Titre de l'écran-titre (visionné le 26 avril 2023) / Étant l'une des provinces possédant la plus grande superficie forestière au Canada, le Québec fait l'objet de nombreux projets forestiers visant à lutter contre les changements climatiques. Cependant, de nombreuses études suggèrent que la non prise en compte des changements de l'albédo de surface en foresterie peut entraîner des erreurs importantes dans les évaluations d'impact climatique et conduire à l'approbation de projets ayant des effets contre-productifs sur le climat. De plus, l'albédo de surface peut être fortement influencé par la présence de neige au sol, ce qui augmente encore plus l'incertitude liée à la non prise en compte de l'albédo dans les régions boréales comme le Québec. Cependant, les évaluations de l'impact climatique de la plupart des projets forestiers sont actuellement basées sur la seule étude des flux de gaz à effet de serre (GES). Cette étude visait à évaluer la pertinence de considérer les changements d'albédo de surface dans les évaluations d'impact climatique de l'aménagement forestier au Québec, en comparant l'effet climatique d'un changement d'albédo de surface à celui des flux de CO₂ et en calculant leur effet combiné pour différents scénarios d'aménagement forestier. Nous avons utilisé le territoire du massif du lac Jacques-Cartier (région écologique 5e), dans le sous-domaine bioclimatique boréal de la sapinière à bouleau blanc de l'Est, comme zone d'étude pour développer des modèles statistiques permettant d'estimer l'albédo de surface de peuplements monospécifiques pour les espèces les plus communes dans la région, à savoir l'épinette noire (Picea mariana, Mill.,Britton, Sterns & Poggenb.,1888), le sapin baumier (Abies balsamea, (L.) Mill., 1768) et le bouleau blanc (Betula papyrifera, Marshall 1785), en utilisant des caractéristiques forestières et météorologiques. Nous avons ensuite simulé les changements de l'albédo de surface (à l'aide de nos modèles statistiques) et des flux de carbone (à l'aide du Modèle du bilan du carbone du secteur forestier canadien, CBM-CFS3) pour différents scénarios, dont : (i) le boisement de terres auparavant non boisées, et (ii) l'aménagement des peuplements existants pour l'approvisionnement en bois par la coupe totale et la régénération. Nous avons observé que l'augmentation de l'albédo après une coupe totale a le potentiel de contrebalancer une grande partie de l'effet de réchauffement des émissions post-coupe, ce qui suggère que l'utilisation des coupes totales pour l'approvisionnement en bois pourrait fournir des avantages climatiques supplémentaires pour lutter contre les changements climatiques. Nous avons également observé que l'effet de réchauffement dû à la diminution d'albédo de surface observée après le boisement de zones non boisées a le potentiel de compenser en grande partie l'effet de refroidissement produit par la séquestration du carbone causée par la croissance du nouveau peuplement. Cela suggère que les projets de boisement sur des terres naturellement non boisées pourraient ne pas être en mesure de produire un effet de refroidissement climatique aussi important qu'anticipé pour les régions boréales. Ces observations plaident en faveur de l'intégration de l'albédo de surface dans les méthodes d'évaluation d'impact climatique afin d'accroître leur justesse et leur niveau de complétude, et ainsi augmenter les chances que les objectifs en matière de lutte contre le changement climatique soient atteints. / As one of the provinces with the largest forest area in Canada, Quebec is subject to numerous forestry projects aimed at fighting climate change. However, numerous studies suggest that failure to account for surface albedo in forestry can lead to important errors in climate impact assessments and result in the approval of projects with counterproductive effects on climate. Moreover, surface albedo can be strongly influenced by the presence of snow on the ground, which further increases the uncertainty due to the non-accounting of albedo in boreal regions such as Quebec. However, climate impact assessments of forestry projects are still based on the sole study of greenhouse gas (GHG) fluxes. In this study, we aimed to evaluate the relevance of considering surface albedo changes in climate impact assessments of Quebec's forest management practices, by comparing the climatic effect of surface albedo change with that of CO₂ fluxes and by calculating their combined effect for different forest scenarios. We used the territory of Lake Jacques-Cartier Massif (ecoregion 5e) in the Eastern balsam fir-white birch boreal bioclimatic subdomain as a study area to develop statistical models to estimate the surface albedo of monospecific stands for the most common species in the region, namely black spruce (Picea mariana, Mill.,Britton, Sterns & Poggenb.,1888), balsam fir (Abies balsamea, (L.) Mill., 1768), and white birch (Betula papyrifera, Marshall 1785), using forest and weather characteristics. We then simulated changes in surface albedo (using our statistical models) and carbon fluxes (using the Carbon Budget Model of the Canadian Forest Sector, CBM-CFS3) for different forest management scenarios, including: (i) afforestation of previously non-forested land, and (ii) management of existing stands for wood supply through clearcutting and regeneration. We observed that the increase in surface albedo after clearcutting has the potential to counteract much of the warming effect of post-cutting CO₂ emissions, suggesting that the use of clearcuts for wood supply and production could provide additional climate benefits. We also observed that the warming effect due to the loss of albedo observed after afforestation of a non-forested area has the potential to offset most of the cooling effect produced by the carbon sequestration of the forest. This suggests that afforestation projects on naturally non-forested land may not be able to produce a cooling effect as large as expected. These observations support the integration of surface albedo in climate impact assessment methods to ensure that the estimations are correct and that objectives in terms of the fight against climate change are met.

L’étude de la faisabilité économique de l’ingénierie d’un procédé de fabrication d’un adhésif écoresponsable porte sur la recherche d’une alternative économiquement viable aux problèmes environnementaux posés par les adhésifs conventionnels. Dans ce travail, il a fallu tout d’abord rechercher un adhésif qui réponde aux conditions de produits écoresponsables. Après avoir fait la revue de littérature, selon les principes de la chimie verte et les études d’analyse de cycle de vie démontrant la performance environnementale d’adhésifs à base de tanins, l’adhésif à base de tanins autocondensés a été retenu dans ce travail comme un produit écoresponsable. L’enjeu du développement d’adhésifs écoresponsables issus de sous-produits de l’industrie forestière pose un problème économique de concurrence avec les adhésifs conventionnels à bon marché. Une étude comparative d’une production d’adhésifs à base de la résine urée formaldéhyde et celle d’adhésifs à base de tanins autocondensés, a permis de déterminer les enjeux de la rentabilité de ces adhésifs. La production des adhésifs à base de tanins autocondensés apparaît rentable, mais ils réalisent des profits moindres qu’une production d’adhésifs à base de résine urée formaldéhyde. Deux possibilités d’amélioration de la rentabilité de la production de ces adhésifs sont discutées, à savoir l’augmentation de 3 % du prix de la tonne métrique d’adhésif à base de tanins autocondensés ou la diminution de 2 % du prix de la tonne d’extraits de tanins secs. Les adhésifs issus des sous-produits de l’industrie forestière sont des produits en pleine innovation en accord avec le développement durable et potentiellement à forte valeur ajoutée. La reconnaissance par le marché de la valeur ajoutée d’un tel adhésif serait à valider par une enquête dans une étude future. / The study of the engineering economic feasibility of the development of an eco-friendly wood adhesive is about finding an economically viable alternative to the environmental issues raised by conventional adhesives. In this work, it was first necessary to find an adhesive that met the requirements of eco-responsible products. After reviewing the literature, according to the principles of green chemistry and life cycle analysis, considering studies demonstrating the environmental performance of adhesives based on tannin, an autocondensed tannin based adhesive was chosen in this work to be studied as an eco-responsible product. The challenge of developing eco-friendly adhesives from forest industry by-products poses the economic problem of competing with cheap conventional adhesives. A comparative study of the production of a urea formaldehyde resin and of an autocondensed tannin adhesive has identified the challenges of the profitability of these latter adhesives. Autocondensed tannin based adhesives appear profitable, but they yield lower profits than urea formaldehyde resin. Two possibilities of improving the profitability of production of autocondensed tannin adhesives are discussed, namely the 3% increase in the price value of a metric ton of adhesive based on autocondensed tannins or the decrease of 2% of the price per ton of extracted dry tannins. Adhesives from forest industry by-products are innovations consistent with sustainable development and potentially high added value. The market added value recognition of such adhesives should be validated by a survey in a future study.

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.

« Situé au cœur des Plateaux Centraux, le Dak Lak est la plus grande province du Vietnam. Celle-ci couvre une superficie de 1 980 000 hectares, ce qui représente 6,2% de la superficie du Vietnam. Comme partout au Vietnam et tout particulièrement dans les Plateaux Centraux, la superficie de la forêt au Dak Lak a elle-même été fortement réduite depuis les années soixante. La forêt est remplacée par différents types de couverts végétaux dont, principalement, des plantations de caféier et d'hévéa. Encore de nos jours, la croissance de la population et les besoins en terre pour cultiver le caféier et l'hévéa continuent à mener à la destruction des superficies forestières au Dak Lak. Cette recherche s'inscrit dans le domaine de la climatologie... Plus précisément, l'étude porte sur la relation entre la déforestation et le climat. Mais le lien entre déforestation et changement climatique n'est pas toujours évident. Dans ce mémoire, nous nous concentrons sur le lien entre la déforestation et le changement de la température à l'échelle locale. La finalité de cette recherche est donc de fournir une évaluation de l'évolution du couvert forestier, une étude des changements de la température au Dak Lak et une connaissance des différences de températures sous divers couverts : forêt, caféier et friches. »--Page ii

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L’urbanisation est l’une des causes principales du déclin de la biodiversité à l’échelle mondiale, mais ses conséquences sur les milieux humides urbains n’ont que rarement été étudiées. Nous examinons ici comment la richesse spécifique et la diversité bêta des marécages varient en fonction de l’urbanisation dans l’agglomération de Québec, Canada. Nous avons échantillonné 34 marécages distribués le long d’un gradient d’urbanisation, évalué en fonction de la couverture de canopée dans une zone tampon d’un rayon de 100m à la périphérie des marécages. Les espèces vasculaires ont été recensées et des variables environnementales furent mesurées dans 92 quadrats. Nous avons testé la variation de la richesse spécifique selon le gradient d’urbanisation en tenant compte du statut des espèces (indigène indicatrice de milieux humides, indigène terrestre, et exotique). La diversité bêta a été calculée comme la similarité de la composition floristique entre les sites et les différences obtenues furent évaluées en utilisant un test de dispersion de l’homogénéité de la variance. Nous avons également effectué un partitionnement la diversité bêta en ses deux composantes (remplacement et différence de richesse) afin d’expliquer la variation de la composition en espèces selon le niveau d’urbanisation. Nos résultats ont montré que la richesse en espèces exotiques augmentait avec l’urbanisation alors que la richesse en espèces indigènes demeurait constante. Nous avons également constaté une plus grande diversité bêta dans les marécages urbanisés et que cette différenciation biotique était principalement causée par le remplacement d’espèces. Ces patrons, combinés à une augmentation des espèces exotiques terrestres avec l’urbanisation, suggèrent un relâchement de la contrainte anoxique au moins dans quelques sites, ce qui a pu contribuer à la diversification biotique à l’échelle régionale. Cependant, ce résultat pourrait n’être que temporaire et refléter les premières étapes de la colonisation des espèces exotiques dans les marécages. / Urbanization is one of the main drivers of biodiversity decline worldwide, but this process has seldom been evaluated for urban wetlands. Here, we examine how plant species richness and beta diversity of swamps varied with urbanization in the Quebec City, Canada. We inventoried 34 swamps distributed along an urbanization gradient (forest cover between 25 and 87% in a 100m radius buffer zone). Vascular species were sampled in 92 plots and abiotic variables as well as proxies (bryophyte abundance, microtopography, and pedologic data) were measured. We tested whether species richness varied along the urbanization gradient and according to the species type (native wetland, native upland or exotic species). Beta diversity was calculated as between-site similarities in composition, and differences were evaluated using tests for homogeneity in multivariate dispersion. We also partitioned beta diversity into its component (turnover and richness difference) for each species type to better understand their response to an increase of urbanization. We found that exotic species richness increased with urbanization while native wetland and upland species richness were similar to each other and remained constant along the same gradient. Yet, exotics were six to 27 times less diversified than native species. We also found a greater beta diversity in urbanized swamps, mostly caused by species turnover. We also observed a decrease of bryophyte abundance and a decrease of microtopography, thus fewer microhabitats, with an intensification of urbanization. These changes, combined with an increase of exotic upland species suggest the release of the anoxia constraint at least in a few sites, which might have favored spontaneous colonization by exotics, and enhance diversification at the regional scale. This result might reflect only the first stages of exotic colonization and thus might be temporary.

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%.

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.