En raison de l’agglomération complexe des infrastructures souterraines dans les grandes zones urbaines et des préoccupations accrues des municipalités ou des gouvernements qui déploient des systèmes d’information foncière ou des industries qui souhaitent construire ou creuser, il devient de plus en plus impératif de localiser et de cartographier avec précision les pipelines, les câbles d’énergie hydroélectrique, les réseaux de communication ou les conduites d’eau potable et d’égout. Le géoradar (Ground Penetrating Radar ou GPR) est un outil en géophysique qui permet de produire des images en coupe du sous-sol desquelles de l’information utile sur les infrastructures souterraines peut être tirée. Des expériences antérieures et une analyse documentaire approfondie ont révélé que les logiciels disponibles pour réaliser des levés GPR qui sont utilisés directement sur le terrain et hors site ne reposent pas ou très peu sur des fonctionnalités géospatiales. En outre, l’intégration de données telles que la visualisation de données GPR dans des espaces géoréférencés avec des orthophotos, des cartes, des points d’intérêt, des plans CAO, etc., est impossible. Lorsque disponible, l’ajout d’annotations ou l’interrogation d’objets géospatiaux susceptibles d’améliorer ou d’accélérer les investigations ne proposent pas des interfaces conviviales. Dans ce projet de recherche, une nouvelle approche est proposée pour déployer le GPR et elle est basée sur quatre fonctionnalités issues du Web et des systèmes d’information géographique (WebGIS) jugées essentielles pour faciliter la réalisation de levés GPR sur le terrain. Pour démontrer la faisabilité de cette nouvelle approche, une extension de la plate-forme logicielle existante GVX (conçue et vendue par Geovoxel) appelée GVX-GPR a été développée. GVX-GPR propose aux utilisateurs d’instruments GPR quatre fonctionnalités soit 1) intégration de cartes, 2) géo-annotations et points d’intérêt, 3) géoréférencement et visualisation de radargrammes et 4) visualisation de sections GPR géoréférencées. Afin de tester l’approche WebGIS et GPXGPR, deux sites d’étude ont été relevés par deux professionnels différents, un expert et un non-expert en géophysique, ont été sélectionnés. Une première expérimentation réalisée sur le campus de l’Université Laval à Québec prévoyait l’identification de trois objets enterrés soit un câble électrique, une fibre optique et un tunnel dont leur position XYZ était connue. Le deuxième essai s’est passé à l’Universidade Federal do Rio de Janeiro (Rio de Janeiro, Brésil), avec un professionnel expert en géophysique. Ce 2e site cherchait à reproduire un environnent plus réaliste avec une quantité inconnue d’objets enterrés. Les quatre fonctionnalités proposées par GVX-GPR ont donc été testées et leur intérêt discuté par les deux utilisateurs GPR. Les deux utilisateurs GPR se sont dits très intéressés par l’outil GVX-GPR et ses nouvelles fonctionnalités et ils aimeraient pouvoir l’intégrer à leur travail quotidien car ils y voient des avantages. En particulier, l’approche et GVX-GPR les a aidés à découvrir de nouvelles cibles, à délimiter le territoire à couvrir, à interpréter les données GPR brutes en permettant l’interaction entre les données géospatiales (en ligne) et les profils de données GPR, et finalement pour la cartographie à produire tout en respectant la norme CityGML (donc utile au partage éventuel des données). De même, une fois le système maitrisé, GVX-GPR a permis d’optimiser la durée du levé. Ce projet de maitrise a donc permis d’élaborer une nouvelle approche pour effectuer des levés GPR et proposer un outil logiciel pour tester la faisabilité de celle-ci. Une première étape de validation de la faisabilité et de l’utilité a été réalisée grâce aux deux tests effectués. Évidemment, ces deux tests sont des premiers pas dans une phase plus large de validation qui pourrait s’effectuer, et ils ont ouvert la porte à des ajustements ou l’ajout d’autres fonctionnalités, comme la manipulation des outils de visualisation 3D et l’ajout de filtres et traitement de signal. Nous estimons néanmoins ces premiers tests concluant pour ce projet de maîtrise, et surtout ils démontrent que les instruments GPR gagneraient à davantage intégrer les données et fonctionnalités géospatiales. Nous pensons également que nos travaux vont permettre à des communautés de non spécialistes en géophysique de s’intéresser aux instruments de type GPR pour les levés d’objets enfouis. Notre approche pourra les aider à préparer les données géospatiales utiles à la planification, à effectuer le levé terrain et à produire les cartes associées / Due to the complex agglomeration of underground infrastructures in large urban areas and accordingly increased concerns by municipalities or government who deploy land information systems or industries who want to construct or excavate, it is imperative to accurately locate and suitability map existing underground utility networks (UUN) such as pipelines, hydroelectric power cables, communication networks, or drinking water and sewage conduits. One emerging category of instrument in geophysics for collecting and extracting data from the underground is the ground penetrating radar (GPR). Previous experiments and a thorough literature review revealed that GPR software used in and off the field do not take advantage of geospatial features and data integration such as visualization of GPR data in a georeferenced space with orthophotographies, map, point of interest, CAD plans, etc. Also missing is the capability to add annotation or querying geospatial objects that may improve or expedite the investigations. These functions are long-lived in the geospatial domain, such as in geographic information system (GIS). In this research project, a new approach is proposed to deploy GPR based on four core WebGIS-enabled features, used to support field investigations with GPR. This WebGIS is based on an existing platform called GVX, designed and sold by Geovoxel as a risk management tool for civil engineering projects. In this proposed approach, a generic guideline based on GVX-GPR was developed which users can follow when deploying GPR. This approach is based on four core features which are missing on most GPR software, (1) map integration, (2) geo-annotations and points of interest, (3) radargram georeferencing and visualization, and (4) georeferenced slice visualization. In order to test the designed WebGIS-based approach, two different professionals, an expert in geophysics and a person without any background in geophysics, used the proposed approach in their day-to-day professional practice. The first experiment was conducted at Université Laval (Québec – Canada) when the subject undertook an area to a survey in order to identify 3 possible targets premapped. The second, with a Geophysics-specialist, took place in Rio de Janeiro, at Universidade Federal do Rio de Janeiro’s campus. This study covered an area counting on an unknown number of buried objects, aiming at reproducing a realistic survey scenario. Four new feature were added and discussed with GPR practitioners. Both GPR user declared to be very interested by the proposed by the tool GVX-GPR and its features, being willing to apply this software on their daily basis due to the added advantages. Particularly, this approach has aided these professionals to find new buried objects, delimit the survey area, interpret raw GPR data by allowing geospatial data interaction and GPR profiles, and, finally, to produce new maps compliant with standards such as CityGML. Also, once mastered, the technology allowed the optimization of survey time. This project enabled the development of a new approach to leverage GPR surveys and proposed a new tool in order to test the approach’s feasibility. A first step into the validation of this proposal has been taken towards a feasibility and utility evaluation with two tests accomplished. Unmistakably, these are the first steps of a likely larger validation process, opening up new possibilities for the continuity of the project such as the addition of signal processing techniques and 3D data handling. We nevertheless consider these conclusive for this master’s project, above all demonstrating the value add by geospatial data integration and functions to GPR instruments. This work is also intended to the community of newcomers, or interested in GPR, to further explore this technology, since this approach shall facilitate the preparation, execution, and post-processing phases of a GPR survey.

Les changements climatiques et la surexploitation des ressources naturelles dans les zones arides ont conduit à la dégradation et au déclin de la couverture végétale. Pour restaurer ces écosystèmes, les plantations d'espèces agroforestières à usages multiples sont recommandées. Cependant, la production en pépinière de ces types d'arbres à l'aide de semences ou de techniques de multiplication végétative est confrontée à plusieurs problèmes, tels que l'utilisation de substrats avec des propriétés physico-chimiques défavorables et souvent contaminés avec des pathogènes. Pour cette thèse, deux espèces agroforestières à haute valeur socioéconomique ajoutée, Ceratonia siliqua et Argania spinosa, ont été produites respectivement par graines et par boutures. Une approche novatrice et simple a été développée pour produire des substrats de croissance par compostage de branches broyées d'Acacia cyanophylla, Acacia cyclops et Eucalyptus gomphocephala. Les propriétés physico-chimiques (pH, conductivité électrique, capacité d’échange cationique, masse volumique, porosités, conductivité hydraulique et diffusion des gaz) de ces trois composts et du substrat standard tourbe-vermiculite ont été évaluées et leurs effets sur la croissance des semis de Ceratonia ont été étudiés. Les analyses en composantes principales ont montré que la composition chimique des substrats est reproductible et prédictible à partir de leurs matières organiques premières. Les composts d’Acacia ont permis aux semis de produire des systèmes racinaires bien développés. L’excès du drainage était négativement corrélé avec les variables de croissance, tandis que la disponibilité en eau et la porosité d'air étaient positivement corrélées. Le champignon endophyte Pestalotiopsis clavispora, responsable de la mortalité des boutures d’Argania, a été identifié et des mesures de prévention et de lutte ont été évaluées. Ces résultats permettraient d'améliorer la qualité des plants et leur protection contre les agents pathogènes en pépinière. La généralisation de l'approche de compostage décrite ici pour les pays disposant de ressources limitées dans les régions arides est prometteuse. / Climate change and the overexploitation of natural resources in arid zones have led to the degradation and decline of vegetative cover. To restore the ecological functions and services provided by these ecosystems, planting multipurpose agro-forestry species that are adapted to arid climates is increasingly recommended. However, nursery production of these types of tree species using seeds or vegetative propagation techniques faces several problems, such as the widespread use of substrates with inadequate physicochemical properties that are unfavorable to growth and that can lead to high rates of infection by pathogens. For this thesis, two high-value agroforestry species, Ceratonia siliqua and Argania spinosa, were produced from seeds and cuttings, respectively. A simple, innovative approach was developed for producing growing media in arid regions from ground branches of Acacia cyanophylla, Acacia cyclops, and Eucalyptus gomphocephala. The physico-chemical properties (pH, electrical conductivity, cation exchange capacity, density, air and water porosity, hydraulic conductivity, gas diffusion) of these three substrates as well as of a standard peat-vermiculite substrate were evaluated and their influence on the growth of Ceratonia seedlings was assessed. Principal components analyses showed that the chemical composition of the substrates is reproducible and can be predicted from its raw organic materials. Acacia composts produced seedlings with well-developed root systems. Excessive drainage was negatively correlated with growth variables, while water availability and air porosity were positively correlated. As well, the endophytic fungus Pestalotiopsis clavispora (Atkinson) Steyaert, responsible for the mortality of Argania cuttings before rooting, was identified and different preventive and control measures were evaluated. These results should be useful for improving nursery substrates, seedling quality, and protection against pathogens during the nursery production of trees in arid regions. The generalisation of the composting approach described here to countries with limited resources in arid regions is promising.

Le but du présent projet vise à déterminer les effets de l’angle d’attaque, de l’orientation de coupe et de la profondeur de coupe, sur les efforts de coupe et la qualité de surface pendant l’équarrissage du bois d’épinette noire. Pour ce faire, l’étude a comporté deux volets. Le premier volet visait à déterminer les efforts de coupe avec un dynamomètre triaxial (placé sur la table d’amenage d’une fraiseuse ayant un angle de couteau de 20° et une vitesse d’avance de 7.6 mm/s), lors des coupes faites avec 4 angles d’attaque (35°, 45°, 55° et 65°), 4 orientations (0°-90°, 15°-75°, 30°-60° et 45°-45°) et 3 profondeurs (1, 2 et 3 mm). Le deuxième volet comportait la mesure de la qualité de la surface obtenue avec un profilomètre confocal muni d’un stylo optique ayant une profondeur de champ de 24 mm. Les critères d’évaluation furent le fil arraché, l’ondulation et la rugosité. Les résultats ont montré qu’au fur et à mesure que l’angle d’attaque augmente, les efforts de coupe, le fil arraché, l’ondulation et la qualité de surface diminuent. L’angle d’attaque de 65º a produit les efforts de coupe les plus faibles et les meilleures qualités de surface, indépendamment de l’orientation et de la profondeur de coupe. Les effets de la profondeur de coupe sur la variation des efforts de coupe et de la qualité de surface furent plus importants que ceux de l’orientation de coupe. Ainsi, au fur et à mesure que la profondeur diminue, les effets de l’orientation de coupe sur les efforts de coupe et la qualité de surface se retrouvent amoindris. L’application de ces résultats au travail d’une équarrisseuse-fragmenteuse est analysée.

Depuis les années 1990, l' altimétrie par satellites est entrée dans une phase opérationnelle, grâce à la couverture exceptionnelle procurée par la combinaison de plusieurs missions (TOPEX/POSEIDON, ERS-1/2, Jason-l , ENVISAT, GFO). Ces missions contribuent entre autres à l'étude des marées, de la circulation océanique et du climat global. Ainsi, l'altimétrie spatiale, au moyen d'un radar embarqué sur un satellite, permet de cartographier directement les hauteurs de la surface de la mer d'une manière continue et d'étudier la surface océanique moyenne et aussi le géoïde. Il s'agit dans cette étude de calculer un géoïde local en mer Égée en Méditerranée par l'analyse des mesures altimétriques du satellite Jason-l et du positionnement précis de marégraphes au sol. Une correction d'orbite des données altimétriques et une interpolation sur une grille régulière sont appliquées. La méthode d'interpolation spatiale du krigeage est utilisée pour le calcul du modèle du géoïde sur une grille régulière de la zone d 'étude. La validation externe du modèle s'appuie sur la comparaison avec des données in situ de marégraphe et des modèles existants tels que l'EGM 96.

La région de Man connait une déforestation avancée et cette situation s’est aggravée avec la surexploitation des flancs de montagne pendant la crise militaire qu’a connue le pays entre 2002 et 2011. Pour contrer le déséquilibre écologique causé par ces agressions et pour assurer l’exploitation durable de ces flancs, l’État a initié en 2015 le projet de « reboisement des flancs de montagne dans l’ouest de la Côte d’Ivoire ». C’est donc le volet de «la sensibilisation aux pratiques de l’agroforesterie » de ce projet qui fait l’objet de cette étude. Nous avons adopté une méthode de recherche monographique et ethnobotanique basée sur des observations directes des savoir-faire et pratiques, et du milieu de travail des agriculteurs. Nous avons réalisé des entretiens individuels auprès de 41 agriculteurs et de trois experts ainsi que six focus groupes dans six villages situés à proximité de montagnes de Man. L’analyse des données s’est faite selon une approche qualitative et le logiciel Sonal nous a permis d’encoder et de retranscrire nos entretiens. Les résultats de notre étude montrent que les agriculteurs dont l’âge moyen et le niveau de scolarité sont respectivement de 43 ans et six années scolaires, utilisent plusieurs techniques et savoir-faire traditionnels. Ces derniers ont une perception positive pour les arbres et l’agroforesterie. Cependant, ils ont des craintes pour le régime foncier et certains aspects d’innovations agroforestières tels que les coûts de mise en place des systèmes agroforestiers. Les agriculteurs préfèrent tout de même les systèmes agroforestiers associant des espèces d’arbres locales à leurs cultures.

Afin d’être en mesure d'établir des stratégies d’aménagement durable dans la forêt mélangée tempérée de la Mauricie (Québec, Canada) les aménagistes de ce territoire ont l’intérêt d’avoir une appréciation de l’impact historique de l’industrie forestière. L’objectif principal de cette étude était de documenter, à l’échelle du paysage, l’influence de l’historique de l’exploitation forestière sur l’évolution du couvert forestier et le capital ligneux dans cette forêt. L’étude s’est principalement basée sur des données d’archives, particulièrement un fonds d’archives de la compagnie AbitibiBowater inc. Le premier chapitre de cette étude avait pour objectif d’établir un portrait forestier préindustriel de cette forêt. De grands feux en 1870 et 1923, en plus de trois épidémies de tordeuse des bourgeons de l’épinette au cours du 20e siècle, furent les principales perturbations naturelles. Il est apparu que quelle que soit l’échelle de paysage considérée dans cette étude, la forêt mélangée préindustrielle de la Mauricie était principalement mature ou surannée (> 100 ans) et dominée par le type de couvert « mélangé » avec feuillus intolérants. Au niveau des essences individuelles, le couvert forestier était dominé par le bouleau blanc, l’épinette noire et le pin gris, soit des essences de début de succession après feu en forêt boréale. Le chapitre 2 avait pour objectif de reconstituer l’évolution du couvert forestier dans quatorze paysages ainsi que qualifier l’altération possible des coupes sur l’évolution du couvert forestier. Pour répondre à ce dernier objectif, dans une logique d’analyse par triangulation trois méthodes d’analyse ont été mises à profit. La principale altération de la récolte forestière sur l’évolution du couvert forestier fut qualifiée d’additive à la dynamique naturelle, particulièrement en lien avec le phénomène d’enfeuillement. L’objectif du chapitre 3 était de reconstituer l’évolution de la récolte forestière dans une ancienne concession forestière (Vermillon) à l’aide d’indicateurs nous permettant de réfléchir aux implications de la révocation des concessions en 1986 sur la pérennité de la ressource bois. Dans le contexte de notre étude de cas, on a constaté que depuis la révocation de la concession Vermillon, il y avait eu augmentation de la récolte forestière. S’il nous était impossible de juger si cet accroissement s’était fait au détriment de la pérennité de la ressource bois, il est apparu que, dans une optique de rendement soutenu, notre marge de sécurité a certainement diminué depuis l’application de la politique de 1986. « Garder la mémoire de nos actions et leurs résultats » devrait être un leitmotiv dans notre aménagement forestier. Minimalement, il conviendrait de garder en mémoire les informations, données, qui sont collectées à même les opérations régulières d’aménagement. / To ensure sustainable development in a temperate mixedwood boreal forest in central Quebec (Canada), forest managers would like to measure the historical impact of harvesting on forest cover evolution at the landscape level. The main objective of this study was to document, at the landscape level, the historical effects of harvesting on forest cover evolution and wood volume. The study was mainly based on archival records, particularly AbitibiBowater inc 's archives. The objective of the first chapter of this study was to characterize the pre-industrial forest. The main natural disturbances were big fires in 1870 and 1923 and three spruce budworm epidemics in the 20th century. Whatever the scale considered in this study, the pre-industrial forest cover was mainly composed of mature or old-growth (> 100 years) and dominated by mixedwood forest stands with intolerant hardwoods. The main forest species were white birch, black spruce and jack pine, three species associated to forest succession after fire in the boreal forest. Chapter 2 had as objectives to make an historical reconstruction of forest cover evolution in 14 landscapes and to qualify the possible effects of harvesting. For the latter, we used three analytical methods in a triangulation approach. The main alteration of forest harveting on forest cover was qualified as additive to the natural dynamic, particularly considering the increase of intolerant hardwoods. The objective of chapter 3 was to make an historical reconstruction of wood harvesting in a past forest concession (Vermillon). We monitored indicators of forest sustainability in order to discuss the impacts of forest concession revocation in 1986. In the context of our study we noted an increase of wood harvesting after the revocation. Although we were unable to conclude that the new policy was a threat to wood production sustainability, on a sustainable yield basis, our security margin has surely diminished since the introduction of the policy of 1986. “To keep in mind the actions we have done and their results” should be a leitmotiv in our forest management. At least, we should record the data collected during regular operations.

Dans le contexte actuel de démocratisation des technologies et des méthodes géomatiques, les expériences du type « Public Participation GIS » - PPGIS se multiplient. Le concept de PPGIS est, par essence-même, interdisciplinaire et multiforme. Il s’apparente, d’une certaine façon, à un déclinaison spécifique des SIG, vus comme des systèmes d’information (données, matériels, logiciels, méthodes et composantes humaines), incluant la dimension de la participation publique. De fait, les PPGIS ne se limitent pas aux simples outils logiciels. L’objectif principal d’un PPGIS consiste à accentuer/supporter l'implication des citoyens dans les processus de prise de décisions territoriaux, et à améliorer l'accès aux outils, aux données ainsi qu’à l'information (Steinmann et. al. 2004). Les applications des PPGIS revêtent des formes très variées, selon le contexte économique, l’organisation sociale et politique, la culture, mais également en fonction des problématiques traitées et des méthodologies développées (Joliveau 2006). Les exemples mettent en évidence qu’en pratique, la dimension ‘participation publique’ des PPGIS renvoie à des réalités différentes. La construction du domaine des PPGISciences (Sieber 2004) est basée sur la convergence de concepts sociaux, culturels, éthiques et environnementaux avec les technologies de l’information et à la géomatique. Ce développement engendre des questions épistémologiques complexes, dans la mesure ou chaque discipline impliquée pose évidemment un regard différencié sur les PPGIS. Par conséquent, le concept même de PPGIS est ambigu. Il n'existe pas de consensus sur ses éléments caractéristiques. Ce constat pose problème, tant sur le plan scientifique que sur le plan pratique, dans la mesure où il rend difficile, non seulement la formalisation de méthodes de développement adaptées aux PPGIS ; mais aussi le développement de critères d'évaluation de succès et d'échec (Craig et al. 1999). La communauté scientifique des PPGIS considère d’ailleurs que pour comprendre la réalité sur laquelle les chercheurs doivent appuyer leurs travaux, la formalisation consensuelle d’une définition claire et précise du concept de PPGIS s’impose. Les spécialistes affirment que l’une des priorités actuelles est la conception d’un cadre théorique basé en particulier sur une typologie des PPGIS (Tulloch 2003, Steinmann et al. 2004). Malgré les quelques recherches déjà réalisées, seules quelques typologies partielles ont été développées, et le concept demeure flou. L’objectif principal de cette recherche consiste à concevoir une typologie plus globale à partir d’une analyse en profondeur des concepts sous-jacents. Sur le plan plus pratique, cette recherche vise à concevoir et à développer un observatoire web des expériences PPGIS (ce dernier étant à la fois une composante de l’objectif et un moyen de l’atteindre). La méthodologie est basée sur la construction d’un cadre théorique (analyse de la littérature et des typologies existantes) et une analyse empirique (étude d’une série d’expériences de PPGIS). La méthodologie est complétée par une enquête sur les forums web spécialisés, de manière à solliciter la communauté du domaine et à valider nos résultats. Cette recherche a ainsi permis de construire une typologie des PPGIS, plus globale, complémentaire de celles déjà existantes. Se faisant notre travail permet d’améliorer la compréhension de ce domaine en émergence et apporte des éléments formels permettant de mieux le caractériser. / In the current context of democratization of technologies and methods of geomatics, “Public Participation GIS” practices - PPGIS multiply. The concept of PPGIS is, by its nature, interdisciplinary and multiform. It is connected, in a certain manner, to a specific variation of the GIS, understood as information systems (data, hardware, software, methods and human factor), including the dimension of public participation. Essentially, PPGIS are not limited to simple software tools. The principal objective of a PPGIS consists of accentuating/supporting the implication of the citizens in the territorial decision making processes, and to improve the access to tools, data, and information (Steinmann et al. 2004). Applications for PPGIS take a variety of forms depending on the economic context, the social and political organization, the culture, but also regarding to the treated problems and developed methodologies (Joliveau 2006). Examples underline that, in practice, dimension of “public participation” in PPGIS echoes different realities. The creation of the field (Sieber 2004) is based on the convergence of social concepts as well as cultural, ethical and environmental concepts associated with information technologies (IT) and Geomatics. This development generates complex epistemological questions, in a measure where each implied discipline obviously poses a different view on PPGIS. Consequently, the concept of PPGIS is ambiguous. There is no consensus on its characteristic elements. This circumstance causes some problems, both on the scientific and practical levels. It makes difficult, not having the standardization of methods of development adapted to the PPGIS; but also the development of evaluation criterions of success and failure (Craig and al 1999). Besides, the scientific community associated with PPGIS considers that in order to understand reality that the researchers must rely on their works, the agreed formalization of a clear and precise definition of the concept of PPGIS is inevitable. Specialists affirm that one of the current priorities is to design a theoretical framework particularly based on a typology of PPGIS (Tulloch 2003, Steinmann et al. 2004). In spite of some research work already carried out, only a few limited typologies were developed, and the concept remains unclear. The principal objective of this research consists of conceiving a more global typology starting from an in-depth analysis of the subjacent concepts. From a practical level, this research aims at designing and developing a web-based observatory of PPGIS experiments (this one is a component of our objective and at the same time a means of reaching it). Our methodology is based on the construction of a theoretical framework (literature review and an analysis of existing typologies) and an empirical analysis (study of a series of PPGIS experiments). Methodology is effectuated by an investigation into the specialized Web forums, so as to solicit the community of the field and to validate our results. This research thus made it possible to build a typology of the PPGIS, as a hole, complementary to those already existing. Doing this work improves understanding of this field in its infancy and elicits formal elements for better characterization of PPGIS.

Ce travail de recherche se décompose en trois parties. Le premier volet fait part des différentes approches étudiées dans la littérature concernant les bois-plastiques (WPC) et de différentes possibilités existantes tout en mettant en avant les résultats préliminaires obtenus. Il rapporte aussi le potentiel des lignines comme agent de couplage. L’objectif du second volet est l’optimisation de l’efficacité de ce nouveau type d’agent de couplage en combinant des lignines modifiées à un agent de couplage commercial (le polyéthylène maléaté: MAPE). Finalement, le dernier volet reprend les connaissances développées dans les précédentes parties tout en ajoutant deux aspects : la résistance aux cycles de gel-dégel et l’effet des extractions à l’eau et à la soude. Le problème des WPC est lié aux caractéristiques extrêmement opposées des fibres naturelles et de la matrice polymère, ce qui les rend incompatibles. Une multitude de traitements physiques ou chimiques peuvent améliorer la compatibilité et les interactions interfaciales entre les composants. L'impact environnemental et économique de l'utilisation de produits chimiques dérivés du pétrole et la demande de valoriser les coproduits du bois offrent la possibilité d'utiliser les lignines estérifiées dans la production d’une nouvelle génération de WPC. Nous avons démontré la faisabilité de composites à base de polyéthylène haute densité (HDPE) contenant 30% de fibres d’écorces d'épinette noire, avec 5% (basé sur la masse de l'écorce) de lignine Kraft estérifié à l'anhydride maléique. La combinaison de lignines Kraft estérifiées avec du MAPE (à teneurs égales) a permis d’optimiser l’efficacité de l’agent de couplage avec une nouvelle façon d'améliorer la compatibilité entre les fibres et la matrice. Étant donné que les fibres naturelles contiennent de la lignine, la lignine estérifiée (deux estérifications étudiées : succinique et maléique) a créé une structure qui a agit comme un intermédiaire entre les fibres d'écorce et la matrice HDPE hydrophobe, grâce à sa haute porosité permettant un ancrage mécanique intéressant et des liaisons de type van der Waals ou d’interactions π-π donnant du liant à cette nouvelle structure. On a déterminé l'effet de la composition d'agent de couplage comme étant un facteur majeur sur les propriétés mécaniques. Une analyse statistique a permis de trouver les meilleurs paramètres pour optimiser les propriétés mécaniques des composites et optimiser cette approche novatrice d’agent de couplage pour les WPC. Il a finalement été décidé d’étudier l’effet d’extractions à l’eau ou à la soude des écorces sur les caractéristiques mécaniques tout en intégrant une analyse de la résistance aux cycles gel-dégel dans le cas d’une application extérieure du matériau, correspondant au contexte québécois. Il a été démontré que les différentes extractions n'altèrent pas les propriétés mécaniques en flexion et en traction. Mais le test de résistance aux gels-dégels met en valeur les caractéristiques des WPC. Un meilleur comportement a été trouvé pour les formulations avec un agent de couplage combinant les lignines estérifiées avec du MAPE. / This research work is divided into three parts. The first part is dedicated to the review of different approaches discussed in the literature concerning wood-plastic composites (WPC) and different possibilities while highlighting the preliminary results obtained. It also reported the potential of lignin as coupling agent. In the second part, the optimization of the effectiveness of this new type of coupling agent combining modified lignin with a commercial coupling agent (polyethylene maleate: MAPE) is discussed. Finally, the performance of the selected composites upon the freeze-thaw resistance tests and the effect of extractions (water and soda) on the characteristics (flexural and tensile properties) of composites containing bark fibers and modified lignin are presented in the last part. The problem of compatibility between the constituents of WPC is related to the extremely opposite characteristics of natural fibers and the polymer matrix. A multitude of physical or chemical treatments can improve compatibility and the interfacial interactions between components. The environmental and economic impact of the use of petroleum chemicals and the demand to valorize the co-products of wood transformation offers the possibility of using esterified lignin in the production of a new generation of WPC. We have demonstrated the feasibility of composite based on high density polyethylene (HDPE) containing 30% of black spruce bark fibers, with 5% (based on the mass of bark) of Kraft lignin esterified by maleic anhydride. The combination of esterified Kraft lignin with the MAPE (at equal levels) has been demonstrated to improve the compatibility between the bark fibers and the matrix. Given that natural fibers contain lignin, the esterified lignin (with succinic and maleic anhydride) is supposed to create a structure which acts as bond between the bark fibers and the hydrophobic matrix (HDPE). This action is related to the high porosity of esterified lignin as revealed by SEM, which allows for mechanical anchoring due to van der Waals or π–π interactions. The effect of the structure of coupling agent on the mechanical properties of the composites has been determined. A statistical analysis performed on the collected data made it possible to determine the best settings of parameters for optimal mechanical properties of composites, designed through the innovative approach of using esterified Kraft lignin as a coupling agent for WPC. Finally, the effect of water and soda extractions of bark fibers prior to their incorporation into composites was studied, on the mechanical characteristics of the composites. The composites with best mechanical performance were finally tested regarding freeze-thaw resistance since an outside application of the material, is anticipated in the Quebec context. However, the test for resistance to freeze-thaw positively influences the characteristics of WPC. It has been shown that different extractions do not affect the mechanical properties (flexural and tensile). Better behavior was found for formulations with a coupling agent combining lignin esterified with the MAPE.

Malgré le fait que la coloration de l'aubier par les champignons de bleuissement affecte seulement l'esthétique du bois sans altérer ses propriétés, elle abaisse sa valeur marchande et freine son exportation, causant des pertes financières importantes à l'industrie forestière. L'utilisation de souches albinos (non pigmentées) de champignons de bleuissement est une approche de lutte biologique prometteuse permettant de traiter les billots immédiatement après la coupe. L'objectif principal de ce projet de doctorat était donc de développer une souche albinos d'une espèce à croissance rapide, le Ceratocystis resinifera, afin de l'utiliser comme agent biologique de protection du bois contre le bleuissement. À partir d'ascospores de C. resinifera, nous avons réussi à isoler une souche albinos que nous avons nommée Kasper. Le potentiel de Kasper à prévenir le bleuissement du bois a été testé et comparé à celui de Cartapip-97, un agent de lutte biologique disponible sur le marché pour prévenir le bleuissement des billots de pin tordu et de pin rouge. Lors d'essais en laboratoire, Kasper a réduit jusqu'à 94.4% le bleuissement de billots d'épinette blanche, soit plus efficacement que Cartapip-97. Lors de quatre essais effectués sur le terrain dans la région de Québec, Kasper a permis de réduire jusqu'à 80% le bleuissement de billots d'épinette noire. Dans tous les cas, l'albinos de C. resinifera a été plus efficace que Cartapip-97 à l'exception d'un seul essai. Ces résultats suggèrent que des souches albinos dérivées du champignon C. resinifera pourraient être une source additionnelle d'agents de lutte biologique contre le bleuissement du bois. Pour s'assurer de l'innocuité environnementale de Kasper, des tests ont été effectués pour évaluer le pouvoir pathogène de ce dernier et de souches sauvages de C. resinifera sur des plants de conifères et de feuillus. C. resinifera a démontré un pouvoir pathogène parfois négligeable, parfois relativement élevé selon les conditions. Cependant, nous ne connaissons pas encore la nature des insectes vecteurs de C. resinifera, bien que cela semble peu probable que se soient des scolytes primaires capables d'attaquer des arbres sains. Nous n'avons donc pas pu conclure sur le risque de l'application opérationnelle de Kasper. Une étude sur la génétique et la structure des populations de C. resinifera a aussi été réalisée pour évaluer le risque d'utiliser Kasper à la grandeur du Canada et de perturber l'écologie de populations locales au cas où Kasper proviendrait d'une population génétiquement distincte des autres populations canadiennes. L'ADN de 129 isolats de C. resinifera provenant de neufs sites à travers le Canada a été amplifié avec 13 amorces qui ont généré 108 marqueurs RAPD (19 polymorphes, 54 allèles rares et 35 monomorphes). Les analyses de la fréquence allélique de ces marqueurs ont révélé une faible diversité génétique (//s = 0.045) ainsi qu'une différentiation génétique (OST= 27.4%) entre les populations de l'Est et celles de l'Ouest du Canada. La différentiation suggère la présence d'une barrière reproductive géographique située dans les Prairies canadiennes où la présence de plante-hôtes y est plus restreinte. Cependant, selon les analyses, cette barrière ne serait pas complètement impénétrable. / Sapstain of wood caused by ophiostomatoid fungi does not affect the structural properties of wood but, since it alters its appearance, it nevertheless reduces the value of wood products, thereby inducing considerable financial losses to the wood products industry. The application of albino strains derived from sapstain fungi is a promising biological control strategy against sapstain of wood. Therefore, the main objective of this Ph.D project was to develop an albino strain of an aggressive saspstain fungus, such as Ceratocystis resinifera, to prevent sapstain in freshly felled logs. We recovered an albino strain, named Kasper, from ascospores of C. resinifera and we tested its potential in preventing sapstain and compared its performance with an albino strain of O. piliferum, commercially available under the trade name Cartapip 97 as a biological control agent against sapstain on lodgepole pine and red pine logs. In a laboratory trial, Kasper reduced sapstain of white spruce logs up to 94.4% and was more efficient than Cartapip-97. In field trials conducted in an area north of Québec City, Kasper reduced sapstain of black spruce up to 80%. In three out of four field trials, Kasper was significantly more efficient than Cartapip-97 in reducing sapstain development. The exception was encountered in a 2003 trial conducted in a sawmill yard where Kasper did not reduce sapstain. These results suggest albino strains derived from C. resinifera might be an additional source of potential biocontrol agents against sapstain. To ensure the environmental innocuousness of large-scale applications of Kasper, we tested the pathogenicity of both wild-type and albino strains of C. resinifera in five greenhouse trials and in one field trial. This fungus showed weak to moderate pathogenic ability depending on conditions. However, we cannot conclude about the risk of using Kasper as a protective agent on logs since the nature of its insect vectors still remains unknown, although it is suspected to be fungal feeding insects that rarely attack healthy living trees. The development of a biological control agent derived from C. resinifera should include an assessment of the genetic variability and population structure of this fungus. This type of study, which is required for registration issues in countries such as Canada, would also help prevent the introduction of new genetic material into local populations, if Kasper were found to be genetically distinct. DNA of 129 isolates of C. resinifera from nine Canadian populations was amplifïed with 13 primers that generated 108 RAPD markers. The analysis of allelic frequencies showed an overall low genetic diversity among isolates (//s = 0.045). A notable genetic differentiation (OST= 27.4%) was nevertheless observed between Eastern and Western populations. This barrier of gene flow may resuit from the absence of host and intensive agriculture across the Great Plains but analysis suggested that this barrier is not totally impenetrable.

Des éléments mobiles de type 2 ont été mis en évidence chez Ophiostoma ulmi et O. novoulmi, agents pathogènes de la maladie hollandaise de l'orme. Dans un premier temps, ces transposons à ADN, nommés OPHIOl, OPHI02 et OPHI03, ont été subséquemment caractérisés, tant au niveau structural qu'au niveau de leur répartition dans les espèces concernées. L'étude approfondie de leur séquence a permis de faire ressortir des mutations particulières de type RIP (Repeat induced point mutations) uniquement présentes chez OPHI03. Ces dernières, ont par ailleurs, permis de mettre au point une nouvelle technique de visualisation de ce type de mutations (CTS visualizatiori), applicable à l'ensemble de ces éléments mobiles. Dans un second temps, la mobilité & OPHIOl et OPHI02 a fait l'objet d'une étude détaillée. Grâce à divers stress abiotiques, nous avons démontré que ces éléments sont mobiles au sein des génomes des champignons responsables de la maladie hollandaise de l'orme. En dernier lieu, des analyses bioinformatiques ont permis de mettre en évidence des zones de sélection positive au sein de domaines précis des transposases, l'enzyme requise pour la mobilité d'OPHIOl et d'OPHI02. L'ensemble de ces résultats a permis d'accroître la connaissance des TE ainsi que d'essayer de comprendre la dynamique complexe existant entre les transposons et leurs génomes hôtes. / Type 2 mobile elements were detected in Ophiostoma ulmi and O. novo-ulmi sp., the causal agents of the Dutch elm disease. Firstly, the structure and the distribution in Ophiostoma species of these DNA transposons, named OPHIOl, OPHI02 and OPHI03, were characterized. A precise analysis of their sequence demonstrated some particular RIP mutations (Repeat induced point mutations) in the case of OPHI03. These mutations allowed us to develop a new visualization (CTS visualization) for these types of mutations, applicable to ail mobile elements. Secondly, the mobility of OPHIOl and OPHIOl was the main investigation of a detailed study. We demonstrated that abiotic stresses have a direct impact on the induction of mobility of the transposons within Ophiostoma sp. To finish our investigation, bioinformatics analyses were performed on OPHIOl and OPHIOl (considered to be active transposons) and allowed the presence of regions under positive selection inside the transposase (enzyme required for their mobility). Taken together, these results lead to a better understanding of a part of the complex dynamics that links mobile elements to their host genomes.