Au Québec, l’importante augmentation de la production porcine observée entre les années 1970 et 2000 a mené à des surplus de lisier de porc dans certaines régions, à cause du manque de terres disponibles pour l’épandage. Ces surplus ont pour conséquence d’entraîner des problèmes de pollution de l’eau, notamment la contamination des nappes phréatiques par les nitrates (NO3-) et l’eutrophisation des plans d’eau. Une des solutions possibles pour contrer cette pollution est d’installer, à la ferme, un système de traitement du lisier. Pour ce faire, différentes technologies ont été développées, l’une d’entre elles reposant sur le principe de la biofiltration. L’objectif principal de ce travail était d’améliorer les connaissances sur le comportement de l’azote à l’intérieur d’un biofiltre traitant du lisier de porc. Dans un premier temps, la biodégradabilité de trois types de lisiers a été étudiée. Le recours à la respirométrie et au modèle biologique ASM3 a permis de quantifier de façon relativement rapide les fractions organiques rapidement et lentement biodégradables de ces lisiers. Parallèlement à ces travaux, les performances d’enlèvement de trois biofiltres pilotes, soumis à différentes conditions, ont été évaluées. Des performances épuratrices satisfaisantes en terme de réduction de la demande chimique en oxygène (DCO) et de l’azote ammoniacal (N-NH4+) ont été confirmées. L’enlèvement d’azote total par les biofiltres a varié entre 82 et 90%, attestant la présence de dénitrification au sein des systèmes. Ces essais ont également permis de statuer que l’enlèvement d’azote total est favorisé par un rapport C/N élevé (17 g DCO/g N). Par ailleurs, un suivi des gradients de concentration dans le profil de profondeur du biofiltre a été effectué. Contrairement à toute attente, il a mené à l’observation des processus d’oxydation de la matière organique, de nitrification et dénitrification de façon nettement prédominante dans les trente premiers centimètres du biofiltre. En outre, la production de N2O, inhérente à l’opération de tout système de dénitrification, doit être surveillée de près considérant l’impact de ce puissant gaz à effet de serre sur les changements climatiques. Selon les résultats de l’étude, les principaux facteurs favorisant la production du N2O dans le biofiltre seraient les teneurs en eau, en oxygène dissous et en NO3- au sein du milieu filtrant. Par conséquent, une optimisation de l’enlèvement de l’azote du lisier, réalisée en minimisant les impacts sur les changements climatiques, pourrait passer par l’étude d’une diminution de l’aération ou de l’instauration de cycles aérobie/anoxie. / In Quebec, an important increase in pig production, observed from years 1970 to 2000, led to pig slurry surpluses in some regions, because of insufficient land for application. As a consequence of these surpluses, water pollution occurred, such as the contamination of groundwater by nitrates (NO3-) and the eutrophication of surface water. A solution to overcome this pollution is to install, on the farm site, a pig slurry treatment system. Over the past 20 years, many technologies have been developed, one of them based on the principle of biofiltration. The aim of this study was to improve the knowledge regarding nitrogen behavior inside a trickling biofilter treating pig slurry. As a first step, the biodegradability of three types of pig slurry was studied. Respirometry and the ASM3 biological model were used to quantify the rapidly and slowly biodegradable organic fractions of these slurries. Parallel to this work, nitrogen removal performances of three pilot biofilters were evaluated under different operating conditions. Satisfactory removal efficiencies with regards to chemical oxygen demand (COD) and ammoniacal nitrogen (N-NH4+) were confirmed. Total nitrogen removal varied between 82 and 90%, proving the presence of denitrification inside the systems. These trials also showed that total nitrogen removal is favored at high C/N ratio (17 g COD/g N). In addition, investigation of the nitrogen behavior inside the biofilter led to the surprising conclusion that organic matter oxidation, nitrification and denitrification occurred mainly in the top 30 cm of biofilter. Finally, N2O production, inherent to any denitrifying system, must be followed considering the impact of this powerful greenhouse gas on climatic changes. Results suggested that the main factors favouring N2O production in the biofilter are related to water, dissolved oxygen and nitrate contents inside the filtering media. Consequently, the optimisation of nitrogen removal from pig slurry, while minimizing its impact on climatic changes, may require the study of an aeration diminution through the implantation of aerobic/anoxic cycles.

L’intérêt envers le développement durable s’est accru dans les dernières décennies avec la découverte de sérieux défis environnementaux. D’autre part, des recherches récentes dans le domaine du béton projeté ont contribué à la transition vers des mélanges permettant de répondre à ces nouveaux défis. Dans ce contexte, ce projet de recherche vise à développer et étudier plusieurs mélanges de béton projeté à valeurs environnementales ajoutées afin d’offrir à l’industrie des alternatives aux mélanges conventionnels. D’abord, des mélanges à haute efficience contenant des agents rhéologiques ont été évalués afin de réduire les pertes liées au rebond en béton projeté. L’aluminosilicate de magnésium (ASM) a réduit le rebond d’environ 10%, mais a généré des problèmes de résistance et de durabilité liés aux rapports E/L élevés. L’ajout de superplastifiant a augmenté le rebond de plus de 20% puisqu’il ne permettait pas d’augmenter la teneur en eau du béton sans affecter sa stabilité. La gomme de diutane n’a pas semblé être activée dans la projection par voie sèche. Des mélanges préhumidifiés ont été testés afin d’améliorer l’effet des agents, mais le rebond a été augmenté avec cette technique. Par ailleurs, des mélanges contenant des matériaux de postconsommation difficilement recyclables ont été évalués dans le but de minimiser les besoins en ressources naturelles. L’utilisation de granulats de plastique et de caoutchouc en remplacement de 20% du volume granulaire a diminué la résistance en compression du béton de 40% et 60%, respectivement, mais leur utilisation dans l’industrie est possible. L’élasticité et l’électricité statique des particules de caoutchouc a entraîné une diminution significative de la génération de poussière de projection. Le module d’élasticité faible et le caractère ductile du plastique et du caoutchouc donne au béton projeté un potentiel d’absorption d’énergie élevé qui pourrait être multiplié en présence de fibres. Finalement, le potentiel des mélanges développés a été évalué à l’aide d’une analyse économique et environnementale développée à partir de paramètres d’influence en béton projeté, des propriétés des mélanges et des coûts unitaires. Le mélange avec ASM s’est particulièrement démarqué avec une réduction des coûts conventionnels de 7% et une réduction des émissions de CO₂ de 26%. / Interest in sustainable development has increased in recent decades with the discovery of serious environmental challenges. On the other hand, recent research in the field of shotcrete has contributed to the transition to mixtures that better meet these new challenges. In this context, this research project aims to develop and study several mixtures of shotcrete with environmental value added in order to offer alternatives to conventional mixtures to the industry. First, high efficiency mixtures containing rheological agents were evaluated to reduce the losses associated with the rebound of shotcrete. Magnesium aluminosilicate (ASM) reduced the rebound by about 10%, but resulted in problems of strength and durability related to high W/B ratios. The superplasticizer increased the rebound by more than 20% because it was impossible to increase the concrete’s water content without affecting its stability. Diutan gum did not seem to be activated in the dry-mix shotcrete process. The mixtures were then tested with predampening to improve the effect of the agents, but the rebound was increased with this technique. In addition, mixtures containing post-consumer materials hardly recycled have been evaluated in order to minimize the need for natural resources. The use of 20% plastic and rubber aggregates in substitution of the aggregate volume resulted in a loss of the concrete’s compressive strength of 40% and 60%, respectively, but their use in industry is possible. The elasticity and static electricity of the rubber particles resulted in a significant decrease in dust emission. The low modulus of elasticity and the ductile properties of the plastic and the rubber give shotcrete a high energy absorption potential which could be multiplied in the presence of fibers. Finally, the potential of the mixtures was evaluated with an economic and environmental analysis based on shotcrete influence parameters, mixtures properties and unit costs. The performance of the mixture containing ASM was particularly good with a reduction in conventional costs of 7% and a reduction of CO₂ emissions of 26%.

La technique de récolte de tourbe la plus utilisée au Canada est celle de l'aspiration. Cette technique extensive engendre des impacts majeurs sur l'environnement. Depuis 4 ans, une nouvelle technique de récolte est à l'essai. La technique de récolte mécanique par tranchée vise l'extraction de la tourbe par bloc tout en conservant la végétation de surface pour une restauration simultanée à la récolte. Ce projet permettra d'évaluer si cette technique exercera moins de changement sur la chimie de l'eau des cours d'eau récepteurs et sur la restauration du couvert végétal après extraction de la tourbe. Afin d'y parvenir, des inventaires de végétation, des mesures de décomposition de la tourbe et de productivité de l'écosystème ainsi que des analyses d'eau provenant de la tourbière de Pointe-Lebel ont été réalisés avant et après les essais de la technique de récolte mécanique par tranchée. La récolte mécanique par tranchée présente plusieurs avantages face à l'aspiration. Elle permet l'installation d'un couvert végétal typique d'une tourbière ombrotrophe plus rapidement et entraîne moins d'impacts sur la qualité de l'eau issue de la tourbière. Somme toute, la récolte mécanique par tranchée est une technique très prometteuse.

Thèse en cotutelle, doctorat en science politique : Université Laval, Québec, Canada, Philosophiæ doctor (Ph.D.) et Université Montpellier I , Montpellier, France, docteur / L’avènement des enjeux environnementaux en agriculture est une tendance observable depuis les années 1990 dans l’ensemble des pays industrialisés, qui les intègrent pourtant de manière très différente à leurs politiques agricoles respectives. Cette thèse s’applique à expliquer l’institutionnalisation et l’évolution nationales différenciées de ces enjeux par le biais d’une analyse comparée entre le Québec et la France. Le cadre d’analyse proposé prend en compte à la fois les structures et les acteurs de la construction et du développement de la politique dite agroenvironnementale en étudiant spécifiquement deux variables explicatives : la configuration des politiques agricoles et le rôle des administrations publiques. L’enquête qualitative se déroule sur un temps long (1990-2013) et combine trois techniques de collecte de données : l’analyse documentaire, l’analyse de discours et l’entretien semi-dirigé. Au terme de cette thèse, force est de constater que les organisations fondatrices des politiques agricoles nationales (administration et profession agricoles) jouent un rôle de filtre des dynamiques réformatrices présentes à l’échelle globale et qu’elles « acclimatent » les référentiels de développement durable et du management public aux spécificités de leur pays et de leur secteur d’action publique. / Since the 1990s, environmental issues in agriculture have increasingly become a public policy problem in industrialized countries, notwithstanding the fact that they are integrated very differently in their respective agricultural policies. Based on this observation, this research seeks to explain the various national institutionalization and evolution paths of the so-called agri-environmental policy through a comparative analysis between Quebec and France. The analytical framework considers both the structures and the policy actors in the agri-environmental policy construction by studying specifically two variables: the configuration of agricultural policies and the role of public administrations. This qualitative research investigates a long time frame (1990-2013) and combines three data collection methods: content analysis, discourse analysis and semi-structured interviews. This thesis shows that traditional agricultural policy key players (agricultural administrations and agricultural professional organizations) act as filters of reformist ideas present globally and that they “acclimate” both the sustainable development paradigm and the new public management paradigm to the specificities of their countries and of their public policy sector.

Le mercure est universellement reconnu comme un contaminant largement distribué dans l'environnement en raison d'activités naturelles et anthropiques. Comme certaines de ses espèces peuvent se propager et s'accumuler à travers la chaine alimentaire, ce polluant peut poser un risque élevé pour la santé humaine. Heureusement, ces dangers sont atténués par la mise en place de politiques et par le suivi de la qualité de l'eau et des aliments dans des laboratoires d'analyse équipés d'instruments de pointe conçus pour fournir une réponse analytique précise et sensible. Malgré cela, cette approche est plus ou moins adéquate pour répondre aux besoins spécifiques des communautés de régions éloignées, où l'accès limité aux installations d'analyse et les coûts d'expédition élevés entravent le suivi exhaustif des aliments. Pourtant, les peuples autochtones habitant l'Arctique, comme les Inuits, courent un risque plus élevé d'exposition au mercure en raison de l'accumulation préférentielle du contaminant aux pôles et d'un mode de vie reposant fortement sur la chasse et la pêche traditionnelles. Considérant que l'alimentation traditionnelle est une partie vitale de la culture et qu'elle procure d'autres nutriments essentiels à la santé, limiter la consommation de ces aliments n'est pas une option viable et l'amélioration du suivi de la qualité alimentaire est donc capitale. Dès lors, le développement d'une plateforme de détection qui serait facile à utiliser, peu coûteuse à produire et qui présenterait une faible empreinte spatiale permettrait d'accomplir le suivi de la qualité directement sur le terrain, favorisant alors l'autonomie de ces communautés. Compte tenu de ce qui précède, l'objectif principal encadrant les travaux de cette thèse était de développer une sonde moléculaire fluorescente pour la détection sélective et sensible du mercure en bénéficiant de la simplicité instrumentale associée à la récolte de signaux optiques. La mise au point de cette stratégie a d'abord exigé la synthèse d'un fluorophore sensible au Hg et l'étude de ses propriétés de détection. Dans un deuxième temps, la photostabilité et la sensibilité au Hg de la molécule ont été améliorées par son assemblage sur des nanoparticules d'argent ayant des propriétés plasmoniques propices à l'exaltation de la fluorescence par le métal (MEF). Troisièmement, le capteur hybride argent-fluorophore développé a été intégré dans un dispositif microfluidique facilitant l'utilisation de la sonde en éliminant la manipulation des solutions typiquement requise par l'utilisateur pour faire l'analyse du mercure. De plus, comme une préparation d'échantillon précède généralement l'analyse en laboratoire, le potentiel de la méthode de détection dans un dispositif portatif qui intégrerait des étapes de préparation d'échantillon a aussi été évalué et discuté. / Mercury is universally established as a contaminant widely distributed in the environment due to natural and anthropogenic activities. As some of its species can distribute and accumulate through the food chain, this pollutant can cause a significant threat to human health. Fortunately, these hazards are alleviated by establishing policies and monitoring this contaminant in analytical laboratories equipped with state-of-the-art instruments designed to provide a precise and sensitive analytical response. Regardless, this approach is sometimes ill-suited to meet the specific needs of populations living in remote regions where access to facilities is limited and high shipping costs impede timely and reasonably priced food monitoring. Yet, the indigenous peoples inhabiting the Artic, such as the Inuits, are at a higher risk of mercury exposure due to the latter's preferential accumulation at the poles combined with a livelihood that strongly relies on traditional hunting and fishing. Since country food is an integral part of their culture and provides other essential nutrients, limiting the consumption of these foods is not a sustainable route and improving the efficiency of quality monitoring is therefore imperative. This could be achieved through the development of a field-deployable detection platform that would be easy to operate, inexpensive to produce and would exhibit a small spatial footprint. This strategy would eventually enable northern communities to have a better autonomy with regards to food monitoring and the ensuing decision-making. The main objective of the project presented in this thesis was to design a fluorescent molecular probe for the sensitive and selective sensing of mercury by benefitting from the instrumental simplicity associated with the detection of optical signals. Developing this strategy first required the synthesis of a Hg-sensitive fluorophore and the study of its detection properties. In a second stage, the molecule's photostability and Hg-sensitivity was enhanced by its assembly onto silver nanoparticles which exhibit plasmonic properties that are conducive to fluorescence enhancement through a phenomenon called metal-enhanced fluorescence (MEF). Thirdly, the MEF assembly was integrated into a microfluidic cartridge that facilitates the usage of the developed sensor without requiring the complex handling of solutions to perform mercury analysis. Moreover, as a sample preparation is usually carried out beforehand in a laboratory set-up, the compatibility of the detection method in a portable device that would also integrate sample preparation steps was evaluated and discussed.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / La gestion scientifique des forêts implique l'utilisation de diverses techniques pour maintenir le développement économique et durable des forêts, en améliorant la qualité de vie des communautés qui en dépendent. La conception des réseaux de routes forestières est cruciale pour une gestion efficace des forêts, car elle garantit l'accès et la connectivité aux différentes parties de la forêt, telles que les zones de récolte ou les zones de protection contre les incendies, par exemple. Les routes forestières sont un élément essentiel de la gestion forestière, mais leur construction a des implications environnementales significatives. Elles constituent également l'aspect le plus coûteux de l'infrastructure forestière. Pour concevoir un réseau de routes forestières efficace, il est essentiel de trouver un équilibre entre des exigences concurrentes telles que la durabilité et la rentabilité. La participation du public et la consultation des communautés locales et des parties prenantes sont essentielles pour s'assurer que le réseau routier proposé répond aux besoins de tous les utilisateurs tout en minimisant les coûts et les impacts environnementaux. Cette thèse vise à fournir une analyse documentaire complète de la conception des réseaux routiers forestiers et à identifier les modèles et approches développés pour la conception d'un réseau routier forestier efficace et durable. Alors que les études précédentes se sont concentrées sur l'évaluation et l'optimisation de la construction et de l'entretien des routes forestières, cette étude vise à examiner les défis et les modèles de conception des réseaux routiers forestiers en termes de développement durable. Plus précisément, l'étude analyse les principales questions liées à l'optimisation de la conception du réseau de routes forestières, telles que la participation des parties prenantes à la prise de décision, l'incertitude dans les modèles d'optimisation, le changement climatique et les émissions de CO₂ dans le cadre de l'analyse documentaire. Les résultats de cette revue systématique de la littérature fournissent une évaluation complète de l'état actuel des connaissances en matière de conception de réseaux de routes forestières et soulignent l'importance des recherches en cours dans ce domaine. Nos résultats suggèrent que des recherches ont été menées en utilisant diverses approches, que les variables ont été soigneusement sélectionnées et analysées, et que certaines contraintes ont été prises en compte dans une certaine mesure. Cependant, malgré ces efforts, les recherches indiquent qu'il existe toujours un besoin d'une investigation plus approfondie, notamment en ce qui concerne la durabilité de la conception du réseau routier forestier. En outre, les résultats mettent en évidence le manque d'attention accordée aux préoccupations et aux intérêts des décideurs politiques, ainsi qu'un manque de coopération entre les parties prenantes, et un soutien insuffisant aux multiples parties prenantes. L'étude identifie également plusieurs applications spéciales dans la conception des réseaux de routes forestières, telles que la recherche de l'emplacement optimal et la construction de nouvelles routes, l'optimisation de l'entretien des routes existantes, et l'équilibre entre le coût de construction des routes et l'accès aux ressources. En intégrant une série de facteurs pertinents, cette étude offre des indications précieuses pour l'industrie forestière afin de développer des réseaux de routes forestières plus durables et efficaces. Dans l'ensemble, cette thèse contribue à l'avancement de la recherche sur la conception des réseaux routiers forestiers en fournissant une analyse critique de la littérature existante et en soulignant les lacunes et les défis dans le domaine. Cette thèse constitue une ressource précieuse pour les décideurs politiques, les gestionnaires forestiers et les chercheurs qui cherchent à concevoir et à mettre en œuvre des réseaux de routes forestières durables qui équilibrent les objectifs écologiques, sociaux et économiques. / Scientific forest management involves using various techniques to maintain the economic and sustainable development of forests, improving the quality of life for forest-dependent communities. The design of forest road networks is crucial for effective forest management as it ensures access and connectivity to various parts of the forest, such as harvesting areas or fire management zones. Forest roads are a critical component of forest management, but their construction has significant environmental implications and is also the costliest aspect of forest infrastructure. To design an efficient forest road network, it is essential to balance competing demands such as sustainability and profitability. Public participation and consultation with local communities and stakeholders are crucial to ensure that the proposed road network copes with the necessities of all users while minimizing costs and environmental impacts. The thesis aims to provide a comprehensive literature review of forest road network design and identify the developed models and approaches for designing an efficient and sustainable forest road network. While previous literature reviews have focused on the evaluation and optimization of forest road construction and maintenance, this research strives to investigate the challenges and models of forest road network design in terms of sustainable development. Specifically, the study analyzes the main issues related to forest road network design optimization, such as stakeholder participation in decision-making, uncertainty in optimization models, climate change, and CO₂ emissions as part of the literature review. The findings of this systematic literature review provide a comprehensive assessment of the current state of the art in forest road network design and highlight the importance of ongoing research in this area. Our findings suggest that research has been conducted using various approaches, variables have been carefully selected and analyzed, and constraints have been taken into account to some extent. However, despite these efforts, the research indicates that there is still a need for more investigation, specifically in terms of the sustainability of forest road network design. Furthermore, the results highlight the lack of attention given to the concerns and interests of policymakers, as well as a lack of cooperation between stakeholders, and insufficient support for multiple stakeholders. The study also identifies several special applications in forest road network design, such as finding the optimal location and construction of new roads, optimizing the maintenance of existing roads, and balancing the trade-off between road construction cost and access to resources. By incorporating a range of relevant factors, this study offers valuable insights for the forestry industry to develop more sustainable and efficient forest road networks. Overall, this thesis contributes to the advancement of forest road network design research by providing a critical analysis of the existing literature and highlighting the gaps and challenges in the field. The thesis offers a valuable resource for policymakers, forest managers, and researchers who seek to design and implement sustainable forest road networks that balance ecological, social, and economic objectives.

Les buttes cryogènes, formées dans les tourbières par l'aggradation de la glace de ségrégation, ont une couche supérieure riche en matière organique associée à des dépôts de mercure inorganique (IHg) provenant de sources naturelles et anthropiques. La dégradation du pergélisol peut modifier les conditions environnementales qui contrôlent la méthylation du IHg, un processus microbien qui convertit le IHg en sa forme organique et toxique, le méthylmercure (MeHg). Or, la variation de la concentration de MeHg au cours de l'évolution géomorphologique et écologique liée au dégel du pergélisol reste peu explorée. À Kangiqsualujjuaq, Nunavik, des champs de palses et lithalses se dégradent rapidement et créent des mosaïques évolutives de conditions environnementales grâce à l'affaissement progressif des buttes cryogènes, aux formations thermokarstiques et à la revégétalisation. Cette étude vise à déterminer si l'évolution géomorphologique et écologique d'un tel champ de buttes de pergélisol en dégradation crée des conditions environnementales propices à la méthylation du IHg. Les conditions hydrologiques et écologiques ont été évaluées selon les toposéquences de dégradation et de revégétalisation (n=90). Cent-cinquante échantillons de sol ont été prélevés afin de mesurer les concentrations de mercure total (THg), de MeHg et des paramètres chimiques du carbone, azote et soufre total (C, N, S). La fraction méthylée du THg (% MeHg) était plus élevée dans les mares thermokarstiques (4.8 %) que dans les buttes cryogènes (0.57 %). La production nette de MeHg la plus importante était associée à une phase temporaire, qui était la première phase évolutive des mares thermokarstiques à eau libre (6.7 %), puis diminuait avec la terrestrialisation (2.6 %). L'analyse des photographies aériennes indiquait une évolution rapide du paysage, soulignant la prédominance actuelle de la terrestrialisation sur la création de nouvelles mares thermokarstiques. Cette étude interdisciplinaire combine la géomorphologie du pergélisol et la biogéochimie du Hg pour mieux relier l'évolution des paysages pergélisolés aux impacts du réchauffement climatique sur le cycle du Hg. / Frost mounds, formed in peatlands by the aggradation of segregated ice, are widespread in the discontinuous permafrost zone, and their organic, carbon-rich upper layer is associated with inorganic mercury (IHg) deposited from natural and anthropogenic sources. Permafrost degradation may change the environmental conditions that control IHg methylation, an anaerobic microbial process that converts IHg to its toxic organic form, methylmercury (MeHg). However, the variation in MeHg concentrations during the geomorphic and ecological evolution associated with progressive permafrost thaw and stabilization remains poorly understood. In Kangiqsualujjuaq, Nunavik, palsa and lithalsa fields are rapidly degrading, creating an evolving mosaic of environmental conditions through progressive subsidence of frost mounds, thermokarst evolution, and revegetation. This study aims to determine whether the geomorphic and ecological evolution of such a degrading permafrost mound field creates environmental conditions conducive to IHg methylation. Hydrological and ecological conditions were assessed using the toposequence of degradation and revegetation (n=90). A total of 150 soil samples were collected to measure total mercury (THg), MeHg and chemical parameters of carbon, nitrogen and sulfur (C, N, S). The methylated fraction of THg (% MeHg) was higher with permafrost mound degradation, where thermokarst ponds are more conducive to methylation (4.8%), than with intact frost mounds (0.57%). Specifically, the highest net MeHg production is associated with a temporary phase which is the first stage of thermokarst succession, with open water and submerged dead *Betula glandulosa* (6.7%). This production decreased with the colonization of the ponds by *Cyperaceae* (4.8%), and further with terrestrialization by *Sphagnum* spp. (2.9%). Analysis of aerial photographs showed a rapid evolution of the landscape, underlining the current dominance of terrestrialization over the creation of new thermokarst ponds. This interdisciplinary study combines permafrost geomorphology and Hg biogeochemistry to better link permafrost landscape evolution to the impacts of warming on Hg cycling.

Les différences inter-populationnelles sont rarement prises en compte dans la gestion des insectes ravageurs. Ces derniers sont habituellement gérés à partir de modèles produits à partir d’une population élevée en laboratoire et qui sont par la suite appliqués à l’ensemble des populations sur le territoire. L’objectif principal de cette thèse était de déterminer le niveau d’adaptation locale des populations d’un des plus importants ravageurs forestiers au Québec, l’arpenteuse de la pruche (Lambdina fiscellaria (Guenée)), le long d’un gradient latitudinal. Depuis le début des années 1990, l’arpenteuse de la pruche est l’insecte ravageur qui a endommagé les plus grandes superficies de forêts de conifères au Québec. Malgré cela, la biologie et l’écologie de cet important défoliateur restent fragmentaires. Onze populations récoltées le long d’un gradient latitudinal (45 à 51ºN) ont été élevées en laboratoire sur différentes essences forestières. Deux grands écotypes ont été identifiés : un au sud où les larves passent par cinq stades et un au nord où elles en effectuent seulement quatre. Cette différence fondamentale a de profondes conséquences sur la dynamique des populations. Chez les populations de l’écotype à quatre stades, le développement larvaire et pupal est plus court, les chrysalides sont moins lourdes, les femelles sont moins fécondes et les œufs sont plus volumineux que chez les populations à cinq stades. Il existe également des différences qui montrent qu’à l’intérieur de chacun des écotypes le long du gradient latitudinal, les populations sont localement adaptées aux conditions particulières de la région ce qui laisse supposer que les échanges génétiques sont très limités. Par ailleurs, les résultats obtenus démontrent que chaque population le long du gradient latitudinal est adaptée aux plantes hôtes disponibles localement. Ainsi, les populations nordiques évoluant dans des habitats homogènes et dominés par les essences boréales montrent des adaptations locales sur ces essences. Une adaptation locale des femelles à exploiter le feuillage de sapins baumiers âgés a aussi été détectée chez la population la plus au nord du gradient latitudinal. Cette population provient d’une région où les conifères âgés constituent la composante principale de l’habitat. Nos travaux suggèrent que les grandes épidémies de ce ravageur sont localisées dans les mêmes régions (nord) que l’écotype à quatre stades. / Inter-populations differences are rarely considered in the management of insect defoliators. Insect management is usually based on models produced from a single population reared in laboratory and which are afterward applied to all populations over the territory. The main objective of this thesis was to determine the level of local adaptation of the populations of one of the most important forest defoliator in Québec, the hemlock looper (Lambdina fiscellaria (Guenée)), along a latitudinal gradient. Since the beginning of 1990s, the hemlock looper is the insect defoliator that has damaged the largest area of coniferous forests in Québec. Nevertheless, the biology and the ecology of this important defoliator remain poorly know. Eleven populations collected across a latitudinal gradient (45 to 51oN) were reared under laboratory conditions on various host trees. Two ecotypes were identified: one in the South where larvae go through five instars and one in the North where they have only four instars. This fundamental difference has major consequences on population dynamics. Four instars ecotype shows shorter larval and pupal development, lighter pupae, lower fecundity, but larger egg size compared to the five instars ecotype. Within each ecotype, there are also differences across the latitudinal gradient. Populations are locally adapted to particular conditions of their region which suggest limited gene flow. Moreover, results demonstrate that populations across the latitudinal gradient are adapted to host trees available regionally. Thus, northern populations that evolved in a homogeneous environment that is dominated by boreal trees show local adaptations on these specific host trees. Local adaptation of females to exploit foliage of old balsam fir trees was also detected for the most northern population across the latitudinal gradient. This population originated from a region where old conifer trees are the main constituent of the environment. Our works suggest that major outbreaks of the hemlock looper were mainly localised in the same region (North) where the four instars ecotype evolved.

Le diméthylsulfure (DMS) est un gaz soufré qui exerce un effet refroidissant sur le climat en dispersant les radiations solaires et en contribuant à la formation de nuages dans l’atmosphère. Le DMS provient de la dégradation du diméthylsulfoniopropionate (DMSP), un composé synthétisé par plusieurs espèces de phytoplancton dans les océans. Une part de la production océanique de DMS résulte de la conversion directe du DMSP en DMS par certaines espèces de phytoplancton alors qu’une autre part provient d’une voie de transformation indirecte, via la libération du DMSP phytoplanctonique dans le milieu ambiant puis sa conversion en DMS par le bactérioplancton. En moyenne, près de 10 % du DMSP consommé par le bactérioplancton est converti en DMS, le reste étant assimilé. Quoique la répartition mondiale du DMS océanique soit relativement bien établie, les mécanismes qui régissent la production du DMS par le plancton marin sont complexes et demeurent méconnus. Dans cette thèse, les variations journalières et saisonnières de la production biologique de DMS et des facteurs environnementaux qui la régulent ont été étudiées en relation avec le développement des floraisons phytoplanctoniques dans plusieurs provinces biogéochimiques de l’Atlantique nord-ouest (NO) et du Pacifique NO. Une première étude saisonnière dans l’Atlantique NO révèle une nette distinction entre les facteurs qui influencent la répartition du DMS et de son précurseur le DMSP. Les concentrations de DMSP particulaire (DMSPp) sont fortement corrélées à l’abondance de groupes phytoplanctoniques à forte teneur en DMSPp tels que les dinoflagellés et les prymnésiophycés. La dynamique microbienne du DMSP dissous (DMSPd), c’est-à-dire sa consommation et sa conversion en DMS par les bactéries, est quant à elle affectée par la disponibilité du substrat. À cet égard, la contribution relative du bactérioplancton à la production biologique nette de DMS varie fortement au cours des saisons, de 4 à 100 % selon les stations étudiées. Toutefois, à plusieurs stations, et particulièrement aux stations exhibant de forts taux de production de DMS, une part importante (jusqu’à 96 %) de la production de DMS résulte de processus qui ne sont pas reliés aux bactéries. Cela suggère que la contribution relative du phytoplancton à la production directe de DMS est élevée à ces stations. De plus, nos résultats suggèrent qu’aux échelles latitudinale et saisonnière étudiées, les concentrations de DMS dans la couche de mélange de surface (CMS) sont fortement corrélées à des forçages environnementaux, et plus particulièrement aux doses de radiations solaires atteignant le réseau planctonique. Une deuxième étude ciblée sur le devenir du DMSP lors du déclin de la floraison printanière de diatomées dans l’Atlantique NO montre qu’en dépit de l’importante biomasse phytoplanctonique, les taux de production de DMS dans la CMS peuvent demeurer relativement faibles au cours de cette période, le DMSP étant principalement utilisé en tant que source de soufre par le bactérioplancton en croissance. Une troisième étude ciblée sur le devenir du DMSP lors d’une floraison induite par l’ajout de fer dans le Pacifique NO a révélé que l’addition de fer dans cette région peut mener à une diminution de la conversion bactérienne du DMSPd en DMS dans la CMS. Au cours de la floraison induite par le fer, l’augmentation des besoins en soufre du bactérioplancton a conduit à une augmentation de l’assimilation du DMSPd par les bactéries. Ce résultat suggère que l’ajout de fer dans les eaux de surface du Pacifique NO peut mener à une diminution de la production marine de DMS et de sa ventilation vers l’atmosphère. L’ensemble des résultats présentés met en évidence l’importance du couplage entre la structure et la dynamique de la communauté planctonique, la production et la composition de la matière organique dissoute, qui inclut le DMSPd, et les forçages environnementaux dans le cycle du DMS à différentes échelles temporelles. / Dimethylsulfide (DMS) is a sulfur-containing gas that exerts a cooling effect on climate by dispersing solar radiation and contributing to cloud formation in the atmosphere. DMS stems from the degradation of dimethylsulfoniopropionate (DMSP), a compound synthesized by many phytoplankton species in the oceans. A fraction of the oceanic production of DMS results from the direct conversion of DMSP into DMS by certain phytoplankton species and another fraction results from an indirect transformation pathway, via the release of phytoplanktonic DMSP into the water column and its conversion into DMS by the bacterial community. On average, close to 10 % of the DMSP consumed by bacteria is converted into DMS, the rest being assimilated. While the global distribution of oceanic DMS is relatively well established, significant gaps still remain in our understanding of the mechanisms that regulate its production within the marine food web. In this study, the daily and seasonal variations of the production of DMS and the environmental factors that participate in its regulation have been studied in relation to the development of phytoplankton blooms in many biogeochemical provinces of the northwest (NW) Atlantic and the NW Pacific Ocean. A first seasonal study in the NW Atlantic reveals a striking difference in the factors that influence the distribution of DMS and its precursor DMSP. Concentrations of particulate DMSP (DMSPp) are highly correlated with the abundance of DMSPp-rich phytoplankton groups such as dinoflagellates and prymnesiophytes. The microbial dynamics of dissolved DMSP (DMSPd), that is its consumption and conversion into DMS by bacteria, are affected by the availability of the substrate. Furthermore, the relative contribution of bacteria to total net DMS production varies greatly among seasons, from 4 to 100 % at different stations. However, at many stations and particularly at those exhibiting high production rates of DMS, a large fraction (as much as 96 %) of the production of DMS results from non-bacterial processes. This suggests that the relative contribution of phytoplankton to the direct conversion of DMSP into DMS is high at these stations. Finally, results from this study suggest that on the latitudinal and seasonal scales considered, concentrations of DMS are highly correlated with environmental forcings, and particularly with doses of solar radiation reaching the planktonic food web. A second study specifically aimed at investigating the fate of DMSP during the decline of the spring diatom bloom in the NW Atlantic shows that despite the important phytoplankton biomass, production rates of DMS remained relatively low during the decline of the phytoplankton bloom in the SML because DMSP was principally utilized as a source of sulfur by the developing bacterial community. A third study focused on the fate of DMSP during an iron-induced bloom in the NW Pacific reveals that the addition of iron in this region resulted in a reduction of the bacterial conversion of DMSPd into DMS within the SML. During the iron-induced bloom, the increase in sulfur demand by the bacterial community lead to an increase in the proportion of consumed DMSPd being assimilated as a sulfur source. This result suggests that the addition of iron in the NW Pacific may diminish the oceanic production of DMS and its ventilation to the atmosphere. Overall, the results presented shed light on the importance of the coupling between the structure and dynamics of the plankton community, the production and composition of dissolved organic matter, which includes DMSPd, and environmental forcing in the cycling of DMS at different temporal scales.

Cette étude a évalué in vitro l'effet de différents éléments minéraux sur la croissance et le développement de Helminthosporium solani, agent responsable de la gale argentée de la pomme de terre. Les résultats obtenus ont démontré que la source et la concentration d'éléments minéraux étudiés avaient une influence sur la croissance mycélienne et la production de conidies chez ce champignon. L'augmentation des concentrations d'azote et de calcium dans le milieu de culture a généralement diminué la croissance mycélienne mais stimulé la production de conidies viables, tandis que l'augmentation des concentrations de phosphore et de potassium a eu l'effet contraire. À la lumière des résultats obtenus, il apparaît évident que ces travaux pourraient trouver des applications dans la mise au point de milieux de culture favorables au développement de H. solani. Ils pourraient également présenter un intérêt pour l'élaboration de substrats répressifs envers la gale argentée de la pomme de terre.