Le déclin graduel de l'abondance de bois mort sur les parterres de coupes au cours du dernier siècle aurait possiblement réduit la capacité de Picea glauca à se régénérer d'elle-même dans la sapinière boréale. L'enrichissement combiné à une préparation de terrain est considéré comme une approche sylvicole pouvant augmenter le stocking de P. glauca. Notre dispositif comportait 12 blocs complets en tiroirs divisés. Des plants de P. glauca et P. mariana ont été mis en terre dans trois types de microsites: i) mise en terre dans l'humus; ii) mise en terre dans le sol minéral avec perturbation minimale de l'humus ; et iii) mise en terre dans un microsite préparé mécaniquement à l'aide d'une taupe forestière. Nos résultats suggèrent que P. glauca peut s'établir avec succès dans un enrichissement en sapinière boréale, sans avoir recours à la préparation de terrain.

La détérioration de la qualité de la nourriture affecte la performance biologique des insectes. Ce facteur pourrait être un moteur évolutif qui amène les insectes à entrer dans des processus adaptatifs à court terme. Les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l’épinette (TBE) altèrent considérablement la qualité nutritionnelle des hôtes. Lors d’une infestation qui s’étend sur plusieurs années, le manque de nourriture et sa mauvaise qualité exercent une pression de sélection importante sur les populations. Sous ces conditions, on peut penser que certaines stratégies adaptatives sont sélectionnées qui permettent à la TBE de persister dans l’environnement. Ces stratégies sont intimement liées à des traits de vie, tels que la fécondité, la survie et le poids des chrysalides ainsi qu’à la durée de vie. La présente étude a pour objectif d’étudier le potentiel d’adaptation de la TBE soumise à un stress nutritionnel en analysant particulièrement les traits associés à l’histoire de vie. Une colonie de tordeuses des bourgeons de l’épinette a été élevée sous deux types de régimes alimentaires artificiels (une diète témoin et une autre induisant un stress en sucres et en azote) pendant trois générations successives. Les variables mesurées étaient : la mortalité, le temps de développement, la fécondité, le poids des chrysalides, le taux de croissance, et la fertilité. Les résultats montrent qu’il y a effectivement une pression de sélection. La forte mortalité causée par le stress alimentaire fait en sorte que les insectes les mieux adaptés ont le potentiel de se reproduire. En moyenne les femelles résiduelles sont plus lourdes et donc la fécondité moyenne est plus élevée dans la dernière génération. Les résultats montrent une forte variabilité additive en ce qui concerne la fécondité, la fertilité des œufs et le temps de développement, et une plus faible au niveau du poids des chrysalides. Il semble que les stratégies évolutives qui sont sélectionnées via le stress alimentaire chez la tordeuse des bourgeons de l’épinette soient particulièrement liées au temps de développement, à la fécondité, au taux de croissance et au poids des chrysalides. Les différences de performances biologiques entre les sexes indiquent une distorsion en faveur des mâles. Ce facteur pourrait stimuler la dispersion des mâles vers des zones où les ressources alimentaires seraient plus abondantes. L’ensemble des résultats obtenus démontre de façon évidente que la TBE possède une importante capacité d’adaptation et d’évolution en fonction de la qualité du régime alimentaire de l’insecte. / Deterioration in food quality can affect insect performance. This factor could be an evolutionary engine that forces insects to go through short-term adaptive processes. Outbreaks of spruce budworm (Choristoneura fumiferana (Clem.)) significantly affect the quantity and quality of food that is provided by host trees. This phenomenon exerts a strong selection pressure on the population, especially when there is a shortage of food or when food is of poor quality. Thus, various adaptive strategies can be selected for so the species can persist in the environment. These strategies are closely linked to life-history traits such as fecundity, survival, pupal mass and developmental time. The present study investigated the potential for adaptation in the spruce budworm, which had been subjected to nutritional stress, by analyzing particular features that are associated with life-history traits. A colony of spruce budworm larvae was reared on two kinds of artificial diet over three generations (control versus a stress diet with low sugar and high nitrogen contents). The variables that were considered included developmental time, fecundity, pupal mass, growth rate and fertility. Our results showed that a selection pressure was indeed being exerted; the high mortality produced by the stress diet resulted in females having higher pupal mass and fecundity in the last generation. The results revealed high additive variability for fertility, fecundity and developmental time, and a lower additive variability for pupal mass. It appeared that the evolutionary strategies of spruce budworm selected for under diet stress are related to developmental time, fecundity, growth rate, pupal mass. Differences in biological performance between the sexes indicate a bias in favour of males. This factor could stimulate dispersal of males to other locations where resources are more abundant. The overall results clearly showed that this insect has high adaptability and evolutionary potential when food quality affects its biological performance. This phenomenon should be further considered in studies of population dynamics.

Depuis janvier 2016, le nouveau C.p.c. a été adopté et certaines modifications auront des impacts sur la pratique des experts. Désormais, « le rapport de l’expert tient lieu de son témoignage » (art. 293 C.p.c). Ainsi, les experts ne seront plus toujours en mesure d’apporter en Cour des précisions orales pour motiver leur opinion professionnelle. L’objectif visé par cette recherche est de contribuer à une plus grande force probante des expertises de bornage réalisées par les arpenteurs-géomètres en effectuant une analyse comparative entre les attentes des tribunaux et la pratique actuelle des arpenteurs-géomètres, évaluée via un sondage. L’extrant principal de la recherche est une liste de critères favorisant une plus grande force probante d’un rapport de bornage. De plus, cette recherche vise à établir un bilan de la pratique actuelle des expertises de bornage par les arpenteurs-géomètres et à en identifier les principales lacunes.

Les objectifs étaient d’évaluer l’impact de l’origine du peuplement sur la qualité des sciages, le rendement MSR et les propriétés mécaniques du bois d’épinette noire et de décrire la variabilité des propriétés mécaniques et physiques à tous les niveaux de structuration de la variance. Les résultats indiquent qu’un pourcentage semblable des pièces se trouve dans les classes de qualité No.2 ou meilleures dans les peuplements originaires de coupes, mais ce pourcentage est de 20% inférieur au peuplement originaire de feu. Les peuplements originaires de coupes ont un rendement MSR similaire à ceux des peuplements naturels, mais le peuplement issu de coupe partielle a plus de sciages dans les classes MSR inférieures à cause de ses propriétés mécaniques inférieures. Pour les propriétés considérées, la variabilité inter-peuplement est inférieure à la variabilité intra-peuplement. À l’intérieur des peuplements, la variance inter-arbre du MOE et MOR est inférieure à la variance intra-arbre. Les peuplements à structure plus irrégulière, i.e. avec des distributions en DHP plus importantes ont la variation inter-arbre des propriétés mécaniques plus importante que les autres peuplements. / The objectives of this project were to evaluate the effects of stand origin on lumber grade yield, MSR yield and bending properties and to describe the variability of wood mechanical and physical properties at different hierarchical levels in black spruce. The results indicate that a similar percentage of lumber pieces are graded as No.2 and better in logged stands, but this percentage is 20% lower than in burned stand. The MSR grades yield in logged stands is similar to that from natural stands but partial-cut origin stand has less lumber in superior MSR class due to lower bending properties. For all properties studied the between stands variance is much less important than within stand variance. Moreover, inter-tree variance component of MOE and MOR are lower than intra-tree variance. The stands that showed a more important DBH variance and asymmetrical competition present more important inter-tree variance in wood mechanical properties.

Dans l’est du Canada, les engins forestiers sont fortement sollicités dans des conditions météorologiques et géographiques extrêmes. Une telle utilisation engendre une usure rapide. Lors de bris, des pièces sont remplacées et, inévitablement, l’ensemble de la machine doit être renouvelé pour assurer une continuité des opérations de l’entreprise. Dans un tel contexte, il est difficile d’établir avec précision à quel moment il est plus judicieux de remplacer la machine plutôt que de la réparer. Une mauvaise décision peut avoir des conséquences financières sérieuses pour une entreprise, habituellement dirigée par un entrepreneur forestier. Des études ont établi que la plupart des entrepreneurs forestiers disposent d’outils peu sophistiqués pour déterminer le moment de remplacement de la machinerie et dans la plupart des cas, ils utilisent seulement leur expérience personnelle.Les travaux entrepris visent à combler cette lacune. Dans un premier temps, on compare les caractéristiques des modèles de décision de remplacement trouvés dans la littérature avec les pratiques de gestion des entrepreneurs forestiers telles que rapportées par les sondages du PREfoRT. Ensuite, un modèle de remplacement adapté au contexte de l’entrepreneur forestier dans l’est du Canada est développé et finalement testé avec des données fournies par un groupe d’experts. Le modèle développé utilise des périodes d’analyse mensuelles, un fonds de roulement, l’utilisation variable décroissante et un taux de rendement minimum acceptable diffèrent du taux d’emprunt, permettant ainsi l’analyse de différentes options de financement.

L’arbre en ville offre plusieurs bienfaits, et ce, même s’il est souvent confronté à des conditions de vie difficiles. Au cours des années, la foresterie urbaine a suscité plusieurs travaux de recherches. Ce projet visait à faire un recensement des publications scientifiques de recherche en foresterie urbaine, à faire l’état de la situation des municipalités en matière de foresterie urbaine et à identifier les besoins de recherche en foresterie urbaine des municipalités canadiennes de 5 000 habitants et plus. Le premier objectif a été réalisé en utilisant plusieurs bases de données d’articles scientifiques et des mots clefs en foresterie urbaine. Un sondage pancanadien a permis de réaliser les deux autres objectifs. Le recensement que nous avons effectué des publications en foresterie urbaine depuis 1800 a montré, comme pour les publications scientifiques en général, mais de façon encore plus marquée, un accroissement de leur nombre ces dernières années. Ce recensement a aussi permis de révéler que les préoccupations de recherche touchent surtout l’effet des arbres sur la santé humaine et la qualité de l’air. L’identification des besoins de recherche réalisée auprès des responsables des espaces verts a permis de constater qu’il y avait toujours place pour la recherche dans ce domaine. Les municipalités veulent connaître, entre autres, quelles espèces d’arbres sont adaptées à l’environnement urbain, quel est l’effet des arbres sur le ruissellement des eaux de pluie et sur la santé humaine. Nous avons aussi constaté qu’il y avait un manque de transfert de connaissances entre les chercheurs et les responsables d’espaces verts ou que les recherches menées ne répondent pas aux besoins exprimés par les répondants. Le présent mémoire a permis de mieux cerner les besoins de recherche des municipalités canadiennes et permettra aux chercheurs de mieux définir les priorités de recherche en foresterie urbaine. / Trees in urban areas provide many benefits, even though they often face difficult living conditions. Over the years, these issues have led to various research projects. The aim of this project was to conduct a census of urban forestry scientific publications research, to present a portrait of the situation of municipalities in terms of urban forestry, and to identify the urban forestry research needs of Canadian municipalities of 5000 inhabitants or more. The first objective was achieved by using several databases of scientific articles and keywords in urban forestry. A national survey enabled us to achieve the other two goals. The census we conducted concerning urban forestry publications since 1800 showed, as in the scientific literature in general but even more significantly for our topic, an increase in their number in recent years. The census also revealed that the research concerns were mainly about the effects of trees on human health and air quality. The identification of research needs that we conducted with managers of green spaces showed that there was still room for research in this area. Municipalities want to know, among other things, which tree species are adapted to the urban environment, what are the effects of trees on water runoff, on human health and on urban infrastructures. Moreover, we found that there was a lack of knowledge transfer between researchers and managers of green spaces and that the researches conducted do not meet the expressed expectations of theirs. This work has helped to identify the research needs of Canadian municipalities and will allow researchers to better define research priorities in urban forestry.

La martre d'Amérique {Martes americana) a été l'objet de nombreuses préoccupations chez les biologistes de la conservation, vu sa réputation de spécialiste peuplements matures et surannés en forêt boréale. Cependant, des études récentes ont remis en question cette réputation en démontrant une fréquentation régulière de peuplements plus jeunes par cette espèce. Néanmoins, l'utilisation réelle des divers types de peuplements demeure méconnue. J'ai étudié les mouvements de la martre d'Amérique en fonction des caractéristiques structurelles de la forêt et de l'activité locale des proies à la Forêt Montmorency, Québec. Au cours des hivers 2004 et 2005, j'ai suivi à pied et géoréférencé par GPS 34 pistes de martre totalisant de 57 km, ainsi que toutes les pistes de proies et les accès sous-nivéaux croisés par les pistes de martre. La sinuosité des mouvements de la martre était associée positivement à la quantité locale de pistes d'écureuils (Tamiasciurus hudsonicus) et de lièvres (Lepus americanus), indépendamment du type de peuplement. Les mouvements sinueux de la martre étaient associés à de fréquentes visites des accès sous-nivéaux, particulièrement à fine échelle (résolution de 10 m vs. 20 - 50 m). Après avoir tenu compte du nombre de pistes de proies, la sinuosité des mouvements de martre était peu ou pas associée au type de peuplement. Ces résultats réaffirment l'idée que la Martre d'Amérique peut s'accommoder d'une certaine diversité d'âges de peuplements en sapinière boréale humide, pourvu qu'un nombre suffisant de proies s'y retrouve. / American Marten (Martes americana) has long preoccupied wildlife conservationists, given its reputation as an old-growth forest specialist. However, recent work showing marten's presence in a variety of forested landscapes has led scientists to reconsider the latter reputation. Despite this, forest stand use by marten remains little understood. I studied the movements of the American marten in relation with the structural characteristics of the forest and local prey activity, at the Montmorency Research Forest, Québec, Canada. In the winters of 2004 and 2005, I followed and monitored by GPS 34 tracks of martens for a total length of 57 km, and recorded ail prey tracks and sub-nivean accesses crossed by the marten tracks. Marten movements were more tortuous in the presence of high track counts of squirrel (Tamiasciurus hudsonicus) and snowshoe hare (Lepus americanus), independently of forest structure. Tortuous marten movements were associated with frequent visits of sub-nivean accesses, particularly at fine spatial scale (10 m vs. 20 - 50 m resolution). After accounting for prey activity, marten movement patterns were seldom associated to stand type. These results support the idea that American martens can occur in a variety of forest stand ages, as long as prey activity is high.

L’épinette noire Picea mariana est une essence abondamment exploitée au Québec pour la qualité de son bois de charpente. Sa transformation par les scieries génère, en conséquence, d’énormes volumes d’écorces résiduelles. Dans un objectif de transformation de la ressource et de conception de produits et systèmes innovants, ce projet de doctorat a permis de développer un procédé de conversion de la biomasse forestière pour la valorisation complète de l’écorce de l’épinette noire, en utilisant des solvants respectueux de l’environnement. Ce procédé intègre deux types d’extractions différentes : l’hydrodistillation et l’extraction à l’eau chaude. Ainsi il produit simultanément trois extraits naturels, l’huile essentielle et l’hydrolat capturant la fragrance de l’épinette et l’extrait aqueux brut riche en polyphénols antioxydants. L’élucidation de la composition chimique de l’huile essentielle et de l’hydrolat d’écorce de l’épinette noire a mis en évidence plus de cinquante composés volatils et aromatiques appartenant à la famille des terpénoïdes. De plus, la fragrance de l’huile essentielle est très différente de celle produite industriellement à partir des aiguilles. Elle pourrait ainsi constituer un nouveau produit pour les secteurs de la parfumerie et des arômes. L’extrait brut aqueux, quant à lui, est riche en polyphénols antioxydants, en tanins et en sucres. Les composés phénoliques de faibles masses moléculaires appartiennent majoritairement à la famille des stilbènes dont les trans-isorhapontine, trans-resvératrol, trans-picéide et transastringine. Deux nouvelles molécules ont également été découvertes dans cet extrait : deux stéréoisomères de stilbènes, appelés picéasides O et P. Dans le but de récupérer ces molécules d’intérêt en plus grande quantité, une optimisation de l’extraction aqueuse a été réalisée pour établir les meilleurs paramètres d’extraction. La température 80 °C et le ratio écorce/eau 50 mg/mL ont été déterminés comme étant les paramètres les plus efficaces pour enrichir l’extrait aqueux en polyphénols d’intérêt, grâce à une approche statistique impliquant la chimiométrie. Ainsi, trois produits à haute valeur ajoutée sont disponibles à partir de l’écorce de l’épinette noire. Mais le plus pertinent au niveau industriel, c’est qu’ils peuvent être extraits simultanément via le procédé intégré dont le développement a permis de valider les rendements et les compositions chimiques tout en garantissant la disponibilité des écorces résiduelles pour la combustion. Ce projet de doctorat permet d’offrir une solution de gestion efficace des coproduits de transformation du bois par le biais d’un procédé vert produisant trois produits naturels à haute valeur ajoutée. Les extraits riches en polyphénols constitueraient de nouveaux ingrédients naturels potentiels pour les secteurs cosmétiques et de santé nutrition, en tant qu’actifs pour la peau ou compléments alimentaires antioxydants. De plus, les molécules d’intérêt thérapeutique comme le resvératrol et ses dérivés identifiés dans l’extrait aqueux seraient de bons candidats pour l’industrie pharmaceutique. Enfin, l’huile essentielle et l’hydrolat pourraient enrichir la palette du parfumeur ou être employés en tant qu’arômes. / The transformation of black spruce Picea mariana, abundantly operated for the quality of its lumber in Quebec, generates huge volumes of residual bark in sawmills. With the objective of transforming the resource and designing innovative products and systems, this doctoral project has developed a process for converting forest biomass through the complete conversion of black spruce bark, using eco-friendly solvents. This process incorporating two different types of extractions (hydrodistillation and hot water extraction) simultaneously produces three natural extracts, the essential oil and hydrosol capturing the fragrance of black spruce and the hot water extract enriched with antioxidant polyphenols. The elucidation of the chemical composition of black spruce bark essential oil and hydrosol has revealed more than fifty volatile and aromatic compounds belonging to the terpenoid family. In addition, the fragrance of the essential oil is very different from the one produced industrially from the needles. It could thus constitute a new product for the perfume and aroma sectors. The aqueous crude extract, on the other hand, is rich in antioxidant polyphenols, tannins and sugars. Phenolic compounds of low molecular weight mainly belong to the stilbene family, including trans-isorhapontin, trans-resveratrol, trans-piceide and trans-astringin. Two new molecules have also been discovered in this extract: two stereoisomers of stilbene, called piceasides O and P. In order to optimally recover these molecules of interest, an optimization of the hot water extraction has made it possible to highlight the best extraction parameters. Thanks to a statistical approach involving chemometrics, the temperature 80 °C and the bark/water ratio 50 mg/mL were determined to be the most effective parameters for enriching the aqueous extract with polyphenols of interest. Thus, three high value-added products are extractable from the bark of black spruce. But the most interesting at an industrial level is that they can be extracted simultaneously via the integrated process whose development has validated the yields and chemical compositions while ensuring the availability of residual bark for combustion. This doctoral project offers a solution for an efficient management of co-products of wood processing through a green process, producing three natural products with high added value. The cosmetic and health nutrition sectors, constantly in search of new natural ingredients, may be interested in marketing these extracts as skin actives or as antioxidant dietary supplements. Molecules of therapeutic interest such as resveratrol and its derivatives identified in the aqueous extract could also be used by the pharmaceutical industry. Essential oil and hydrosol could enrich the perfumer's palette or be used as aromas.

Au Québec, la forêt couvre 761 100 km2. Pour assurer la pérennité de cette ressource naturelle, une gestion durable et concertée, ainsi qu’une connaissance fine de celle-ci sont indispensables. Ainsi, le Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs (MFFP) mène des inventaires forestiers périodiques pour caractériser les peuplements écoforestiers. Durant ces inventaires, les attributs forestiers, tels le volume marchand brut (VMB), sont calculés. Les outils de télédétection sont aussi utilisés pour améliorer la qualité des inventaires. Ils offrent l’avantage de fournir des données de haute résolution, acquises de manière objective, répétable, à grande échelle, et à partir desquelles les attributs forestiers peuvent être estimés. Le MFFP a entrepris une acquisition provinciale de données lidar afin d’améliorer la caractérisation du territoire forestier. La recherche de modèles plus exacts et précis pour prédire les attributs forestiers à partir du lidar constitue une problématique d’actualité chez les intervenants forestiers. L’objectif de cette thèse est l’amélioration de l’estimation du VMB des sapinières au Québec à partir du lidar. Son originalité repose sur l’analyse des effets de quatre facteurs sur la modélisation du VMB, à savoir : le paramétrage du capteur lidar, la mortalité présente dans les placettes-échantillons, la variabilité des conditions de croissance entre différents sites d’étude et le décalage temporel observé entre la période d’inventaire et de survol du lidar. Une sélection des meilleures variables explicatives a d’abord été effectuée. Une méthodologie a ensuite été développée pour inclure les effets des facteurs dans les modèles de VMB. Les résultats ont indiqué que : 1) pour un site d’étude donné, la hauteur moyenne des premiers retours, le pourcentage de retours en dessous de 2 m et l’indice de rugosité de surface de la canopée sont les meilleures variables explicatives du modèle (pseudo-R2 = 0.91, racine de l'erreur quadratique moyenne, REQM = 27.8 m3 ha−1). À plus grande échelle (ex.: paysage), la combinaison optimale de variables explicatives comprend la hauteur moyenne des premiers retours, le pourcentage de retours au-dessus de 2 m et l’écart-type de la hauteur des premiers retours au-dessus de 2 m (pseudo-R2 = 0.75, REMQ = 33.0 m3 ha−1). 2) la hauteur moyenne et la répartition spatiale des premiers retours dans le nuage de points ont un effet sur la précision des modèles. L’inclusion de ces paramètres dans une fonction de variance permet de modéliser l’hétéroscédasticité des résidus et de mieux estimer l’incertitude (REMQ = 3.7 m3 ha-1 multiplié par la fonction de variance versus 28.0 m3 ha- 1 sans la fonction). 3) la présence d’arbres morts dans les placettes-échantillons augmente l'erreur de prédiction des modèles. Des cimes délimitées sur un modèle de hauteur de canopée peuvent être classées selon le statut de l’arbre (mort/vivant) à l’aide de variables descriptives de la distribution d’intensité des retours. L’élimination des retours associés aux arbres morts, avant l’étape de modélisation, permet d’améliorer les prédictions. Par exemple, dans un contexte où le niveau de mortalité observé est inférieur à 33%, la REMQ a diminué de 31.3 m3 ha-1 à 27.7 m3 ha-1 tandis que le pseudo-R2 a augmenté de 0.88 à 0.90. 4) les conditions de croissance des arbres peuvent varier le long d’un gradient du bioclimat. Cette variabilité ainsi que le décalage temporel observé entre la période d’inventaire et de survol du lidar, ont un effet sur l’exactitude des modèles. L’application d’un modèle spécifique à un site d’étude vers un autre site d’étude peut conduire à des prédictions biaisées. L’inclusion d’un coefficient aléatoire d’ajustement de la hauteur par site (indicateur de la variabilité intersites) ainsi que d’une fonction d’ajustement de la croissance (pour tenir compte du décalage temporel) permettent d’améliorer les prédictions (pseudo-R2 = 0.86 versus 0.75, REMQ = 24.1 m3 ha-1 versus 33.1 m3 ha-1). Le remplacement du coefficient aléatoire par une variable du bioclimat, fournit des prédictions semblables (pseudo-R2 = 0.86, REMQ ≤ 24.3 m3 ha-1). Le gradient du bioclimat pourrait affecter la structure des peuplements notamment en modifiant le rapport hauteur-diamètre des arbres. Cette thèse confirme l’aptitude du lidar à caractériser le volume marchand brut des sapinières au Québec. L’analyse de facteurs influençant la modélisation du VMB a amélioré l’exactitude et la précision des modèles. Ceci permet notamment d’établir des cartes de VMB plus fiables pour les intervenants forestiers. / In Quebec, forests cover an area of 761,100 km2. To ensure the sustainability of this natural resource, improved knowledge and informed management are important. The Quebec Ministry of Forests, Wildlife and Parks (MFFP) conducts forest inventories periodically to characterize the structure of forest stands. During these inventories, forest attributes such as timber merchantable volume (MV) are calculated. Remote sensing tools are also used to enhance the quality of the inventories. They offer the advantage of providing large scale, sequential high-resolution data, from which forest attributes can be estimated. The MFFP also started the provincial acquisition of lidar data to improve forest characterization. There is a need to develop more accurate and precise models to predict forest attributes using lidar data for forest users. The aim of this research is to improve lidar-based models to predict the MV of balsam firs in Quebec. The originality of this investigation lies in the analysis of the effects of four factors on the MV modelling. These are the lidar parameterization, the mortality in the sample plots, the variability of growth conditions and the temporal discrepancy between the field inventory period and the lidar survey. A search of the best explanatory variables was first made. A methodology was then developed to include the effects of the factors in the MV models. The results have shown that: 1) for a given study site, the average height of first returns, the percentage of first returns below 2 m and the canopy surface roughness index are the best explanatory variables of the model (pseudo-R2 = 0.91, root mean squared error RMSE = 27.8 m3 ha−1). At a large scale (eg.: landscape), the best subset of explanatory variables is the average height of first returns above 2 m, the percentage of first returns above 2 m and the standard deviation of height of first returns above 2 m (pseudo-R2 = 0.75, RMSE = 33.0 m3 ha−1). 2) The average height and the spatial distribution of first returns have an effect on the models’ precision. Including these parameters in a variance function enables to model the residual heteroscedasticity, and consequently, better estimate uncertainty (RMSE = 3.7 m3 ha-1 multiplied by the function of variance versus 28.0 m3 ha-1 without the function). 3) the presence of dead trees in plots increases the models’ prediction errors. Tree crowns delineated on a canopy height model can be classified according to the tree status (live/dead) when using variables describing the intensity distribution of returns. The removal of returns associated with dead trees prior to the modelling phase improves the predictions. For example, in a context where the observed mortality is less than 33%, the overall RMSE therefore decreased from 31.3 m3 ha-1 to 27.7 m3 ha-1 while the pseudo-R2 increased from 0.88 to 0.90. 4) the growing conditions of trees can vary along a bioclimatic gradient. This variability, along with the temporal discrepancy observed between the field inventory and the lidar survey, have an effect on the model accuracy. Applying a site-specific model from one study site to another can lead to biased predictions. The addition of a canopy height random coefficient (describing the site variability), and a growth function (accounting for the growth during the temporal discrepancy) improves the predictions (pseudo-R2 = 0.86 versus 0.75, RMSE = 24.1 m3 ha-1 versus 33.1 m3 ha-1). Replacing the random coefficient by a bioclimatic variable provides similar predictions (pseudo-R2 = 0.86, RMSEs ≤ 24.3 m3 ha- 1). The bioclimatic gradient could therefore affect the structure of stands, particularly in modifying the height-diameter ratio of trees. This thesis confirms the capacity of lidar to characterize the timber merchantable volume of balsam firs in Quebec. The analysis of factors influencing the modelling improved the accuracy and the precision of the models. This enables to build more reliable MV maps for forests users.

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