux structures d'origine glaciaire et de six contextes applicatifs liés à la modélisation hydrogéologique. Il permet, en une vingtaine de minutes, d'analyser et d'exploiter certaines sources de données et d'informations, en particulier les coupes géologiques, et de construire un modèle 3D de qualité comparable à un modèle construit manuellement par les experts. Grâce à l'aide de la Commission Géologique du Canada à Québec, nous avons pu mettre en oeuvre et expérimenter ce prototype sur le site de l'esker saint-Mathieu-Berry, Abitibi (Québec). L'analyse critique de cette expérience et des résultats obtenus ont permis d'établir plusieurs axes de recherche pour de futurs travaux.

Le développement de produits en bois transformés et ayant de la valeur ajoutée présente une occasion importante de bénéficier des ressources naturelles canadiennes pour l'industrie des produits en bois. Optimiser l’emploi de la ressource de la forêt par l'amélioration des traitements est une bonne manière d’ajouter une valeur ajoutée aux produits en bois. Nos objectifs ont visé le marché des produits d'application de plancher par un procédé approprié de modification du bois de mauvaise qualité. La combinaison de l'imprégnation, de la nanotechnologie et de l’utilisation de produits chimiques est une approche prometteuse pour améliorer les propriétés du bois telles que la dureté, la résistance à l'abrasion et la stabilité dimensionnelle. L'application de la nanotechnologie dans ce projet a fourni une nouvelle méthodologie pour développer des produits à valeur ajoutée pour l'industrie des produits en bois. Les nanocomposites en bois et polymère ont été préparés à partir du bois massif de peuplier (Populus tremuloides), de la résine hydrosoluble de type mélamine-urée-formaldéhyde (MUF), et de nanoargiles de silicates d'aluminium, appelées ‘montmorillonites’. Des nanoargiles hydrophiles et hydrophobes de montmorillonite ont été ajoutés aux MUF. La dispersion des nanoargiles est d’importance cruciale pour maximiser l'avantage de cet ajout de nanoparticules. À cette fin, les nanoargiles de montmorillonite ont été broyées et rectifiés avec un moulin à billes avant d'être mélangés à de la résine MUF et imprégnées dans le bois. Le bois a été imprégné de résine MUF, qui a polymérisé in situ dans certaines conditions. L'influence des nanoparticules de montmorillonite sur le comportement du bois suite au traitement avec de la résine MUF et les propriétés de visco-élasticité ont été étudiées par la calorimétrie à balayage différentiel (DSC) et l'analyse de DMTA (analyse thermique mécanique dynamique). Des améliorations significatives des propriétés physiques et mécaniques, telles que la dureté, la résistance à l'abrasion et le module d'élasticité (MOE) ont été obtenues pour les spécimens imprégnés de mélanges de résine MUF et de résines nanoargile-MUF. Des améliorations significatives de résistance à l'eau et de stabilité dimensionnelle ont été obtenues pour le bois traité par nanorenfort/MUF. L'efficacité antigonflante (ASE) a été améliorée de 63.3% à 125.6% pour le bois traité par nanorenfort/MUF. L'interactions à l’interface et la morphologie entre les nanorenforts, le MUF et le bois sur les propriétés physiques et mécaniques des nanocomposites en bois ont été étudiées en utilisant la spectroscopie des électrons de rayon-X, la microscopie électronique à balayage (SEM), la microscopie électronique de transmission (TEM), la microscopie à force atomique (AFM) et les méthodes de microanalyse de sonde électronique (EPMA). Les propriétés améliorées des bois ont pu être attribuées aux propriétés inhérentes aussi bien qu’à au meilleures interactions à l’interface du bois, de la MUF et des nanoparticules. Le traitement de moulin à billes a favorisé la dispersion des nanorenforts dans le bois, mais a décomposé les groupes fonctionnels sur la surface des nanoargiles hydrophobes, ce qui a été nuisible pour la liaison entre le nanorenfort et la matrice de MUF. Suite à l’acquisition d’images de la microsonde de fluorescence de rayons-X, les images de la distribution d’aluminium, élément uniquement présent dans l’argile, ont été analysées à l’aide du logiciel Wincell. En comparant ces images et les micrographies de microscopie conventionnelle à rayons-X, il a été constaté que les renforts de montmorillonite sont distribués de façon non-homogène dans la lamelle moyenne, la lamelle moyenne composée, la paroi primaire et le mur secondaire. Ces éléments fonctionnent comme des filtres qui ont capturé les nanoparticules de montmorillonite dans les régions amorphes c’est-à-dire non – cristallines de la paroi cellulaire. On a aussi observé l'adhérence entre la montmorillonite et la résine MUF par microscopie AFM. On a constaté que les groupes fonctionnels à la surface des montmorillonites hydrophobes jouent un rôle important de comptabilisation entre la montmorillonite nanoargile et la résine MUF, ce qui exerce une influence forte sur les propriétés physique et mécaniques des nanocomposites en bois/ nanoargile/MUF. / The development of value-added wood products from low-quality resource through innovative technology presents an excellent opportunity to maximize the value from the forest resource and thus contributes to the global competitiveness of the wood industry in Canada. To combine nanotechnology with chemical impregnation technique becomes particularly appealing to improve some value-added wood attributes such as wood surface hardness, abrasion resistance and dimensional stability. The combination of nanotechnology with the traditional impregnation technique has provided a new approach to improve the wood quality attributes of critical importance to value-added applications. In this study, wood polymer nanocomposites were prepared from solid aspen (Populus tremuloides) wood, water-soluble melamine-urea-formaldehyde (MUF) resin, and montmorillonite aluminium silicate nanoclays. Both hydrophilic and hydrophobic montmorillonite nanoclays were introduced to the system. The dispersion of nanoclay is crucial for completely utilizing the concept of nanoparticles. To do so, the montmorillonite nanoclays were ground with a ball-mill before being mixed with MUF resin and impregnated into the aspen wood. The wood samples were impregnated with resin, which polymerized in situ under specific conditions. The influence of the montmorillonite nanoparticles on the curing behaviour of MUF resin and visco-elasticity properties were investigated using differential scanning calorimetry (DSC) and dynamical mechanical thermal analysis (DMTA). Significant improvements in wood physical and mechanical properties, such as surface hardness, abrasion resistance, modulus of elasticity (MOE) were observed for the specimens impregnated with MUF resin and nanoclay-MUF resin mixtures. Significant improvements in water repellence and dimensional stabilities were also found for the nanofiller/MUF treated wood. The antiswelling efficiency (ASE) was improved from 63.3% to 125.6% for the nanofiller/MUF treated wood. This study also examined the influence of the interphase interactions and morphology between the nanofillers, MUF and wood on the physical and mechanical properties of the resulting wood-polymer nanocomposites using X-ray electron spectroscopy, scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), atomic force microscope (AFM) and electron probe micro-analysis (EPMA). The improved wood properties could be ascribed to inherent properties as well as better interphase interactions between the wood, MUF and nanofillers. Ball-mill treatment favoured the dispersion of the nanofillers into the wood, but broke down functional groups on the hydrophobic nanoclay surface, which was detrimental for the bonding between the nanofiller and MUF matrix. The montmorillonite nanoclay coverage rate on the nanofiller/MUF wood nanocomposite surface was further investigated using the Wincell software analysis of the images of aluminium distribution. By duplicatine the image of aluminium distribution to the part was observed, it was found that the distribution of montmorillonite nanoclay looks like a network along the layer of ML (middle lamella), M (compound middle lamella), P (primary wall), S1 (secondary wall 1). These parts function like a sieve which captured the montmorillonite nanoparticles in the amorphous substance. The adhesion between montmorillonite and MUF resin was observed with AFM. It was confirmed that the functional groups of the organophilic montmorillonites play an important role on the compatibility between montmorillonite nanoclay and MUF resin, have strong influence on the physical/mechanical properties of the nanoclay/MUF wood nanocomposites.

Dans les pays en voie de développement, les agriculteurs sont très dépendants des arbres pour offrir une grande diversité de produits tels que des outils, de la nourriture, des médicaments, du bois de chauffage et de construction. Les arbres offrent ainsi un grand potentiel socioéconomique et environnemental pour les paysans. Par contre, malgré leurs usages multiples, les arbres fruitiers semblent être une des cultures ayant le moins d'incidence dans le revenu familial depuis la crise du café des années 1980, dans les Hauts-Plateaux de l'Ouest du Cameroun. Nous nous sommes demandé quelles étaient les principales contraintes et opportunités des paysans pour l'intégration et l'entretien des arbres fruitiers dans leurs systèmes de culture afin de connaître les aspects à favoriser pour augmenter le revenu des paysans à l'aide des arbres fruitiers en systèmes agroforestiers. Pour ce faire, nous avons entrepris une méthodologie participative. Un premier groupe de discussion avec les délégués d'arrondissement, des chefs de poste et quelques paysans clés nous a permis d'identifier les dix villages où la recherche a eu lieu afin d'obtenir une vision globale de l'état des arbres fruitiers dans le département de la Menoua. Dans chaque village, un groupe de discussion ainsi que des enquêtes auprès des agriculteurs étaient planifiés, pour connaître les caractéristiques de l'exploitation agricole et du ménage. Les résultats nous permettent de décrire les caractéristiques des systèmes agrisylvicoles dans la Menoua, les produits et services fournis par les arbres et leurs apports socioéconomiques. Les arbres fruitiers les plus importants économiquement parlant dans la Menoua sont l'avocatier, le colatier et le safoutier. Les arbres fruitiers sont utiles aux paysans, comme nourriture dans les champs ainsi que dans la pharmacopée traditionnelle et ils peuvent combler jusqu'à 20% du revenu des ménages de la Menoua. Les fruitiers pourraient donc être une option favorable à la diversification des revenus des paysans pour le développement socio-économique de la région de l'Ouest du Cameroun.

Cette étude, menée dans une plantation de pins blancs (Pinus strobus L.) et d'épinettes blanches (Picea glauca) à la forêt de recherche de Petawawa (Ontario, Canada), avait pour objectif de déterminer les impacts à moyen terme (20 ans) du scalpage, de la fertilisation, de l'application d'un phytocide et des essences forestières sur les réserves et la stabilité du carbone du sol. Vingt ans après traitement, le scalpage a réduit significativement le contenu en carbone dans l'horizon organique. Cette diminution s'accompagnait d'une augmentation significative de la proportion de carbone labile même si le contenu en carbone labile restait finalement inférieur sur les parcelles scalpées. Dans le sol minéral, la fertilisation a pu améliorer la reconstitution des réserves de carbone des parcelles scalpées. Une diminution du contenu en carbone du sol minéral a été observée avec l'application du phytocide. Les essences forestières n'ont eu aucun effet sur le contenu en carbone.

La popularité de la certification forestière est croissante à l'échelle mondiale. Les superficies certifiées ne cessent de grimper. Simultanément, la capacité des États à gérer adéquatement les ressources forestières est questionnée. En plus, les ressources gouvernementales disponibles pour le contrôle des pratiques décroissent de jour en jour. La certification apparaît alors comme un élément de solution pour la gestion des forêts. La certification est un processus volontaire et transparent visant à évaluer la qualité d'un aménagement forestier selon des exigences prédéterminées. Elle est mise en oeuvre par l'industrie forestière. Au Québec, trois normes sont en usage : la Forest Stewardship Council, la Sustainable Forestry Initiative et la norme CSA/Z809. Dans cette recherche, nous avons analysé ces nonnes dans la perspective d'un système de gouvernance. Le concept de gouvernance renvoie à une gestion coopérative par les acteurs concernés par un domaine d'activité. Dans le domaine forestier, ces acteurs proviennent de la société civile, du gouvernement et de l'industrie de la transformation de la matière ligneuse. L'objectif principal de cette recherche est de démontrer comment la certification forestière agit en tant que système de gouvernance dans le contexte des forêts publiques québécoises. Pour ce faire, nous avons privilégié une approche qualitative. Plus précisément, la cueillette de données s'est fait à l'aide d'un sondage, d'entrevues et d'analyses documentaires. Les résultats démontrent que dans le contexte québécois, la certification ne représente pas un système de gouvernance autonome. Néanmoins, elle influence et modifie la gestion des forêts publiques à divers titres. Particulièrement aux plans de la participation des acteurs et de la performance environnementale, les entreprises certifiées se démarquent. Cependant, le fonctionnement parallèle de la certification et du régime forestier présente des lacunes en termes d'efficacité et d'imputabilité. Une impartition de certaines activités de l'État pounait optimiser la qualité de l'aménagement forestier durable. La certification forestière représente un outil de gestion complémentaire au système traditionnel. Elle ne possède pas les attributs nécessaires à un système de gouvernance autonome qui pounait prendre le relais du régime forestier public au plan des opérations tenitoriales.

L’étude des champignons endophytes, ainsi que celle des autres composants du microbiote des plantes, a fortement bénéficié du développement des techniques de séquençage à haut débit à la fin des années 2000. Ces progrès technologiques ont notamment permis la popularisation du métabarcoding, une approche servant à identifier les composants de la biodiversité et d’étudier leur distribution au sein d’échantillons environnementaux grâce à leur contenu en ADN. L’abondance des données produites, ainsi que la standardisation de la préparation des échantillons permises par ces techniques de séquençage ont modifié en profondeur la perception de l’ampleur de la diversité fongique. Cependant, les préceptes de l’endophytologie fongique restent majoritairement dictés par les études basées sur les mises en culture bien qu’elles ne parviennent, comme l’ont démontré les études moléculaires, qu’à récolter une partie de la diversité fongique. Les techniques de séquençage à haut débit ne sont pas sans biais elles aussi puisqu’elles tendent à majorer les estimations de la biodiversité même avec les analyses les plus poussées. Les objectifs principaux de cette thèse étaient tout d’abord de développer une approche analytique rigoureuse afin d’estimer de façon conservatrice la biodiversité associée aux données issues du pyroséquençage 454; puis, de développer une meilleure compréhension de la structure de l’endomycobiote des arbres en milieu forestier tout en remettant en question les conclusions des études basées sur les mises en culture. La surestimation de la biodiversité est essentiellement liée à la conservation de séquences erronées qui participent à la formation du nombre important de singletons et doubletons généralement observés avec les techniques de séquençage à haut débit. Trois sources d’erreurs prédominent: la formation de chimères, la substitution de nucléotides lors de l’amplification et les erreurs de séquençage. Nous avons posé l’hypothèse que la sélection d’un sous fragment du code-barres moléculaire fongique, basée sur des propriétés particulières, pourrait si ce n’est identifier formellement ces séquences comme erronées, du moins limiter leur effet sur l’estimation de la biodiversité. Le fragment que nous avons considéré se compose du résidu de la petite sous-unité ribosomique (pSSU) situé à la suite de l’amorce ITS1F, et de l’espaceur transcrit interne 1 (ITS1). Nous avons montré qu’utiliser ce fragment pour analyser les données permet d’améliorer la sensibilité de la détection des chimères. La substitution de nucléotides ainsi que les erreurs de séquençage sont des phénomènes rares, et les séquences erronées sont donc faiblement représentées et relativement similaires à des séquences réelles et abondantes. Nous avons donc posé l’hypothèse qu’inclure le pSSU, dont la variabilité est plus faible que celle de l’ITS1, puisse étouffer l’impact de ces erreurs. Les séquences potentiellement erronées ont été regroupées avec les séquences réelles et abondantes dont elles déviaient, permettant ainsi de réduire la formation des singletons et des doubletons. Suite à cela, nous avons donc développé une méthode afin d’extraire directement le fragment pSSU-ITS1 des amplicons du code-barres fongique. À partir de l’endomycobiote d’un unique sapin baumier que nous avons analysé afin d’évaluer notre traitement de données dans notre premier chapitre, nous avons observé qu’utiliser le fragment pSSU-ITS1 en lieu et place de seulement l’ITS1 n’affecte pas les conclusions sur la structure de la communauté des champignons endophytes. Bien qu’il faille le considérer dans le cadre d’un échantillonnage limité, nous avons évalué, semble-t-il pour la première fois, l’ampleur de la diversité des champignons endophytes recueillis dans un arbre à un moment donné et extrapolé cette richesse à 2 536 ± 73 mOTUs. Nous avons confirmé dans notre second chapitre que les champignons endophytes présentent une certaine spécificité de tissu puisque l’endomycobiote des branches de sapins baumiers se divise selon le type de tissu considéré plutôt que de former une entité ubiquitaire uniformément répartie dans l’ensemble des branches. Enfin, dans notre dernier chapitre, nous avons montré que les mécanismes impliqués dans la colonisation de la plante hôte par les champignons endophytes se révèlent d’une complexité et d’une dynamique plus importantes que le processus d’accumulation passive suggéré par les études basées sur les mises en culture: les quatre dernières cohortes d’aiguilles de sapins baumiers que nous avons étudiées présentaient une diversité relativement conservée, mais des communautés différentes. / As for the studies of other members of the plant microbiota, fungal endophytology has vastly benefited from the development of High Throughput Sequencing techniques in the late 2000s. This technological progress has notably allowed for the popularization of metabarcoding, i.e. a DNA-based approach to identify biodiversity components from environmental samples and study the community composition and distribution. The massive production of data, and the standardization in the sample preparations associated with such methods, have deeply modified the perception of the extent of the fungal biodiversity. Yet fungal endophytology precepts remain largely inherited from culture-dependent methods which have been shown to yield a more fractioned portion of the biodiversity than the molecular-based approach, as many fungi are not amenable to standard culturing. HTS techniques are not without drawbacks either as they tend to inflate the biodiversity estimates even with state of the art analysis. The main goals of this thesis were first to develop a more rigorous approach to analyse data obtained from 454 pyrosequencing, one of the original HTS techniques, in order to estimate conservatively the biodiversity; and then to develop a better understanding of the structure of forest trees endomycobiota and challenge earlier conclusions based on culture-dependent methods. Inflation of the biodiversity is mostly due to remaining undetected erroneous sequences partially forming the large number of singletons and doubletons generally observed with HTS based studies. Three sources of error are significant: PCR chimeras, PCR single base substitutions, and sequencing error. Here we hypothesized that the selection of a sub-region of the fungal barcode displaying particular characteristics might, if not formally assess erroneous sequences as such, at least limit their impact on the estimation of the diversity. We thus considered a fragment composed of the partial ribosomal small sub-unit immediately following the ITS1F primer in addition of the ITS1 sub-locus (pSSU-ITS1). We showed that basing the analysis on the pSSU-ITS1 fragment enhances the sensitivity of chimera detection. As PCR single base substitutions and sequencing errors remain rare events, spurious sequences are rare too and somewhat similar to true abundant sequences. We hypothesized that the presence of the pSSU, whose variability is lower than that of the ITS1 sub-locus, might buffer these errors. Putative rare spurious sequences were grouped with the true abundant sequences they deviated from, thus reducing the proportion of singletons and doubletons. We then developed an approach to readily extract this pSSU-ITS1 fragment from fungal ITS amplicons. We observed from the endomycobiota of a single balsam fir that we produced to test our data treatment in the first chapter that considering the pSSU-ITS1 fragment did not alter the conclusions on the structure of the fungal endophytic community from ITS1 analysis. While it has to be considered with appropriate reservations due to the limited sampling, we also estimated, for the first time to the best of our knowledge, the extent of the fungal endophyte biodiversity harboured by a single tree at a precise time with an extrapolation of 2 536 ± 73 mOTUs. In the second chapter on the endomycobiota present in the different tissue types of balsam fir branches, we confirm that some tissue specificity is exhibited by fungal endophytes as our results suggest that the aerial endomycobiota of balsam fir trees might be fractioned in distinct communities depending on the tissue types. Finally, in the third chapter, we reveal that the mechanisms of colonization of the host plant by fungal endophytes might be more complex and dynamic that the suggested passive accumulation hinted by culture-dependent methods. The last four cohorts of needles from balsam fir sampled displayed relatively similar diversities, but harboured distinct communities.

Sur la carte forestière traditionnelle du Québec, les frontières entre les peuplements sont représentées par des lignes, les estimations du volume ligneux proviennent de regroupements des échantillons de terrain (p-e) et sont assignées aux strates forestières, qui sont considérées comme homogènes pour les attributs cartographiés. L’objectif général de cette recherche est d’explorer comment la complémentarité de différentes méthodes peuvent permettre de mieux caractériser les frontières entre les peuplements, les strates forestières et les estimations du volume ligneux et ce, en fusionnant les informations de la carte et des p-e. Le contraste et le contexte spatial des frontières sont quantifiés, tout comme le contexte des peuplements. Ces aspects sont complémentaires et ils permettent de détecter les secteurs du territoire où l’identification des frontières serait plus facile. Il existe une relation statistiquement significative entre le contraste des variables examinées et la probabilité d’existence d’une frontière. D’autres frontières sont identifiées à partir des p-e. Elles correspondent aux groupes de p-e semblables ainsi qu’aux discontinuités spatiales des variables. Les deux types de frontières coïncident lorsque les différences par rapport au voisinage sont intenses. Quant aux estimations du volume ligneux, les modèles de régression arborescente forment des groupes de p-e dont la variabilité est inférieure à celle des groupes définis par la méthode actuelle utilisée au Québec. Les strates forestières auxquelles ces estimations sont associées sont caractérisées en fonction de la concordance carte/p-e, aux échelles locale et du voisinage. Pour certaines strates, la concordance locale est élevée, tandis que celle du voisinage est faible et vice-versa. La concordance locale peut être attribuée au degré d’homogénéité interne des strates et à la représentativité des p-e, tandis que la concordance avec le voisinage rend compte de l’incertitude positionnelle des p-e, des frontières et/ou des conditions structurales de ces dernières. Finalement, la fusion des frontières cartographiques et de terrain peut se faire sur le plan des connaissances, étant données les différences de résolution spatiale et du degré de généralisation des deux cartes. De façon générale, les méthodes employées dans cette thèse permettent de mieux caractériser la carte forestière et ses éléments améliorant l’estimation locale du volume ligneux. / In the traditional forest maps in Quebec, sharp lines represent stand boundaries, forest strata are considered equally concordant in relation to field/cartographic attributes and the woody volume estimations issue from successive regrouping of field plots. The general objective of this research is to explore how different methods can be combined to characterize stand boundaries, forest strata and woody volume estimations, from geomatic and ecological points of view, by map and field information fusion. In order to qualify boundaries, their contrast and spatial contexts are quantified. The integration of these aspects allows the detection of forest sectors where boundary identification could be easiest. A significant relationship exists among the contrast of examined variables with the existence probability of boundaries. Other boundaries are identified from the field plots. These ones correspond to homogeneous plot clusters and to strong spatial discontinuities in the field variables. The two boundary types coincide spatially when neighbourhood differences are intense. The woody volume boundaries are, in this scale, spatially dependent on forest and topographic boundaries. Regression trees are used for grouping field plots considering minimum volume variability. The most effective tree model is associated with field variables. The groups formed with this method present less spatial variability in comparison with the plot groups presently used in Quebec. The forest strata are qualified by their accord map/plot level. For many forest strata the local accord is high while the neighbourhood accord is low. The local accord is attributed to internal strata homogeneity and/or the fact that plots poorly represent the forest stratum. The neighbourhood accord is associated with positional uncertainty of field samples, of boundaries or both. Finally, in order to permit cartographic and field boundary fusion at the element level, the resolution of heterogeneity between field and forest map data must be addressed first. The spatial resolution and semantic ecological significance of cartographic units are the most important of these heterogeneities.

La coloration du bois pendant le séchage diminue la qualité et la valeur du produit fini, augmente les coûts de production et diminue le rendement matière. C’est un processus complexe qui est difficile à prédire. Le développement d'un modèle de changement de couleur du bois en cours de séchage peut donc favoriser l’économie de temps et de matière première. Deux séries de six essais ont été effectuées dans cette étude sur l’aubier du bouleau à papier et de l'érable à sucre afin de mesurer le changement de couleur du bois pendant un séchage conventionnel à trois niveaux différents de température sèche (40, 60 et 80°C) et deux niveaux de dépression au thermomètre humide (4 et 15°C). Les données de ces essais ont conduit au développement de modèles statistiques du changement de l’indice de clarté L* pour chaque espèce, séparément pour la surface et l’intérieur du bois, en utilisant des modèles de régression mixte avec la planche considérée comme effet aléatoire. Deux types de modèles ont été développés, soit en considérant les trois températures sèches (40, 60 et 80°C) d’une part, et les deux températures les plus élevées seulement (60 et 80°C) d’autre part. Finalement, les modèles statistiques furent combinés à un modèle existant de transfert de masse et de chaleur (DRYTEK) afin de simuler les changements de couleur pour tout autre programme spécifique de séchage à moyenne température. Les paramètres du modèle numérique de transfert de masse et de chaleur ont été mesurés préalablement pour les deux espèces. Les modèles statistiques et les modèles intégrés de changement de couleur furent enfin validés en réalisant pour chaque espèce un essai indépendant de séchage à une température sèche de 70°C et à une dépression au thermomètre humide de 10°C. Les résultats des essais de mesure de couleur aux températures de 60 et 80°C montrent que les valeurs de L* des deux espèces à l’intérieur de la planche diminuent rapidement avec une diminution de la teneur en humidité (M) jusqu’au point de saturation des fibres. Par la suite, les valeurs de L* diminuent lentement jusqu'à 15 - 25% M où celles-ci peuvent même commencer à augmenter. Le changement de couleur du bois à 40°C est très faible ou inexistant. Les valeurs de L* à la surface de la planche diminuent également de façon substantielle avec la diminution de la teneur en humidité, exception faite à 40°C. Pour l’ensemble de l’épaisseur du bois, plus élevée est la température de séchage, plus grande est la diminution des valeurs de L*. Réciproquement, plus forte est la dépression au thermomètre humide, plus faible est le changement de couleur à une température sèche donnée. Les composantes a* et b* montrent un comportement similaire à L* par rapport aux variations de la température de séchage et de la dépression au thermomètre humide. Par contre, les valeurs de a* et b* augmentent avec la teneur en humidité au lieu de diminuer. La comparaison des valeurs de L* obtenues des modèles statistiques de prévision avec les valeurs de L* mesurées expérimentalement à partir des essais de validation montre une très forte similarité des deux types de résultats dans le cas de l'érable de sucre. Pour le bouleau à papier, un écart important est observé entre les valeurs prédites et mesurées au-dessus du point de saturation des fibres. La relation teneur en humidité-potentiel hydrique mesurée expérimentalement montre que le potentiel hydrique augmente avec la température à une teneur en humidité donnée. Pour les deux espèces, un plateau caractéristique est observé dans la gamme de potentiels hydriques entre -2000 et -6000 J kg-1. Tel que prévu, la conductivité hydrique effective augmente avec le contenu d'humidité et la température, et elle est plus élevée en direction radiale qu’en direction tangentielle. Le coefficient de transfert convectif de masse augmente avec la température de séchage à une dépression au thermomètre humide donnée, alors qu’il diminue avec la dépression au thermomètre humide à une température de séchage donnée. Finalement, la comparaison des mesures de changement de couleur au cours des essais de validation avec les valeurs simulées à partir des modèles statistiques combinés au modèle de transfert de masse et de chaleur montre une évolution des valeurs de L* très similaire dans le cas de l’érable à sucre. À l’instar des modèles statistiques, un écart important existe entre les deux types de résultats pour le bouleau à papier dans la première partie du séchage. / Wood discoloration during drying is diminishing quality and value of end product, increasing production costs and decreasing yield. Wood discoloration during drying is a complex process which is difficult to predict. The development of a wood color model can save material and time by simulating color changes for any specific drying conditions. A set of six experiments were performed in this study on paper birch and sugar maple sapwood to measure wood color changes during conventional drying at three different levels of dry-bulb temperature (40, 60 and 80˚C) and two levels of wet-bulb depression (4 and 15˚C). Statistical wood color models for lightness L* were proposed for each species, both for the wood surface and through the board thickness, to predict the wood color changes during conventional drying using mixed regression models with the board sample taken as the random effect. Three temperature (3T) (40, 60 and 80˚C) and two temperature (2T) (60 and 80˚C) models were developed. Finally, the statistical wood color models were integrated into an existing heat and mass transfer numerical model (DRYTEK) in order to simulate, for any conventional dynamic wood drying schedule, wood color changes on the surface and through the board thickness. The numerical model parameters (moisture content-water potential relationship, effective water conductivity, convective mass transfer coefficient) were experimentally determined for paper birch and sugar maple at the three drying temperatures. Both types of wood color predictive models were then validated by means of an independent drying run conducted at the dry-bulb temperature of 70°C and the wet-bulb depression of 10oC. The results of the wood color measurement tests show that at the dry-bulb temperatures of 60 and 80˚C, the L* values of both species below the surface decrease rapidly with a decrease of the moisture content (M) from the green state to the fiber saturation point. Then, the L* values decrease slowly until about 15 - 25% M where they may even start to increase. Wood color changes at 40˚C were found very small, either positive or negative. The L* values at the surface also decrease as the moisture content decreases and, except for the temperature of 40oC, the changes in color increase with the drying temperature. In general, the higher is the dry-bulb temperature, the greater is the decrease of the L* values through the board thickness. Conversely, the higher is the wet-bulb depression at a given dry-bulb temperature, the smaller are the color changes. The color components a* and b* follow a similar behavior as L* with respect to drying temperature and wet bulb depression. However, contrarily to the L* values, the a* and b* values increase with a decrease of M. The comparison of the predicted L* values obtained from the statistical models with the experimental L* values obtained from the validation tests shows a very good agreement between both types of results in the case of sugar maple. For paper birch, a fairly large discrepancy is observed during the first part of drying between predicted and experimental results but a better agreement is found at the end of drying. The results of the moisture content-water potential relationship determination show that the water potential increases with temperature at a given moisture content. A characteristic plateau was found in the water potential range of -2,000 and -6,000 J kg-1. As expected, the effective water conductivity increases with moisture content and temperature and it is higher in the radial direction than in the tangential direction. The convective mass transfer coefficient increases with dry-bulb temperature at a given wet-bulb depression, whereas it decreases with an increase of web-bulb depression at a given dry-bulb temperature. Finally, the comparison of the wood color measurements during the validation tests on paper birch and sugar maple with the wood color values simulated with the integrated statistical/numerical models shows a very good agreement between both types of results in the case of sugar maple. As it was observed for the statistical models, the fit was poorer in the case of paper birch, especially above the fiber saturation point where the initial moisture content seems to be an important factor in the color changes behavior of wood during drying.