L’évolution récente des méthodes d’extraction de la tourbe laisse les tourbières dans un état près d’un stade historique de développement de type minérotrophe plutôt qu’ombrotrophe. Conséquemment, les tourbières industrielles post-exploitation sont fréquemment envahies de colonies monospécifiques de Scirpus cyperinus. Cette étude porte sur l’élaboration de nouvelles méthodes d’intervention visant l’intégration du S. cyperinus dans une biodiversité représentative d’un écosystème de référence. Pour ce faire, deux expériences en serre ont été réalisées. La première expérience évalue la performance de quatre couverts végétaux pour limiter la germination du Scirpus cyperinus en fonction des conditions hydrologiques. Deux couverts végétaux, le Sphagnum warnstorfii et les plants de graminées, ont efficacement limité la germination du Scirpus cyperinus. La seconde expérience évalue le potentiel de deux espèces cibles de restauration à s’implanter parmi le Scirpus cyperinus sous deux régimes hydriques. Une seule espèce, le Calamagrostis canadensis, a réussi à se maintenir en présence du Scirpus cyperinus. / Recent advances in peat extraction methods now leave the environment in a state closer to an historical development stage designated as minerotrophic (fen) rather than ombotrophic (bog). Consequently, industrial peatlands are commonly invaded monospecifically by Scirpus cyperinus soon after the end of operations. This study investigates new intervention techniques promoting biodiversity of the degraded ecosystem. In this context, two greenhouse experiments were carried out. The first one compared the performance of four plant covers to prevent S. cyperinus germination in relation to hydrologic conditions. Sphagnum warnstorfii and graminoid plants mats efficiently limited Scirpus cyperinus germination. The second experiment looked at the potential of two species targeted for reintroduction to grow and compete with Scirpus cyperinus under two hydrologic regimes. The biomass production of one of the two selected species (Calamagrostis canadensis) was able to maintain itself in presence of Scirpus cyperinus.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Notre groupe de recherche a récemment démontré que des apports très élevés en acides gras trans naturels (AGTn) et industriels (AGTi) avaient des effets comparables sur les lipides et lipoprotéines plasmatiques. L'impact des différents AGT sur les processus impliqués dans l'homéostasie du cholestérol demeure toutefois inconnu et il nous est apparu important d'investiguer dans cette voie. Ce mémoire présente les résultats d'une étude dont l'objectif était de comparer l'impact des AGTi et des AGTn sur les marqueurs de la synthèse endogène et de l'absorption intestinale du cholestérol. Les résultats démontrent que le niveau d'absorption du cholestérol est modifié de façon plus importante suite à la consommation d'AGTn que d'AGTi, mais cette différence ne se reflète pas dans les concentrations de LDL-C entre les deux sources d'AGT. Il semble également que la consommation d'AGT n'affecte pas la synthèse endogène de cholestérol, peu importe leur origine.

Le secteur de la pomme est sous un système de gestion de prix. La Fédération des producteurs de pommes du Québec (FPPQ) administre un plan-conjoint qui fixe les prix minimums payés aux producteurs de pommes du Québec. Ainsi, le prix minimum des pommes vendues à l’état frais au Québec est déterminé par un comité composé de membres de la FPPQ, de membres de l’Association des Emballeurs de Pommes du Québec et d’un représentant des acheteurs de pommes à l’état frais. Cette étude porte sur la prédiction des prix payés aux producteurs pour quatre variétés de pommes (Cortland – McIntosh – Spartan – Empire) produites et vendues fraîches au Québec. Plus spécifiquement, l’objectif de l’étude est de développer un modèle empirique qui explique les facteurs qui influencent les prix payés aux producteurs de pommes du Québec. Cet outil facilitera la prise de décision des intervenants dans le secteur de la pomme au Québec en permettant prédiction précises des prix. Le modèle empirique inclue des variables qui expliquent les mouvements de la demande et de l’offre des pommes fraîches au Québec. Parmi ces facteurs, le modèle considère le stock de pommes, la quantité mise en marché, les importations, le taux de change et les prix observés pour les quatre variétés de pommes. Le modèle empirique utilise des développements récents dans l’étude des données temporelles qui sont déterminées conjointement. Ainsi, le modèle permet de prédire simultanément le prix des quatre variétés de pommes en tenant compte que le prix de chacune des variétés peut influencer les prix des autres variétés. Cette approche permet d’obtenir des prédictions plus précises que la méthode conventionnelle qui ne tient pas compte du fait que les prix des quatre variétés sont déterminés conjointement. Le modèle empirique montre que le commerce avec les États-Unis et la quantité de pomme mise en marché sont des facteurs particulièrement importants qui affectent le prix des pommes au Québec. Même si le modèle est estimé avec un nombre limité de données il performe très bien pour la prédiction des prix dans un horizon de moins de trois mois. / The apple industry in Quebec is under a price management system. The Fédération des producteurs de pommes du Québec (FPPQ) manages a marketing agreement that sets a minimum for the price paid to Quebec apple producers. The floor price is determined by a committee composed of members of the FPPQ, members of the Quebec apple packers association and one representative of Quebec fresh apples buyers. This study predicts the price paid to Quebec producers for four varieties of apples (Cortland–McIntosh– Spartan– Empire) grown in Quebec and sold fresh in Quebec and in so doing will assist the FPPQ in the determination of the minimum price. Specifically, the objective of this analysis is to develop an empirical model that explains the factors that influence the price paid to Quebec producers for fresh apples. This prediction tool will provide a precise prediction of prices therefore facilitating decision by members of the Quebec apple industry. The empirical model includes variables that affect both the demand for apple and the supply of apple. The model includes variables for the stock of apple, the quantity of apples marketed, the imports of apples, the exchange rate and the prices for the four varieties of apples. The empirical model is at the cutting edge of the literature on time series that are jointly determined. The empirical model in this analysis allows for a precise prediction of the price for the four varieties of apple taking into account that the price for one variety affects and is affected by the price for all the other varieties. This approach allows for more precise prediction than under conventional models that do not account for simultaneity. The results of the estimations how that the net imports of apple from the United States and the quantity of apples marketed are the two most important factors that affect the price of apples in Quebec. The model yields a precise prediction for a time horizon below three months.

Le surplus mondial et le faible prix du lactose ont attiré l’attention de chercheurs et de l’industrie pour développer des procédés novateurs pour la production de dérivés du lactose à valeur ajoutée, tels que l’acide lactobionique (ALB), qui est un produit à haute valeur ajoutée obtenu par l’oxydation du lactose, avec d’excellentes propriétés pour des applications dans les industries alimentaire et pharmaceutique. Des recherches sur la production d’ALB via l’oxydation catalytique du lactose avec des catalyseurs à base de palladium et de palladium-bismuth, ont montré des bonnes conversions et sélectivités envers l’ALB. Cependant, le principal problème de ces catalyseurs est leur instabilité par lixiviation et désactivation par suroxydation au cours de la réaction. Les catalyseurs à base d’or ont montré une meilleure performance que les catalyseurs de bismuth-palladium pour l’oxydation de glucides. Cependant, trouver un catalyseur robuste pour l’oxydation du lactose est encore un grand défi. Dans cette dissertation, des nouveaux catalyseurs à base d’or supportés sur des matériaux mésostructurés de silicium (Au/MSM) ont été synthétisés par deux méthodes différentes, et évalués comme catalyseurs pour l’oxydation du lactose. Les catalyseurs ont été caractérisés à l’aide de la physisorption de l’azote, DRX, FTIR, TEM et XPS. Les effets des conditions d’opération, telles que la température, le pH, la charge d’or et le ratio catalyseur/lactose, sur la conversion du lactose ont été étudiés. Finalement, le procédé de déminéralisation de la solution de lactobionate de sodium à la sortie du réacteur a été étudié à l’aide de deux approches: l’électrodialyse avec des membranes bipolaires (EDMB) et la technologie d’échange d’ions. Des catalyseurs Au/MSM hautement actifs ont été synthétisés avec succès par la co-condensation d’un mélange de bis [3-(triéthoxysilyl) propyle] tétrasulfide (BTESPTS), tétra-éthyle ortho-silicate (TEOS) et le précurseur d’or (HAuCl4) en milieu acide, avec le tribloc co-polymère EO20PO70EO20 utilisé comme agent structurant. Il a été trouvé que l’augmentation du ratio molaire BTESPTS/TEOS provoque un changement dans la structure des matériaux, laquelle passe d’une structure 2D-hexagonal très ordonnée à une structure mixte de type hexagonal-vésicule et mousse cellulaire. Dans les conditions opératoires optimales (charge d’or = 0.7% en poids, T = 65ºC, catalyseur/lactose ratio = 0.2, pH = 8-9, débit d’air = 40 mL·min-1), le lactose a été complètement converti en ALB après 80-100 min de réaction, lorsqu’on a utilisé les catalyseurs synthétisés à partir des mélanges contenant une concentration molaire de BTESPTS entre 6-10%. Ces catalyseurs ont été caractérisés par une structure de type « wormhole-like », favorable pour l’accessibilité des réactifs aux nanoparticules d’or (AuNPs) d’environ 8 nm intercalées dans les murs de la silice. AuNPs d’environ 5-6 nm ont été aussi chargées avec succès sur les matériaux mésoporeux SBA-15 et SBA-15-CeO2, par l’adsorption du complexe [Au(en)2]3+ (en=éthylènediamine) en milieu alcalin. Ces catalyseurs ont conservé la structure hexagonale 2D très ordonnée typique de la SBA-15, et ils ont présenté une grande activité pour l’oxydation du lactose. Après 60 min de réaction, les catalyseurs Au/SBA-15-CeO2 (ratio molaire Ce/Si = 0.2) ont présenté l’activité catalytique la plus élevée (100% conversion du lactose) et 100% de sélectivité envers l’ALB, lorsqu’ils ont été utilisés dans les conditions optimales décrites ci-dessus. Ces résultats suggèrent que l’oxyde de cérium joue un rôle dans l’augmentation de l’activité catalytique, où la coordination et les états d’agglomération des atomes du Ce pourraient avoir un effet important. En général, les résultats des analyses XPS sur les états d’oxydation de l’or à la surface des Au/MSM, ont montré la coexistence d’espèces d’or métalliques et oxydées, avec une abondance relative suivant l’ordre Au0 > > > Au+1 > Au+3. Dans le cas des catalyseurs Au/SBA-15-CeO2, la présence des deux états d’oxydation Ce3+ et Ce4+ a été aussi observée. Les expériences de recyclage des catalyseurs ont montré que l’activité des échantillons Au/SBA-15 et Au/SBA-15-CeO2 a été significativement réduite (40-65%) après des cycles de réaction d’oxydation consécutifs, lorsque le lavage avec de l’eau a été utilisé comme procédé de régénération. Par contre, les catalyseurs ont conservé leur activité catalytique, en utilisant la calcination comme méthode de régénération, ce qui indique qu’une des causes de désactivation des catalyseurs Au/MSM pourrait être due à une forte adsorption d’espèces organiques sur la surface des catalyseurs. De plus des quantités significatives d’or ont été trouvées dans la solution après des cycles de réaction consécutifs, ce qui démontre la désactivation est aussi due à la lixiviation de la phase active dans la solution de réaction. Les données expérimentales ont révélé que tant l’EDMB que la technologie d’échange d’ions pourraient être utilisées pour produire l’ALB à partir de son sel de sodium. Cependant, en tenant compte du fait que l’EDMB a été utilisée pour la première fois pour cette application, ce procédé a donc besoin d’une amélioration pour des applications industrielles. En effet, une déminéralisation de 50% a été atteinte après l’application d’une différence de potentiel de 5.0-5.5 V pendant 100-180 min aux bornes d’une cellule d’électrodialyse à trois compartiments, tandis que la solution de lactobionate de sodium a été complètement dépourvue de sodium après 10-30 min, lorsqu’on a utilisé une résine échangeuse de cations commerciale fortement acide (AmberliteTM FPC23 H). / The worldwide surplus and low cost of lactose have drawn the attention of researchers and industry to develop innovative processes for the production of value-added lactose derivatives, such as lactobionic acid (LBA), which is a high value-added product obtained from lactose oxidation, with excellent properties for applications in the food and pharmaceutical industries. Investigations on LBA production by means of catalytic oxidation of lactose over palladium and bismuth-palladium supported catalysts have shown good conversion rates and selectivities towards LBA, but the main problem of these catalysts is their instability by leaching and deactivation by over-oxidation during the reaction. Supported gold catalysts have shown to outperform palladium and bismuth-palladium catalysts for the oxidation of carbohydrates. However, there is still a big challenge in finding a robust catalyst for the lactose oxidation. In this dissertation, new gold catalysts supported on mesoporous silica materials (Au/MSM) have been synthesized by two different methods, and evaluated as catalysts in the oxidation of lactose. The catalytic materials were characterized by nitrogen physisorption, XRD, FTIR, TEM and XPS. The effects of the operating conditions such as temperature, pH, gold loading and catalyst/lactose ratio on the lactose conversion were investigated. Finally, the demineralization process of the sodium lactobionate solution obtained at the reactor outlet has been studied using two approaches: bipolar membrane electrodialysis (BMED) and ion-exchange technology. Highly active Au/MSM were successfully formulated by the co-condensation of a mixture of bis [3-(triethoxysilyl) propyl] tetrasulfide (BTESPTS), tetraethyl orthosilicate (TEOS) and the gold precursor (HAuCl4) in acidic media, using the triblock co-polymer EO20PO70EO20 as template. It was found that by increasing the BTESPTS/TEOS molar ratio, the structure of the synthesized materials changed from a highly ordered 2D hexagonal structure to a mixed hexagonal-vesicle and cellular foam structure. Under the optimal operating conditions (gold loading = 0.7%wt, T = 65ºC, catalyst/lactose ratio = 0.2, pH = 8-9, air flow = 40 mL·min-1), the lactose was completely converted into LBA after 80-100 min reaction, when using the catalysts synthesized from mixtures containing 6-10% molar concentration of BTESPTS. These catalytic materials were characterized by the predominance of a wormhole-like structure, favorable for the reagent accessibility to the gold nanoparticles (AuNPs) of about 8 nm intercalated in the silica walls. AuNPs of about 5-6 nm were also successfully loaded of mesoporous SBA-15 and SBA-15-CeO2 materials, by the wet adsorption of the gold cationic complex [Au(en)2]3+ (en=ethylenediamine) in alkaline media. These catalysts retained the well-ordered 2D hexagonal structure typical of SBA-15, and showed high activity to lactose oxidation. After 60 min of reaction, the Au/SBA-15-CeO2 catalysts (Ce/Si = 0.2) showed the highest catalytic activity (100% lactose conversion) and 100% selectivity towards LBA, when used at the optimal operating reaction conditions described above. These results suggest that ceria plays a role in the enhancement of the catalytic activity, where the coordination and agglomeration states of Ce atoms could have an important effect. In general, the XPS study on the oxidation states of gold on the Au/MSM surfaces revealed the coexistence of metallic and oxidized Au species, whose relative abundance followed the order Au0 > > > Au+1 > Au+3. In the case of Au/SBA-15-CeO2 catalysts, the presence of both Ce3+ and Ce4+ oxidation states was also observed. Catalysts’ recycling experiments showed that the activity of Au/SBA-15 and Au/SBA-15-CeO2 was significantly reduced (40-65%) after consecutive oxidation reaction cycles, when washing with water was used as regeneration process. On the contrary, these catalytic samples conserved their catalytic activity when calcination was used as regeneration method, indicating that one of the causes of deactivation of Au/MSM might be the strong adsorption of organic species on the catalyst surface. Moreover, significant amounts of Au were found in the solution after consecutive reaction cycles, demonstrating that the leaching of the active phase into the reaction solution is another important cause of the catalyst’ deactivation. Experimental data showed that both BMED and ion exchange technology might be used for producing LBA from its sodium salt. However, taking into account that it is the first time that BMED is used for this application, this process still needs further improvement for industrial applications, since a demineralization rate of 50% was achieved after applying a voltage difference of 5.0-5.5 V during 100-180 min to a three-compartment electrodialysis stack, while a complete sodium removal was achieved after 10-30 min when using a commercial strong cation exchange resin (AmberliteTM FPC23 H).

Les abeilles sauvages contribuent significativement au service de pollinisation et connaissent présentement un déclin important. L’une des causes de ce déclin serait la compétition par l’abeille domestique. L’apiculture urbaine, une pratique assez récente, devient rapidement populaire. On ne connait pas de quelle façon la compétition entre les abeilles sauvages et domestiques s’exprime en milieu urbain, d’autant plus que ce milieu a déjà des impacts importants sur les abeilles, sauvages comme domestiques, notamment par la présence d’îlots de chaleur. Les objectifs de ce projet étaient de déterminer comment les paramètres environnementaux (abondance de l’abeille domestique, proportion des îlots de chaleur à l’intérieur de 1500 m, quantité et diversité des ressources florales) expliquent les communautés d’abeilles sauvages en milieu urbain. Nous avons émis les hypothèses : 1) que la compétition avec l’abeille domestique influence négativement les abeilles sauvages, 2) que les sites avec des ressources florales abondantes soutiennent des communautés d’abeilles sauvages plus diversifiées et abondantes et que ces ressources minimisent l’impact négatif de la compétition et 3) que l’urbanisation a des impacts variables sur les abeilles sauvages en fonction de leurs traits fonctionnels. Nous avons testé ces hypothèses à l’aide d’un jeu de données récoltées à Montréal en 2012 et 2013 sur 25 sites où les abeilles furent échantillonnées à l’aide de pièges-bols colorés. Nous avons étudié les patrons des communautés de 166 espèces d’abeilles sauvages ainsi que de l’abondance des espèces les plus communes après avoir tenu compte de la probabilité de détection. Nos analyses n’ont pas permis de détecter de compétition entre les abeilles sauvages et domestiques. Nos résultats indiquent cependant des effets variables des îlots de chaleur et positifs des ressources florales. Les villes permettent potentiellement la cohabitation harmonieuse entre l’apiculture urbaine et les abeilles sauvages à des densités modérées de ruches. / Wild bees are currently declining at a global scale. One of the possible contributors to this decline is the competition with domesticated honey bees for floral resources. Urban beekeeping, a fairly new activity, is rapidly gaining popularity. Competition between domesticated honey and wild bees occurs in some agricultural and natural settings. However, the extent of such potential competition in urban setting is unclear, given that this environment imposes pressures on bees, both wild and domesticated, namely by the presence of impervious surfaces and urban heat islands. The objectives of this project were to determine how environmental parameters (abundance of honey bees, proportion of urban heat islands within 1500 m, and availability and diversity of floral resources) affect wild bee communities in Montreal, Canada. We hypothesized that: 1) competition with honey bees influences wild bees negatively, 2) that high floral resources support abundant and diversified wild bee communities and mitigate the negative impacts of competition with honey bees, and 3) that urbanization has variable impacts on wild bees depending on their functional traits. We tested these hypotheses using an extensive data set collected in 2012 and 2013 on 25 sites where bees were sampled with pan-traps. Floral resources were sampled along transects at 15 of the 25 sites in 2016 and 2017. We investigated community patterns and abundance after accounting for imperfect detection probability. We found no evidence of competition between wild and domesticated bees. However, results indicate mixed effects of the proportion of urban heat islands and positive effects of floral resources. Thus, cities potentially allow the coexistence of urban beekeeping and wild bees under moderate hive densities. However, it will be important to further investigate the competitive interactions between wild and honey bees as urban beekeeping is rapidly gaining in popularity.

Les bleuets présentent un grand intérêt dans le domaine nutraceutique en raison de leur forte teneur en composés antioxydants qui contribuent à la prévention contre certaines maladies chroniques. Les bleuets frais sont très périssables. Ils doivent donc être conservés soit par congélation ou bien transformés par des technologies de séchage. L'épaisseur de la cuticule épidermique et la structure des cires épicuticulaires hydrophobes se comportent, cependant, comme une véritable barrière contre la diffusion de l'humidité durant la déshydratation ralentissant ainsi le procédé. Par conséquent, le but de cette étude est d'étudier l'impact du prétraitement à l'azote liquide (-196°C) sur l'accélération de la cinétique de déshydratation osmotique des deux espèces de bleuets bien distinctes, le Vaccinium corymbosum L. et le Vaccinium angustifolium, ainsi que sur la qualité physicochimique des fruits déshydratés. Le temps d'immersion des bleuets dans le N₂ liquide et le nombre de chocs thermiques, ont étés les principaux facteurs qui accélèrent la perte d'eau. Une réduction du temps de déshydratation entre 45 et 65% par rapport aux expériences faites avec des bleuets non traités, a été obtenue. Diverses observations microscopiques confirment que la diminution de l'épaisseur de la cuticule par décirage et la fragilisation de Tépiderme facilitent le transfert d'eau et du sucre durant le processus osmotique. La caractérisation chimique initiale des bleuets a montré des fortes teneurs en phénols et en anthocyanes. La déshydratation osmotique couplée au N₂ liquide à des effets considérables sur certains paramètres de qualité (aw, volume) et une légère diminution des teneurs en phénols et en anthocyanes par rapport aux bleuets frais.

Le houblon (Humulus lupulus L.) est cultivé essentiellement pour ses inflorescences femelles appelées cônes et est utilisé dans les domaines brassicole et nutraceutique. Les principaux constituants des cônes sont les acides amers (acides α et β), connus comme agents d'amertume de la bière et ayant des propriétés anti-microbiennes, et le xanthohumol connu comme agent chimiopréventif du cancer. De plus, les cônes contiennent des composés phénoliques dont des proanthocyanidines connus pour leurs propriétés préventives contre les maladies chroniques. Bien que ces composés s'accumulent essentiellement dans les cônes, ils peuvent aussi s'accumuler sur la face inférieure des jeunes feuilles dans les poils glandulaires. Les feuilles et les tiges sont considérées comme des co-produits et sont très peu utilisées. Ce projet nous a permis d'étudier le potentiel agronomique et de quantifier les molécules reconnues pour leur action bénéfique sur la santé, de neuf cultivars de houblon cultivés pour la première fois au Québec. Nous avons étudié l'effet de la méthode de conservation sur le contenu en molécules bioactives des cônes et des feuilles après 12 mois d'entreposage. En plus, nous avons réussi à valoriser les co-produits du houblon et à produire des extraits de cônes, de feuilles et de tiges. Nos résultats ont montré que les feuilles et les tiges représentent plus de 50 % du poids sec total des plants et contiennent des quantités importantes de composés phénoliques dont des proanthocyanidines. Après 12 mois d'entreposage, des pertes importantes de xanthohumol et d'acides α et β ont été détectées dans les cônes secs. Par contre, la composition des cônes congelés est restée constante. La congélation n'est pas nécessaire pour conserver les feuilles puisque les concentrations de composés phénoliques totaux et de proanthocyanidines ne diminuent pas significativement dans les feuilles sèches. Les conditions optimales d'extraction ont été déterminées et sont de deux heures à 30 °C avec de l'éthanol 70 %, pour un ratio solide:liquide de 1:15 pour les cônes et les tiges et un ratio de 1:40 pour les feuilles. Les extraits ont été concentrés en utilisant une résine adsorbante et en utilisant l'huile comme co-solvant et trois extraits différents ont été obtenus. / Hops (Humulus lupulus L.) is grown primarily for its female inflorescences known as hop cones and is used for nutraceutical purposes and for brewing. Cones contain mainly hop bitter acids (α- and β- acids) and xanthohumol. Hop bitter acids are known for their bitter taste in beer and for their anti-microbial properties while xanthohumol is known for its chemopreventive properties. In addition, cones contain proanthocyanidins and polyphenols known for their preventive properties against chronic diseases. Although these compounds accumulate mainly in the cones, they can also accumulate on the underside of young leaves. Leaves and stems are considered as co-products and are rarely used. In this work, we studied the agronomic potential and we quantified the bioactive molecules present in cones, leaves and stems of nine hop cultivars, grown for the first time in Quebec. We also studied the effect of the storage method on cones and leaves bioactive content after 12 months of storage. In addition, we successfully valorized hop co-products and we produced cones, leaves and stems extracts. Our results showed that leaves and stems represent more than 50 % of the total dry weight of plants and contain substantial amounts of total polyphenols and proanthocyanidins. After 12 months of storage, significant losses of xanthohumol and α- and β- acids were detected in dried cones. In contrast, the composition of frozen cones remained constant. Freezing was not necessary to store leaves since the concentrations of total polyphenols and proanthocyanidins did not decrease, significantly, in dried leaves. The extraction parameters were optimized and the maximum extraction yield for the molecules of interest were obtained at 30 °C, 2 h of extraction, an ethanol concentration of 70 % and a solid: liquid ratio of 1:15 for cones and stem and 1:40 for the leaves. Extracts were concentrated by adsorbtion and by using oil as co-solvent and three different hop extracts were obtained.

L’ultrafiltration (UF) est utilisée en industrie laitière pour la production de concentrés protéiques laitiers. Récemment, des études ont démontré que l’utilisation des hautes pressions hydrostatiques (HPH) permet d’améliorer la durée de vie du lait mais a un effet important sur les protéines (diminution de la taille des micelles de caséine, dénaturation/agrégation des protéines sériques). Ces effets peuvent ainsi altérer les performances du procédé d’UF. Cette étude avait donc pour but de déterminer l’impact d’un prétraitement du lait par HPH (300 et 600 MPa, 5 min) sur les performances du procédé d’UF. L’effet des HPH a d’abord été étudié sur les différentes fractions protéiques du lait. Ensuite, l’UF a été réalisée en mode recirculation totale afin de déterminer les paramètres de filtration optimaux et l’effet des HPH sur les valeurs de flux critiques et limites. Des filtrations en mode concentration ont également été réalisées afin d’évaluer l’effet des HPH sur les flux de perméation et le colmatage. Il a été observé que la taille des micelles de caséine diminue de 32% et 38% et le taux de dénaturation de la bêta-lactoglobuline (β-LG) atteint 30% et 70% après une pressurisation respective à 300 et 600 MPa durant 5 min. En mode recirculation totale, et comparativement au lait témoin, les flux de perméation ont diminué de 25% suite à la filtration des laits pressurisés. En mode concentration, les flux initiaux étaient 30% plus faibles pour les deux traitements HPH comparativement au lait témoin. Le calcul des résistances membranaires a montré un colmatage irréversible plus important à 600 MPa. Finalement, une caractérisation de la couche de colmatage a permis de confirmer que la caséine et la β-LG étaient responsables des baisses de flux. Les résultats démontrent ainsi qu’un traitement HPH altère drastiquement les performances d’UF et modifie la composition de la couche colmatante. / In dairy industry, ultrafiltration (UF) is largely used to produce milk protein concentrates. Recently, it was demonstrated that high hydrostatic pressure (HHP) extended shelf-life of milk but decreased the casein micelle size and induced denaturation and aggregation of whey proteins. Therefore, these modifications could negatively impact UF performances. Consequently, this study aims to determine the impact of skim milk pre-treatment by HHP (300 and 600 MPa, 5 min) on UF performances. Firstly, impact of HHP was studied on proteins which composed the colloidal and serum phases. Afterwards, UF was performed in full recycle mode to determine optimal parameters for the concentration mode and to characterize the impact of pressurization on critical and limiting fluxes. Then, pressure-treated milks were ultrafiltrated in concentration mode to evaluate permeate flux decline and fouling phenomenon. It was observed that casein micelle size decreased by 32% and 38% while β-LG denaturation reached 30% and 70% at 300 and 600 MPa during 5 min, respectively. During pressure-treated milk concentration by UF, initial fluxes were 30% lower at 300 and 600 MPa compared to control. Moreover, hydraulic resistance of membrane indicate a significant irreversible deposition for milk treated at 600 MPa. Finally, the characterization of the fouling layer confirmed that casein and β-LG proteins represented major fouling species at membrane surface after UF of pressure-treated milks, especially at 600 MPa. Consequently, our results demonstrated that HPP treatment of skim milk had major negative impact on UF performance and modified the composition of membrane fouling layer.

L'objectif principal de ce travail était d'étudier la variabilité spatiale des mouvements de gaz dans le sol. Trois sous-objectifs ont été complétés: 1) le développement d'une méthodologie pour la mesure de la concentration des gaz dans le sol, 2) l'étude de la variabilité spatiale de la diffusion des gaz dans le sol à l' échelle de monolithes et, 3) l'étude de la variabilité spatiales des émissions de CO₂ à différentes échelles en lien avec plusieurs paramètres physico-chimiques du sol. Pour répondre au premier sous-objectif, plusieurs aspects méthodologiques ont donc été développés. 1) Une méthode d'analyse des gaz (C0₂, N₂0, CH₄ et O₂) a été mise au point sur un appareil portable de chromatographie en phase gazeuse. 2) Des tests de cinétiques 'et d' isothermes de sorption ont été réalisés afin de sélectionner le bouchon de fioles d' échantillonnage le plus adéquat pour l' entreposage des échantillons de gaz. 3) Des courbes de calibration ont été développées pour relier la teneur en eau volumique à la constante diélectrique d'un sol organique à l'aide de la réflectométrie temporelle. La teneur en eau étant nécessaire pour le calcul de la teneur en air du sol, important pour le mouvement de gaz. Les résultats associés au deuxième sous-objectif ont montré que 1) la variabilité des coefficients de diffusion relatifs des gaz dans le sol (Ds/Do) était très élevée avec des coefficients de variation atteignant jusqu'à 125 % dans un sable loameux et 56 % dans un sol organique; 2) la méthode de calcul de Ds/Do, la position des sondes à gaz et les processus d'échantillonnage de gaz dans le profil de sol ont influencé la variabilité apparente de Ds/Do; et 3) "la porosité du sol ainsi que sa teneur en air ont influencé la variabilité de Ds/Do. Ces paramètres à eux seuls n' ont pas permis d'expliquer l'ensemble des variations observées. D'autres facteurs tel que la macroporosité du sol (fissures, galeries de vers de terre) doivent être pris en compte. Les résultats associés au troisième sous-objectif, complété avec l'analyse de la variabilité spatiale multi-échelles multi-variée réalisée à partir de la méthode CRAD, ont montré 1) l'importance d'analyser les relations entre les émissions de CO₂ et les paramètres physico-chimiques à différentes échelles (non-spatiale et spatiales à grande et petite échelles), 2) les corrélations spatiales sont plus fortes lorsque la variable est analysée aux différentes échelles que lorsqu'elle est analysée avec sa distribution totale, 3) les paramètres physico-chimiques du sol les mieux corrélés aux émissions de CO₂ aux différentes échelles sont ceux en lien avec les paramètres gazeux du sol soit, les concentrations en O₂ et CO₂, Ds/Do et, la teneur en air du sol, 4) les paramètres physicochimiques du sol mesurés en profondeur (0.30 m) semblent présenter des corrélations plus fortes que les paramètres du sol mesurés en surface (0.15 m) et 5) seule une portion de la variation des flux de CO₂ semble explicable par la variation des paramètres physico-chimiques du sol aux différentes échelles et . donc, d'autres paramètres nonmesurés comme la macroporosité auraient des impacts importants sur la variabilité des émissions. L'ensemble des résultats de cette étude montre que la variabilité spatiale des paramètres physico-chimiques des sols, notamment ceux en lien avec les paramètres gazeux du sol, influence la variabilité spatiale des mouvements de gaz dans le sol et des émissions vers l'atmosphère. Cependant, les relations sont complexes et dépendantes de l'échelle d'analyse.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Le suivi de la croissance et de l’activité de la microflore fongique de surface des fromages de type Camembert demeure un défi actuel. Cet écosystème est principalement composé de Geotrichum candidum et de Penicillium camemberti. Ces mycètes sont responsables de l’apparence et du développement des caractéristiques sensorielles pendant la période d’affinage des fromages à croûte fleurie. Ils ont donc un intérêt technologique pour l’industrie fromagère. Malgré leur importance, peu de travaux ont porté sur l’étude approfondie de l’écosystème de surface des fromages à croûte fleurie en cours d’affinage. Étant donné la nature filamenteuse, envahissante et multicellulaire des mycètes, les méthodes traditionnelles de dénombrement sur milieu gélosé sont imprécises. Pour y remédier, une méthode de quantification par PCR en temps réel (qPCR) a permis de suivre une population mixte contenant les mycètes les plus communs (Penicillium camemberti, Geotrichum candidum, Debaryomyces hansenii et Kluyveromyces lactis) sur des Camembert‐modèles, en fonction du temps d’affinage. En général, P. camemberti et G. candidum dominent l'écosystème et K. lactis demeure peu abondant. Lorsque D. hansenii est présent, il inhibe la croissance de K. lactis en plus de réduire celle des autres mycètes. Les informations aujourd’hui disponibles concernant ces mycètes sont principalement d’ordre biochimique et les gènes portés par G. candidum et par P. camemberti, de même que leurs profils d’expression pendant l’affinage sont peu décrits. La première étude métatranscriptomique de l’écosystème fongique du fromage Camembert a donc été réalisée et une base de données appelée CamemBank01 contenant près de 8000 gènes a pu être générée. L’annotation fonctionnelle des séquences obtenues a révélé que les fonctions prédominantes retrouvées dans CamemBank01 étaient associées au développement des propriétés sensorielles et que ces fonctions étaient principalement exprimées dans les deux premières semaines de l’affinage. Les résultats présentés dans cette thèse suggèrent que plusieurs gènes exprimés pendant l’affinage du Camembert pourraient servir de biomarqueurs. Les travaux futurs amèneront une meilleure compréhension de l’activité de ces champignons et permettront une utilisation optimale des ferments d’affinage. / Camembert cheese is characterised by a fungal microbiota which forms a complex surface ecosystem that has been little studied until now. Monitoring growth and activity during the ripening period remains a challenge. This ecosystem is mainly composed of Geotrichum candidum and Penicillium camemberti, but other yeasts such as Kluyveromyces lactis and Debaryomyces hansenii may be present. All these Fungi are responsible for the appearance and the development of typical sensory characteristics of mold ripened cheeses that develop during the ripening period and are therefore of technological interest for the cheese industry. Despite their importance, little work has focused on the in-depth study of this ecosystem. Given the filamentous and invasive nature of multicellular Fungi, traditional microbiological methods on agar medium are imprecise. A real time PCR (qPCR) has therefore been developed for the monitoring of mixed cultures containing the most common fungi (P. camemberti, G. candidum, D. hansenii and K. lactis) for the ripening of Soft Cheese Model Curds (SCMC). The results show that P. camemberti and G. candidum quickly dominate the ecosystem while K. lactis remains less abundant. When D. hansenii is added to the ripening culture, the growth of all other Fungi is reduced, except for K. lactis which is completely inhibited. General knowledge concerning these Fungi consist mostly on biochemical data, and genetic information carried by P. camemberti and G. candidum are poorly described. Moreover, their expression profiles during ripening are still unknown. CamemBank01 and its almost 8000 genes is then the first transcriptomic study concerning these fungi. Functional annotation of the sequences obtained revealed that the predominant functions found in CamemBank01 were associated with the development of the sensory properties and that these functions were expressed mainly within the first two weeks of ripening. The results presented in this work suggest that numerous genes expressed during Camembert ripening could be potential biomarkers. Future work should focus on better understanding the activity of these fungi and allow optimal use of ripening cultures.