L'épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P) est une des espèces les plus répandues de la forêt boréale. En plus d'avoir une importance écologique, cette essence a un rôle économique considérable pour l'industrie forestière québécoise. Les traitements sylvicoles sont appliqués pour améliorer la croissance radiale des tiges, mais moins d'attention est accordée à l'impact de ces traitements sur la qualité du bois issu des peuplements naturels. L'objectif de cette étude est composé de deux parties. Dans la première, nous nous sommes intéressés à la variabilité des composantes intra-cernes de la masse volumique du cerne, la largeur des cernes et l'anatomie des trachéides avec l'âge cambial et le niveau dans l'arbre. Dans une seconde partie, nous avons étudié l'influence de l'éclaircie commerciale et de la fertilisation sur ces propriétés. Nous sommes appuyés sur un effectif de 59 arbres dominants d'épinette noire provenant de trois peuplements (Castagnier sud, Miniac sud et lebel sur Lebel sur Quévillon), des disques de 10 cm ont été prélevés à différentes niveaux de l'arbre. Les propriétés du bois à savoir, la largeur des cernes et la masse volumique du bois ont été mesurés par le densitomètre à rayon X (QMS) et la longueur et le diamètre des trachéides à l'aide d'un analyseur de la qualité des fibres (FQA). Les modèles mixtes ont été utilisés à l'aide de la procédure Proc mixed du programme SAS pour vérifier l'effet de l'éclaircie commerciale et de la fertilisation sur les propriétés du bois. Les résultats de cette étude ont permis d'établir les patrons de variations radiale et longitudinale de largeur des cernes, la masse volumique du bois et la morphologie des trachéides de l'épinette noire. Ils montrent une très grande variation radiale de la largeur des cernes, la densité du bois et la morphologie des trachéides, particulièrement dans la phase juvénile du bois. Les résultats montrent aussi, que l'éclaircie commerciale appliquée simple ou combinée à la fertilisation n'a aucun effet sur les propriétés du bois étudiées, tandis que la fertilisation a un effet significatif sur la masse volumique. On constate également que l'effet de la hauteur est hautement significatif par rapport aux effets des traitements appliqués simple et/ou combiné. Le temps de l'application des traitements semble avoir une influence sur la réponse des peuplements. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : épinette noire, masse volumique, morphologie des trachéides, éclaircie commerciale, fertilisation, Picea mariana

L'exportation d'importantes quantités de biomasse hors des écosystèmes forestiers peut réduire leurs réserves en nutriments et diminuer la fertilité des sols. Afin d'assurer le maintien de la productivité des stations forestières, le développement des critères relatifs aux choix des sites à récolter est primordial. Ce travail fait partie d'une étude plus large visant à étudier la vulnérabilité des stations forestières à l'exportation de biomasse. Nous nous intéressons à l'incidence de la récolte de biomasse forestière sur le statut nutritif des sols et sur la croissance de la régénération au cours des 14 premières années suivant la coupe en fonction de la fertilité initiale du sol. L'étude s'est déroulée dans la forêt boréale du Québec, en Abitibi-Témiscamingue. Au total, 117 sites couvrant deux procédés de récolte (par troncs seulement et par arbres entiers), trois types de dépôt de surface (argiles et limons lacustres, till et sables) et deux espèces (épinette noire et pin gris) ont été échantillonnés. Les données regroupent aussi deux périodes de coupe soit 7 à 9 et 13 à 14 ans après récolte. Dans chaque site, quatre placettes d'une superficie de 100 m2 ont été localisées. À l'intérieur de chaque placette, les tiges d'essences commerciales ont été dénombrées et la hauteur totale de trois arbres dominants par essence présente a été mesurée. Sur ces mêmes arbres, les aiguilles ont été récoltées afin d'en mesurer la composition en éléments nutritifs. Deux échantillons de la couverture morte et du sol minéral ont été prélevés par placette. Des modèles linéaires mixtes ont été appliqués aux données. Nos résultats montrent une quantité significativement plus faible de la matière organique des horizons supérieurs du sol à la suite de la récolte par arbres entiers, indépendamment du dépôt de surface et de la période après coupe. Cette réduction se reflète aussi dans les réserves du carbone et d'azote de la couverture moite et les concentrations en C du sol minéral. Les concentrations en cations basiques des deux horizons du sol sont plus importantes dans les sites de récolte par arbres entiers pour la période de 13-14 ans après coupe. Ces différences sont en partie liées à la richesse initiale plus élevée des argiles et limons lacustres et des tills récoltés par arbres entiers. Sur les sites récoltés 7 à 9 ans avant l'étude, les résultats montrent des réserves plus faibles en cations basiques, mais variables d'un dépôt à l'autre. Les relations entre les réserves en cations basiques du sol et la croissance des arbres sont faibles. Pour la période 13-14 ans après coupe, la hauteur du pin gris est moins élevée sur les sites récoltés par arbres entiers qui sont caractérisés par des réserves plus élevées en cations basiques. Par contre, l'épinette noire n'affiche aucune différence de croissance en hauteur entre les procédés. Pour la période 7 à 9 ans après coupe, la croissance en hauteur du pin gris sur les sites récoltés par arbres entiers est moindre que celle observée sur les sites récoltés par troncs seulement. Les concentrations foliaires en nutriments et le rapport (Ca+Mg+K)/Al de la couverture morte montrent une sensibilité meilleure à l'intensité d'exportation de biomasse que les concentrations en cations basiques. Une meilleure caractérisation de la minéralogie des argiles et limons glaciolacustres de la région d'étude s'impose afin de mieux caractériser les différences initiales des sites. Pour le suivi nutritionnel des stations forestières, le potentiel des indicateurs foliaires demande d'être exploré plus intensivement. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : exportation de biomasse forestière, fertilité du sol, nutrition foliaire, croissance.

Dans le nord-ouest du Québec, le thuya de l'Est atteint sa limite de répartition continue aux environs du 48e parallèle de latitude. Toutefois, quelques peuplements se trouvent jusqu'au 51e parallèle. La présence ou l'absence d'une espèce peut être expliquée par différents facteurs tels que le climat, les feux, les conditions édaphiques ou la compétition interspécifique. La présente étude tente d'établir quels facteurs influencent la limite de répartition nordique du thuya de l'Est au Québec. Nous avons étudié l'effet du climat sur la croissance et la régénération du thuya à différentes latitudes. Nous avons également analysé la répartition du thuya selon la disponibilité de sites potentiels le long d'un gradient climatique. Finalement, nous avons tenté de comprendre la relation entre l'établissement du thuya et la dynamique des feux à la limite de sa répartition. Ces différentes analyses ont permis de constater que le climat n'avait qu'une influence partielle sur la répartition actuelle du thuya. Seule la régénération des sites marginaux était plus faible par rapport aux peuplements du sud. La régénération était toutefois présente dans ces sites isolés. De plus, le climat ne pouvait expliquer la baisse importante de l'abondance des peuplements rencontrée au centre du gradient latitudinal. Par ailleurs, la disponibilité de sites adéquats pour l'établissement du thuya ne semble pas être un facteur important puisque le thuya semble incapable de saturer tous les sites potentiellement disponibles au nord de sa répartition. Le feu apparaît avoir une grande influence sur la répartition du thuya. En effet, les peuplements trouvés au nord sont généralement plus âgés que les peuplements les entourant. Cela indique qu'ils n'ont pas brûlé en même temps que les autres peuplements lors du dernier feu, et se trouvent donc dans des endroits protégés. De plus, les peuplements marginaux étudiés se trouvaient tous à proximité de cours d'eau ou dans des endroits très humides, là où les feux sont moins probables. Nous constatons donc que le feu, en association avec le climat, semble responsable de la limite de répartition actuelle du thuya de l'Est. En effet, le climat diminue le potentiel de régénération et les feux éliminent les arbres semenciers et limitent la dispersion des peuplements. Ainsi, la répartition du thuya de l'Est n'est pas en équilibre avec le climat en raison des feux trop fréquents. Dans une optique de changements climatiques, la migration de plusieurs espèces vivant en forêt boréale pourrait dépendre davantage de l'effet du climat sur les cycles de feu que de ses effets directs sur la biologie de l'espèce. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Thuya de l'Est, limite nordique, climat, reproduction, feu, facteurs édaphiques

Aquesta tesi està dedicada al disseny d'algorismes de mineria de dades per fluxos de dades que evolucionen en el temps i per l'extracció d'arbres freqüents tancats. Primer ens ocupem de cadascuna d'aquestes tasques per separat i, a continuació, ens ocupem d'elles conjuntament, desenvolupant mètodes de classificació de fluxos de dades que contenen elements que són arbres. En el model de flux de dades, les dades arriben a gran velocitat, i els algorismes que els han de processar tenen limitacions estrictes de temps i espai. En la primera part d'aquesta tesi proposem i mostrem un marc per desenvolupar algorismes que aprenen de forma adaptativa dels fluxos de dades que canvien en el temps. Els nostres mètodes es basen en l'ús de mòduls detectors de canvi i estimadors en els llocs correctes. Proposem ADWIN, un algorisme de finestra lliscant adaptativa, per la detecció de canvi i manteniment d'estadístiques actualitzades, i proposem utilitzar-lo com a caixa negra substituint els comptadors en algorismes inicialment no dissenyats per a dades que varien en el temps. Com ADWIN té garanties teòriques de funcionament, això obre la possibilitat d'ampliar aquestes garanties als algorismes d'aprenentatge i de mineria de dades que l'usin. Provem la nostre metodologia amb diversos mètodes d'aprenentatge com el Naïve Bayes, partició, arbres de decisió i conjunt de classificadors. Construïm un marc experimental per fer mineria amb fluxos de dades que varien en el temps, basat en el programari MOA, similar al programari WEKA, de manera que sigui fàcil pels investigadors de realitzar-hi proves experimentals. Els arbres són grafs acíclics connectats i són estudiats com vincles en molts casos. En la segona part d'aquesta tesi, descrivim un estudi formal dels arbres des del punt de vista de mineria de dades basada en tancats. A més, presentem algorismes eficients per fer tests de subarbres i per fer mineria d'arbres freqüents tancats ordenats i no ordenats. S'inclou una anàlisi de l'extracció de regles d'associació de confiança plena dels conjunts d'arbres tancats, on hem trobat un fenomen interessant: les regles que la seva contrapart proposicional és no trivial, són sempre certes en els arbres a causa de la seva peculiar combinatòria. I finalment, usant aquests resultats en fluxos de dades evolutius i la mineria d'arbres tancats freqüents, hem presentat algorismes d'alt rendiment per fer mineria d'arbres freqüents tancats de manera adaptativa en fluxos de dades que evolucionen en el temps. Introduïm una metodologia general per identificar patrons tancats en un flux de dades, utilitzant la Teoria de Reticles de Galois. Usant aquesta metodologia, desenvolupem un algorisme incremental, un basat en finestra lliscant, i finalment un que troba arbres freqüents tancats de manera adaptativa en fluxos de dades. Finalment usem aquests mètodes per a desenvolupar mètodes de classificació per a fluxos de dades d'arbres. / This thesis is devoted to the design of data mining algorithms for evolving data streams and for the extraction of closed frequent trees. First, we deal with each of these tasks separately, and then we deal with them together, developing classification methods for data streams containing items that are trees. In the data stream model, data arrive at high speed, and the algorithms that must process them have very strict constraints of space and time. In the first part of this thesis we propose and illustrate a framework for developing algorithms that can adaptively learn from data streams that change over time. Our methods are based on using change detectors and estimator modules at the right places. We propose an adaptive sliding window algorithm ADWIN for detecting change and keeping updated statistics from a data stream, and use it as a black-box in place or counters or accumulators in algorithms initially not designed for drifting data. Since ADWIN has rigorous performance guarantees, this opens the possibility of extending such guarantees to learning and mining algorithms. We test our methodology with several learning methods as Naïve Bayes, clustering, decision trees and ensemble methods. We build an experimental framework for data stream mining with concept drift, based on the MOA framework, similar to WEKA, so that it will be easy for researchers to run experimental data stream benchmarks. Trees are connected acyclic graphs and they are studied as link-based structures in many cases. In the second part of this thesis, we describe a rather formal study of trees from the point of view of closure-based mining. Moreover, we present efficient algorithms for subtree testing and for mining ordered and unordered frequent closed trees. We include an analysis of the extraction of association rules of full confidence out of the closed sets of trees, and we have found there an interesting phenomenon: rules whose propositional counterpart is nontrivial are, however, always implicitly true in trees due to the peculiar combinatorics of the structures. And finally, using these results on evolving data streams mining and closed frequent tree mining, we present high performance algorithms for mining closed unlabeled rooted trees adaptively from data streams that change over time. We introduce a general methodology to identify closed patterns in a data stream, using Galois Lattice Theory. Using this methodology, we then develop an incremental one, a sliding-window based one, and finally one that mines closed trees adaptively from data streams. We use these methods to develop classification methods for tree data streams.

Dans le premier chapitre, nous étudions le conditionnement d'un processus de Lévy complètement asymétrique à demeurer dans un intervalle fini. <br /><br />Les deux suivants sont consacrés aux processus de branchement à espace d'états continu, qui sont des processus de Lévy sans saut négatif changés de temps : généalogie (deuxième chapitre), dont nous dérivons des théorèmes de type Ray-Knight, et conditionnement à ne jamais s'éteindre (troisième chapitre). <br /><br />Enfin, le dernier chapitre traite de théorie du renouvellement multivariée dans deux cas naturels d'ensembles aléatoires emboîtés.

Thèse doctorat : Géographie : Strasbourg 1 : 2007. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 195-215.

Traditionnellement, les décisions en écologie sont prises en présumant que la structure spatiale de peuplements forestiers est homogène. Or, dans la sapinière à bouleau jaune, la mortalité individuelle des arbres et les perturbations qui génèrent des trouées, telles les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette ou les coupes partielles, changent continuellement la structure spatiale interne des peuplements. Nous posons comme hypothèse que l'hétérogénéité spatiale joue un rôle important sur la dynamique des peuplements en modifiant la distribution spatio-temporelle de la lumière, ce qui a pour effet d'accentuer ou non l'abondance et la croissance d'arbustes qui peuvent intervenir sur la succession des arbres. Nous avons utilisé un indice d'hétérogénéité spatiale pour identifier 12 paysages de 1 km2 présentant différents niveaux d'hétérogénéité (hétérogène, modéré et homogène). Dans ces paysages, des données d'abondance et de croissance d'espèces d'arbustes et de la régénération d'espèces d'arbres ont été prises dans des trouées de différentes tailles et sous couvert forestier. Nos résultats indiquent que le noisetier à long bec est deux fois plus abondant dans les paysages hétérogènes et que le bouleau jaune est trois fois plus abondant dans les paysages d'hétérogénéité modérée que dans les paysages fortement hétérogènes. Notre recherche indique que les forêts hétérogènes contiennent significativement moins d'arbres et plus d'arbustes en régénération que les paysages moins hétérogènes. Cependant, ni la compétition par les arbustes et ni la croissance de la régénération des arbres ne diffèrent entre les paysages avec différents niveaux d'hétérogénéité, suggérant que les mécanismes de dispersion et d'établissement seraient successibles d'être à la base des patrons observés. ______________________________________________________________________________

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à l'étude asymptotique d'objets combinatoires aléatoires. Deux thèmes ont particulièrement retenu notre attention : les cartes planaires aléatoires et les modèles combinatoires liés à la théorie des fragmentations. La théorie mathématique des cartes planaires aléatoires est née à l'aube de notre millénaire avec les travaux pionniers de Benjamini & Schramm, Angel & Schramm et Chassaing & Schaeffer. Elle a ensuite beaucoup progressé, mais à l'heure où ces lignes sont écrites, de nombreux problèmes fondamentaux restent ouverts. Résumons en quelques mots clés nos principales contributions dans le domaine : l'introduction et l'étude du cactus brownien (avec J.F. Le Gall et G. Miermont), l'étude de la quadrangulation infinie uniforme vue de l'infini (avec L. Ménard et G. Miermont), ainsi que des travaux plus théoriques sur les graphes aléatoires stationnaires d'une part et les graphes empilables dans $\R^d$ d'autre part (avec I. Benjamini). La théorie des fragmentations est beaucoup plus ancienne et remonte à des travaux de Kolmogorov (1941) et de Filippov (1961). Elle est maintenant bien développée (voir par exemple l'excellent livre de J. Bertoin), et nous ne nous sommes pas focalisés sur cette théorie mais plutôt sur ses applications à des modèles combinatoires. Elle s'avère en effet très utile pour étudier différents modèles de triangulations récursives du disque (travail effectué avec J.F. Le Gall) et les recherches partielles dans les quadtrees (travail effectué avec A. Joseph).

Ce manuscrit est un document de synthèse et de présentation d'une majorité des travaux que j'ai effectués entre septembre 2008 et septembre 2013 (voir la liste des publications ci-dessous1). Les publications [P1-6] sont issues de la thèse ainsi qu'une grande partie de [P11]. Afin de présenter un document concis et cohérent nous avons choisi de ne pas traiter les publications [P3], [P5], [P9] et [P10]. Que mes co-auteurs m'excusent. Le document est construit autour de deux parties principales : les arbres aléatoires d'une part et les cartes planaires aléatoires d'autre part. Les contributions originales sont signalées par des théorèmes encadrés et sont numérotés 1, 2, 3, . . ..

The research work presented in this manuscript is of algorithmic kind: it is mainly composed of polynomial, fixed parameter and approximation algorithms, while hardness results are also mentioned.<br /> <br />This work is about building and comparing labelled trees. These objects find application in different areas, but notoriously in phylogenetics, where they represent evolutionary relationships of organisms or sequences.<br /><br />Most of this work can be considered as investigating solutions to so-called \emph{supertree} problems. Supertrees are large trees built by a dynamic programming approach from smaller trees. For instance, the latter are gene trees from which a comprehensive tree on many living species is to be built, such as the \emph{Tree of Life}. <br /><br />First definitions are introduced, then a part of the manuscript is dedicated to quartet tree building methods. The next part details tree comparison methods, mainly variants of the maximum agreement subtree method. Next follows a part on supertree problems in all generality. <br />The manuscript ends with a report of the research plan for the next few years. <br /><br />Several journal papers illustrating the material described in this manuscript are adjoined in appendix.