L’effet du climat sur la croissance de la végétation est depuis longtemps un fait acquis. Les changements climatiques globaux ont entrainé une augmentation des efforts de recherche sur l’impact de ces changements en milieux naturels, à la fois en termes de distribution et d’abondance des espèces, mais également à travers l’étude des rendements des espèces commerciales. La présente étude vise à déterminer, à travers l'utilisation de relevés dendrochronologiques, les effets de variables climatiques sur la croissance de l'épinette noire et du sapin baumier à l'échelle de la forêt boréale du Québec. Le but est d’identifier les principaux modificateurs climatiques responsables de la croissance des peuplements boréaux en fonction de leur âge et de leur localisation. Se focalisant sur un modèle non-linéaire des moindres carrés incorporant les modificateurs climatiques et un modificateur d’âge, la modélisation de la croissance en surface terrière en fonction de ces critères a permis de détecter des différences entre le sapin baumier et l’épinette noire. Les résultats montrent que les deux espèces réagissent surtout à la longueur de la saison de croissance et aux températures estivales maximales. L’épinette noire semble également plus sensible aux conditions de sécheresse. Les modèles basés sur l’âge ainsi que sur la localisation le long d’un gradient nord-sud révèlent quelques différences, notamment concernant la réaction plus prononcée des jeunes peuplements au climat, en particulier aux températures, tandis que les vieux peuplements sont sensibles au rayonnement solaire. L’étude démontre tout de même une relative indépendance de l’épinette vis-à-vis du gradient latitudinal, à l’inverse du sapin. Les résultats permettent de discuter des modifications de productivité de ces espèces liées à l’allongement de la saison de croissance (gain pour les deux essences) et aux températures croissantes en conjonction avec les précipitations (perte due à la sécheresse pour l’épinette), dans un contexte de changements climatiques. / Climate influence on plant growth is a long-known fact. Global changes have driven research efforts forward to assess their impact on natural ecosystems, both in terms of species distribution and abundance, but also through commercial species yield studies. This study aims at determining the effect of climatic variables on the growth of black spruce and balsam fir in the Eastern Canadian boreal forest, through the use of dendrochronological data. It will then be possible to identify the main climatic modifiers involved in the growth of boreal stands, depending on their age and location. Focusing on a nonlinear least squares model including climatic and age modifiers, basal area growth modelling detected differences between balsam fir and black spruce. The results indicate that both species respond primarily to the length of the growing season and to maximum summer temperatures. Black spruce also seems to be more sensitive to drought. Models based on age and location along a north-south gradient highlighted a few differences, particularly regarding the greater response of young stands to climate, specifically to temperatures, as well as the old stands response to solar radiations. Contrary to balsam fir, the results revealed a relative independence of black spruce to the latitudinal gradient. These results are discussed in a context of climate change, particularly in regards of the productivity of both species through the lengthening of the growing season (higher yield for both species) and the increasing temperatures in conjunction with changes in the rainfall patterns (lower yield due to possible droughts for spruce).

Le processus de planification forestière hiérarchique présentement en place sur les terres publiques risque d’échouer à deux niveaux. Au niveau supérieur, le processus en place ne fournit pas une preuve suffisante de la durabilité du niveau de récolte actuel. À un niveau inférieur, le processus en place n’appuie pas la réalisation du plein potentiel de création de valeur de la ressource forestière, contraignant parfois inutilement la planification à court terme de la récolte. Ces échecs sont attribuables à certaines hypothèses implicites au modèle d’optimisation de la possibilité forestière, ce qui pourrait expliquer pourquoi ce problème n’est pas bien documenté dans la littérature. Nous utilisons la théorie de l’agence pour modéliser le processus de planification forestière hiérarchique sur les terres publiques. Nous développons un cadre de simulation itératif en deux étapes pour estimer l’effet à long terme de l’interaction entre l’État et le consommateur de fibre, nous permettant ainsi d’établir certaines conditions pouvant mener à des ruptures de stock. Nous proposons ensuite une formulation améliorée du modèle d’optimisation de la possibilité forestière. La formulation classique du modèle d’optimisation de la possibilité forestière (c.-à-d., maximisation du rendement soutenu en fibre) ne considère pas que le consommateur de fibre industriel souhaite maximiser son profit, mais suppose plutôt la consommation totale de l’offre de fibre à chaque période, peu importe le potentiel de création de valeur de celle-ci. Nous étendons la formulation classique du modèle d’optimisation de la possibilité forestière afin de permettre l’anticipation du comportement du consommateur de fibre, augmentant ainsi la probabilité que l’offre de fibre soit entièrement consommée, rétablissant ainsi la validité de l’hypothèse de consommation totale de l’offre de fibre implicite au modèle d’optimisation. Nous modélisons la relation principal-agent entre le gouvernement et l’industrie à l’aide d’une formulation biniveau du modèle optimisation, où le niveau supérieur représente le processus de détermination de la possibilité forestière (responsabilité du gouvernement), et le niveau inférieur représente le processus de consommation de la fibre (responsabilité de l’industrie). Nous montrons que la formulation biniveau peux atténuer le risque de ruptures de stock, améliorant ainsi la crédibilité du processus de planification forestière hiérarchique. Ensemble, le modèle biniveau d’optimisation de la possibilité forestière et la méthodologie que nous avons développée pour résoudre celui-ci à l’optimalité, représentent une alternative aux méthodes actuellement utilisées. Notre modèle biniveau et le cadre de simulation itérative représentent un pas vers l’avant en matière de technologie de planification forestière axée sur la création de valeur. L’intégration explicite d’objectifs et de contraintes industrielles au processus de planification forestière, dès la détermination de la possibilité forestière, devrait favoriser une collaboration accrue entre les instances gouvernementales et industrielles, permettant ainsi d’exploiter le plein potentiel de création de valeur de la ressource forestière. / The hierarchical forest management (HFM) planning process on public land may currently be failing on two levels. At the top level, HFM may not be providing credible assurance of long-term sustainability of timber supply and forest ecosystem integrity. At a lower level, HFM may be failing to fully realise the value-creation potential from timber-harvesting activities by over-constraining the harvest planning problem. These failures can be traced back to unrealistic assumptions implicitly embedded into long-term wood supply optimisation models, which may explain why this problem has received little attention in the literature. We model the hierarchical forest management planning process as a two-phase rolling-horizon iterative principal-agent problem, illustrate failure scenarios of the status quo planning process, and propose an improved wood supply model formulation. The classic wood supply optimisation model formulation (i.e. conventional even-flow wood supply maximisation model) does not explicitly consider the profit-maximising behaviour of the industrial fibre consumer, but instead implicitly assumes the complete consumption of the wood supply in every planning period, regardless of fibre type or value creation potential. We extend the status quo wood supply model to explicitly anticipate industrial fibre consumption behaviour, thereby improving the likelihood of the wood supply being entirely consumed in the first planning period, thus restoring the validity of the total-consumption assumption that is embedded in the long-term model formulation. We model the principal-agent relationship as a bilevel optimisation problem, where the top level (leader) represents the government wood supply planning process, and the lower level (follower) represents the timber consumption process (i.e. value creation network, or VCN). We show that the bilevel model formulation mitigates the risk of long-term wood supply failure and improves the credibility of the wood supply planning process. The bilevel wood supply model and solution methodology presented here constitute a technically feasible alternative to the methods currently used. Our bilevel model and iterative simulation framework represent a step forward in terms of value-driven forest management planning. Explicit integration of industrial objectives and constraints early on in the wood supply planning process could facilitate government-industry collaboration to realise the full value-creation potential of the public forest resource.

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.

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.

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 Systèmes LiDAR Mobiles (SLM) sont devenus des outils d’acquisition de données géospatiales de plus en plus accessibles pour plusieurs professionnels oeuvrant dans différents domaines. Cette accessibilité permet à ces professionnels la modélisation 3D de leurs projets s’étendant sur de longs corridors routiers, côtiers, ferroviaires, etc. Les premiers SLM ont été développés pour des applications de cartographie sur des plateformes aériennes (avions, hélicoptères). Plus récemment (à partir des années 90), ils ont été adaptés aux véhicules terrestres, aux embarcations marines et aux drones. Un SLM est une combinaison d’au moins trois capteurs, un récepteur GNSS, une centrale inertielle et un scanneur LiDAR. D’autres capteurs peuvent s’ajouter pour améliorer la qualité de l’acquisition des données. Un facteur important, lors d’une acquisition des données ou du post-traitement des données acquises, est de connaître la qualité associée. Cette qualité peut être estimée en connaissant les incertitudes-types de chaque capteur fournies par les spécifications du système. De plus, l’incertitude associée aux points observés par le système ne provient pas seulement des incertitudes-types des capteurs. Les erreurs peuvent être divisées en trois composantes. La première composante est la source d’erreur, qui provient des spécifications des capteurs. La deuxième, est la variable d’état du système qui dépend de la plateforme sur laquelle le SLM est embarqué. Puis, la troisième, est la géométrie de l’objet scanné, ou pour les SLM considérés dans ce projet, la morphologie du terrain. Cette combinaison montre que ce n’est pas seulement l’incertitude-type des capteurs qui est responsable de la qualité du levé, mais aussi sa plateforme et le terrain à lever. Par exemple, un système terrestre qui observe les données d’une certaine surface à partir d’une voiture ne produira pas nécessairement des données de même qualité que celles levées sur cette même surface avec le même système embarqué sur un drone. L’objectif de ce projet de recherche est de développer un modèle mathématique qui considère ces trois composantes d’erreurs et de valider ce modèle avec les données acquises sur le terrain avec un SLM terrestre. Le système utilisé pour l’acquisition des données est un SLM disponible au Département des sciences géomatiques de l’Université Laval. Un site de levé a été sélectionné sur le campus de la même université. / Mobile LiDAR Systems (MLS) have become more accessible geospatial data collection tools to more professionals in different areas. This accessibility allows these professionals to carry out 3D modeling of their projects. The first Mobile LiDAR Systems were developed for aerial cartography applications and more recently (from the 90s) they were adapted to land vehicles, marine crafts and drones. A MLS is a combination of at least three sensors, a GNSS receiver, an IMU and a LiDAR scanner. Other sensors can be added to improve the quality of the data acquisition. An important factor when acquiring or post-processing MLS data is knowing the associated quality. This quality can be estimated by using the standard measurement uncertainty of each sensor. This information is available in these sensor specifications datasheets. Moreover, the uncertainty associated to points collected by the system do not come only from the sensor standard measurement uncertainty. In fact, three types of uncertainties are involved. The first type of uncertainty comes from the sensor specifications datasheets. The second one is the system state variable which depends on the system platform. The third one is the geometry of the scanned object, and more specifically for this project, the field morphology. This combination shows that the standard measurement uncertainty of the sensors is not the only one responsible for the quality of the acquired data, but also the moving platform and the field to be scanned. For instance, the same system that collects data of a surface from a car will not have necessarily the same quality as the data acquired on the same surface with the same system if it is installed on a drone. The research project objective is to develop of a mathematical model that considers the above three components of mentionned uncertainties and to validate this model by using data acquired in a field with a terrestrial MLS. The system used for data acquisition is a MLS available at the Department of Geomatics Sciences of Laval University and the data acquisition site is located on the campus of the same university.

Ce travail de thèse présente trois grands axes. Le premier axe traite de la synthèse de microsphères de polyméthacrylate de méthyle (PMMA) encapsulant des absorbeurs d’UV organiques (UVA) et des piégeurs de radicaux (HALS) nécessaires à la protection UV des finitions. Le second axe étudie un système d’encapsulation stimuli-sensible pour la libération des stabilisateurs de lumière. Le dernier axe a pour but de comparer l’efficacité des deux systèmes par rapport à leur protection UV dans une application de finition claire acrylique extérieure pour le bois. Dans le premier axe, des microsphères de PMMA contenant des UVA et des HALS ont été synthétisées par la méthode de séparation de phase interne. Les microsphères ont été ajoutées à une résine claire destinée à des applications extérieures, puis appliquées sur du bois d’épinette blanche. Plusieurs formulations ont été réalisées avec des composés libres ou des composés encapsulés. Certaines contiennent des absorbeurs UV et HALS libres, ce qui est comparable aux formulations commerciales disponibles sur le marché présentement, d’autres possèdent plusieurs concentrations différentes en composés encapsulés. La performance des finitions a été évaluée après un vieillissement artificiel. La comparaison permet d’évaluer l’utilité de microsphères avec des stabiliseurs UV dans des finitions claires extérieures pour le bois. Une bonne résistance des finitions contre les UV se traduit par une bonne tenue esthétique de la finition et du bois, un faible changement de couleur du bois ainsi qu’une faible dégradation chimique. Les analyses telles que la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), la microscopie électronique à transmission (MET) et la colorimétrie ont permis d’obtenir les résultats. Dans le second axe, le système est amélioré de façon à le rendre sensible à l’intensité lumineuse. L’utilisation d’un polymère changeant de conformation suivant le rayonnement peut permettre d’optimiser la libération des stabiliseurs UV. Le poly(1-(4-(3-carboxy-4-hydroxyphényl-azo)benzènesulfonamido)-1 ,2-éthanediyl) ou (PAZO) est additionné sur des supports en CaCO3 contenant les stabiliseurs UV. L’encapsulation des composés se fait par coprécipitation de carbonate de sodium (Na2CO3) et de chlorure de calcium (CaCl2). L’assemblage couche par couche permet de déposer des polymères chargés sur le support. Le PAZO est déposé après une couche de chlorure de poly(diallyldiméthylammonium) (PDADMAC). Les particules obtenues sont ajoutées à une formulation de finition claire complète. Les échantillons ont été placés en chambre de vieillissement accéléré. L’encapsulation a été démonté par spectrométrie photoélectronique des rayons X (XPS), MET et par analyse thermogravimétrique (TGA). La transition du polymère PAZO a été observée par colorimétrie. Dans le dernier axe, les deux systèmes ont été comparés en utilisation dans des finitions claires. Les films secs ont été placés en chambre de vieillissement artificiel pour tester leur efficacité. Après 1000 h de vieillissement artificiel, les films sont analysés et comparés au film initial. La technique d’imagerie en spectroscopie Raman permet de visualiser la distribution des protecteurs UV libres. L’analyse mécanique dynamique (DMA) a permis de calculer les modules mécaniques ainsi que la température de transition vitreuse (Tg) des films étudiés. Le dernier axe permet de relier la distribution des protecteurs UV et l’efficacité de protection du film. / The work presented in this thesis is divided in three research axis. The first axis regards the poly(methyl methacrylate) (PMMA) microspheres synthesis containing UV absorbers (UVA) and hindered amine light stabilizers (HALS). UVA and HALS work synergistically to prevent UV degradation in coatings. The second axis studies the synthesis of stimuli-sensitive encapsulation system for the tailored release of the UV stabilizers. The last axis compares the system efficiency in the case of UV protection for clear coat for exterior wood. In the first axis, PMMA microspheres with UVA and HALS were synthesized by the internal phase separation method. Microspheres are added to an exterior clear coat binder then applied onto white spruce panels. Some formulations are realized. Some contains free UVA and HALS similar to commercial paint and others have different concentrations in encapsulated compounds. Paint performance is evaluated after accelerated weathering. The comparison of formulations allow the evaluation of the efficiency of encapsulation of UV stabilizers inside the wood clear coat. The performance of coating consists on a good aesthetic resistance, a small color change and low chemical degradation. Obtained results are based on analysis with FTIR, TEM and colorimetry. In the second axis, the release of UVA is improved by the UV sensitive polymer. This polymer is able to change its own molecular conformation under UV rays. The poly(1-(4-(3-carboxy-4-hydroxyphenyl-azo)benzenesulfonamido)-1,2 -ethanediyl) or (PAZO) is deposited onto CaCO3 templates containing UVA encapsulated. The encapsulation is done by coprecipitation of Na2CO3 and CaCl2.The layer by layer allow the deposition of charged polymers. PAZO is adsorbed after a layer of poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDADMAC). The obtained particles are added to a complete clear coat formulation. Samples are placed in an accelerated weathering chamber. The encapsulation is proved by analysis techniques of XPS, TEM and TGA. Polymer PAZO transition is observed by colorimetry. In the last axis of this work, the two encapsulation systems are compared using encapsulated UV stabilizers inside a formulation of wood clear coat. Dried films are placed in accelerated weathering chamber in order to test their efficiency. After 1000 h of artificial weathering, films are analyzed and compared to the initial state. The mapping Raman technique allows to visualize the free UV stabilizers distribution inside the dried film. DMA calculate mechanical modulus and Tg of studied films. This last axis allows to connect distribution of UV protectors and efficiency of coating protection.

L’objectif de cette étude était de caractériser l’impact d’une épidémie d’arpenteuse de la pruche dans la sapinière à bouleau blanc, sur la communauté de coléoptères saproxyliques primaires. Pour ce faire, nous avons dans un premier temps comparé différentes approches afin de déterminer laquelle d’entre-elles pouvait facilement et efficacement estimer l’état de défoliation des arbres affectés par l’arpenteuse de la pruche. Par la suite, la réponse hâtive des coléoptères phloéo- et xylophages a été évaluée à l’aide de pièges à impacts multidirectionnels, de pièges à impact fixés aux troncs et de cages d’émergence. Les résultats montrent qu’une méthode d’estimation globale de la cime supérieure est optimale pour déterminer l’état de défoliation du sapin baumier suite au passage de l’arpenteuse de la pruche. Ils montrent aussi qu’un changement dans l’assemblage des coléoptères est survenu seulement en 2014 et dans les peuplements les plus défoliés. Un assemblage caractérisé par des espèces polyphages souvent associées aux forêts non-perturbées s’est remanié en une prédominance d’un xylomycétophage consommateur de conifère mourant: le scolyte birayé. Seul ce scolyte a été positivement associé avec la hausse de défoliation et de mortalité du sapin baumier mais aussi de la présence de coupes de récupération à proximité des parcelles étudiées. Les résultats ont également montré une réponse dichotomique du scolyte montrant une colonisation massive seulement au moment où les sapins atteignaient 95% de défoliation. Enfin, les pièges à impact se sont avérés utiles pour détecter les variations de fréquence de visite de peuplements et d’arbres le long du gradient de défoliation. Le scolyte birayé est donc le premier et presque le seul saproxylique à engager le processus de décomposition des arbres post-arpenteuse de la pruche deux années après la détection de l’épidémie. Par ailleurs, cette colonisation risque d’entraîner des désagréments car son symbionte fongique noircit les galeries creusées partout dans l’aubier des arbres infestés. / The aim of this study was to characterise the impact of a hemlock looper outbreak, in the balsam fir-white birch forest, on the community of primary saproxylic beetles. To this end, we first compared different approaches in order to determine which of them could profile easily and efficiently the defoliation status of the trees affected by the hemlock looper. Then, the early response of the phloeo- and xylophagous beetles was assessed with flight-interception multidirectional and trunk-window traps along with emergence cages. Results show that an upper crown overall estimation method is optimal to determine the defoliation status of the balsam fir following hemlock looper. They as well show that a change in the beetle assemblage occurred only in 2014 and in the most defoliated stands. An assemblage characterised by polyphagous species often associated to undisturbed forests shifted to the predominance of a xylomycetophagous and dying conifer feeder: the striped ambrosia beetle. This scolytid alone was positively associated with the increase of defoliation and death of balsam firs but also with the presence of salvage logging nearby the study plots. Results have then showed a dichotomic response of the beetle, thus exhibiting massive colonization only when fir trees reached 95% of defoliation. At last, the flight-interception traps were found to be useful to detect variations in beetle visit frequencies of stands and trees along the defoliation gradient. The striped ambrosia beetle is therefore the first and almost the only saproxylic to initiate the decomposition process of post-hemlock looper firs trees two years after the detection of the outbreak. However, this colonization may raise concerns because its fungal symbiont stains the galleries throughout the sapwood of infested trees.

Les attentes de la population en regard de l’aménagement forestier ont évolué graduellement lors des dernières décennies. Alors qu’il était historiquement surtout centré sur l’exploitation de la matière ligneuse, l’aménagement des forêts tend maintenant à valoriser de plus en plus la multiplicité des services fournis par la forêt. De plus, le développement de stratégies d’aménagement forestier adaptées aux changements climatiques et à l’augmentation de la fréquence d’extrêmes climatiques est devenu essentiel pour réduire la vulnérabilité des forêts. Une des principales avenues suggérées est l’utilisation, au sein des stratégies d’aménagement, d’indicateurs de biodiversité qui reflètent le fonctionnement de l’écosystème forestier et sa réponse aux perturbations. Cependant, nos connaissances sur ces relations complexes entre la diversité forestière, le fonctionnement de l’écosystème et sa réponse aux perturbations naturelles et anthropiques demeurent rudimentaires et se doivent d’être approfondies afin de développer des stratégies d’aménagement forestier plus efficaces. L’objectif de ma thèse était d’analyser le potentiel qu’offrent les indicateurs de diversité fonctionnelle des arbres pour un aménagement durable des forêts tempérées nordiques et boréales. Dans mon premier chapitre, j’ai analysé l’impact de l’âge, de la hauteur et du type de couvert sur plusieurs indicateurs de la biodiversité des arbres. Mes analyses démontrent que l’âge des peuplements, un des indicateurs de biodiversité les plus utilisés à une échelle globale, est incapable de capturer une partie importante de la variabilité de la diversité des peuplements forestiers et ne devrait pas être utilisé comme le seul indicateur de biodiversité dans l’aménagement de ces forêts. Dans le deuxième chapitre, j’ai analysé le rapport entre deux indicateurs de diversité fonctionnelle des arbres avant-coupe (la redondance fonctionnelle et la diversité des réponses), et la productivité après coupe du peuplement. Mes résultats mettent en évidence la valeur ajoutée de l’utilisation de la diversité des réponses lors de l’analyse de la productivité après coupe et suggèrent que celle-ci est un bon prédicteur de la productivité de l’écosystème après coupe. Dans le dernier chapitre, j’ai examiné la relation entre trois traits fonctionnels associés à la résistance et à la résilience des arbres à la sécheresse. Mes résultats suggèrent que dans ces forêts, le rapport du poids sec de la feuille à la surface foliaire et la valeur de pression du xylème conduisant à une perte de 50% de sa conductivité par cavitation, influencent la relation entre la sécheresse et la mortalité du peuplement, mais pas sa productivité. Cette thèse démontre l’importance de la relation entre la diversité fonctionnelle des arbres, la productivité du peuplement et la réponse des arbres et des peuplements aux perturbations partielles et totales. Les résultats contribuent à approfondir les connaissances scientifiques sur le lien entre la diversité fonctionnelle et le fonctionnement des écosystèmes, en plus de proposer des mesures d’aménagement forestier basés sur la diversité des arbres qui peuvent mener à une amélioration importante de la résistance et de la résilience des forêts aménagées aux perturbations. / Forest management objectives have slowly changed over the last few decades. While forest management used to focus mainly on wood production, forests are now expected to be managed for multiple ecosystem services. Traditional forest management strategies are also unsuitable to tackle the threats posed by climate change and by the increased frequency of climate extremes. The development of biodiversity indicators capable of predicting ecosystem response to disturbances has been identified as one of the key research priorities in the improvement of existing sustainable forest management frameworks. However, our understanding of these biodiversity-ecosystem functioning relationships and their response to disturbances needs to be improved if such indicators are to be developed. The objective of this thesis was to analyse the potential of tree functional diversity indicators in improving sustainable forest management of northern temperate and boreal forests. In my first chapter, I studied the impact of stand age, height and cover type on multiple tree biodiversity indicators. My analyses showed that stand age, one of the most widespread indicators of biodiversity, should not be used as the sole indicator of tree diversity in forest management because it inadequately represents a significant part of stand tree diversity. In my second chapter, I analysed the relationship between two indicators of pre-logging functional diversity (functional redundancy and response diversity), and post-logging stand productivity. My results revealed the importance of considering functional diversity in biodiversity-ecosystem functioning studies and showed that response diversity is significantly associated with post-logging productivity in these forests. In the last chapter, I examined the relationship between three functional traits associated with tree resistance and resilience to drought. My results showed that, in our study area, dry leaf mass per unit area and xylem pressure at which 50% of stem xylem conductivity is lost through cavitation significantly influence drought-induced tree mortality, but do not affect stand productivity response to drought. This thesis revealed the importance of the relationships between tree functional diversity, stand productivity and stand response to partial and severe disturbances. Besides improving our scientific understanding of the relationships between functional diversity and ecosystem functioning, these results allowed us to propose several tree-diversity based forest management strategies that should considerably improve stand resilience and resistance to disturbances.

Le produit de finition appliqué sur la surface du mobilier des avions d’affaires tend à se détériorer avec le temps. Un défaut d’apparence appelé pelure d’orange d’aspect ondulé apparaît sur la surface décorative vernie du mobilier. À cet égard, le comportement des composants des panneaux sandwichs décoratifs face aux changements du milieu ambiant mérite d’être étudié. Ainsi, afin de comprendre la formation de ce défaut, les effets d’un traitement ignifuge, de l’orientation du fil et de la structure anatomique sur les changements tridimensionnels de la surface des panneaux sandwich, ont été étudiés. Dans un premier volet, les effets de ces variables furent étudiés sur des panneaux fabriqués avec des placages décoratifs de bubinga et la loupe de noyer. Deux groupes d’échantillons, un non vernis et un vernis, furent évalués pour ces deux espèces. Les deux groupes ont subi une adsorption (25°C et 90% HR), et une désorption (25°C et 40% HR). Les changements dimensionnels dans le plan des placages ont été étudiés par le gonflement et le retrait tandis que les changements dimensionnels hors du plan ont été évalués par la variation de la rugosité et de l’ondulation. Pour les panneaux de bubinga, les résultats ont montré que le traitement ignifuge a augmenté l’hygroscopicité et par conséquent les changements tridimensionnels des panneaux non vernis. L’orientation élevée du fil du placage externe a augmenté les changements hors du plan de ces panneaux. Chez les panneaux vernis, le traitement ignifuge a aussi augmenté la teneur en humidité provoquant seulement des changements dimensionnels significatifs dans le plan des panneaux. Cependant, les effets du traitement ignifuge et de l’orientation du fil du bois sur les changements tridimensionnels ne furent pas détectés après le vernissage. D’autre part, pour les panneaux de la loupe de noyer, le traitement ignifuge a augmenté significativement l’hygroscopicité et les changements tridimensionnels des panneaux non vernis et vernis. Ce traitement a aussi provoqué une différenciation marquée des surfaces dominées par des fibres par rapport aux surfaces dominées par le parenchyme dans les panneaux non vernis. L’effet de la structure de bois de loupe sur la topographie de surface ne fut pas perceptible une fois que les panneaux ont été vernis. Dans un deuxième volet, l’effet d’un traitement ignifuge et de la structure du bois de loupe de noyer sur la déformation des panneaux sandwich soumis à une adsorption (25°C et 90% HR) fut étudié par la méthode de corrélation d’images numériques à trois dimensions (CIN-3D). Des panneaux non vernis et vernis fabriqués avec la couche décorative de la loupe de noyer furent étudiés. Des zones de fil irrégulier (figures tourbillonnantes) et de traces de bourgeons (figures des yeux) ont été identifiées sur la surface externe décorative. Le gain en teneur en humidité a été mesuré après l’adsorption. Les changements dimensionnels dans le plan des panneaux et le déplacement hors du plan du panneau ont été mesurés pour chaque type de figure. L’application de cette méthode a confirmé que le traitement ignifuge augmente la déformation dans le plan et le déplacement hors du plan de la surface des panneaux non vernis et vernis suite à une adsorption. Il a aussi révélé que ce traitement provoque une différenciation significative des zones dominées par les fibres par rapport aux surfaces dominées par le parenchyme dans les panneaux vernis. Sur la base des résultats obtenus, la pelure d’orange apparaît suite à des modifications physiques dans la surface du bois due aux variations de la teneur en humidité. La méthode de CIN-3D s’est révélée plus adéquate pour la mesure de ce défaut. / The finishing product applied to the surface of aircraft furniture tends to deteriorate with time. A defect called orange peel, with a wavy appearance, appears on the decorative surface of the finished furniture. In this regard, the behavior of the components of sandwich panels to the environmental changes deserves to be studied. Thus, in order to understand the defect formation, the effects of a fire-retardant treatment, grain orientation and wood structure on the three-dimensional changes of the surface of sandwich panels were studied. In the first part of this project, the effects of this variables were studied on sandwich panels made with decorative veneers of bubinga and the walnut burl. Two groups of samples, an unvarnished and varnish, were evaluated for these two species. Both groups underwent an adsorption (25 °C and 90% RH) and a desorption (25 °C and 40% RH) treatments. In-plane dimensional changes were studied by the swelling and shrinkage while out-of-plane dimensional changes were evaluated by the roughness and waviness. In bubinga panels, the results showed that the fire-retardant treatment increased the hygroscopicity and consequently the three-dimensional changes of unvarnished panels. The higher wood grain orientation of the outer veneer increased the out-of-plane dimensional changes of these panels. In varnished panels, the fire-retardant treatment also increased the moisture content provoking only significant in-plane dimensional changes of the panels. However, the effects of fire-retardant treatment and wood grain direction on the three-dimensional changes were not noticeable once the panels were varnished. On the other hand, in walnut burl panels, the fire-retardant treatment increased significantly the hygroscopicity and the three-dimensional change of unvarnished and varnished panels. This treatment also provoked a marked differentiation of fiber-dominated surfaces from parenchyma-dominated surfaces in unvarnished panels. The effect of burl wood structure on out-of-plane changes of varnished panels was not detected. In a second part of the study, the effect of a fire-retardant treatment and wood burl structure on the deformation of sandwich panels exposed to an adsorption was studied by the three-dimensional digital image correlation method (3D-DIC). Unvarnished and varnished panels made with walnut burl decorative veneer was studied. Swirl grain and bud trace areas were identified on the burl pattern of the veneer surface. Changes in moisture content were measured after adsorption treatment. The in-plane and out-of-plane dimensional changes of the panels were measured for each type of figure after the adsorption treatment. The application of this method has confirmed that the fire-retardant treatment increases the in-plane deformation and the out-of-plane displacements of the unvarnished and varnished panels after adsorption. The method also revealed that this treatment causes a significant differentiation of the fiber-dominated surfaces from the parenchyma-dominated surfaces in varnished panels. Based on the results, the orange peel defect appears as a result of physical changes in wood surface due to variations in moisture content. The DIC-3D method was more appropriate to measure this defect.