La guêpe endoparasitoïde Tranosema rostrale transmet un ichnovirus (“TrIV”) à son hôte lépidoptère, Choristoneura fumiferana, au moment de la ponte. Ce virus, lequel possède un génome segmenté d’ADNdb et ne peut se répliquer que dans l’ovaire du parasitoïde, est essentiel à la survie de la guêpe immature à l’intérieur de son hôte. Dans une étude antérieure, 86 cadres de lecture ouverts (ORF) ont été identifiés dans le génome de TrIV, dont 35 qui ont pu être affectés à des familles de gènes ichnoviraux connues. La balance n’affichait aucune similitude à des gènes connus. Dans le but d’évaluer (i) la précision de l'annotation du génome de TrIV et (ii) l'importance relative de chaque famille de gènes dans le succès du parasitisme par T. rostrale, une analyse transcriptionnelle de type qPCR a été réalisée chez des larves de C. fumiferana infectées ainsi que dans des ovaires de T. rostrale. Alors que la majorité (91%) des ORF attribués à des familles de gènes connues ont produit des transcrits dans les larves infectées, mais à des niveaux très variables, cette proportion était plus faible (67%) pour un échantillon de 12 ORF non-attribués. Parmi les sept familles de gènes présentes dans le génome de TrIV, la famille rep est la mieux représentée, avec 17 membres; tous se sont avérés être exprimés dans des larves infectées et/ou les ovaires de guêpe. Dans les chenilles infectées, cependant, les transcrits de deux d'entre eux, F1-1 et F1-2, étaient beaucoup plus abondants que ceux des autres gènes rep. De plus, le profil transcriptionnel de la famille rep était clairement différent dans les ovaires de guêpe, où le gène C166-1 a génére le plus abondant des transcrits rep, ce qui suggère que différents membres de cette famille pourraient avoir des fonctions spécifiques dans chaque hôte. L'abondance relative des segments génomiques était plus élevée pour les deux segments portant les trois gènes rep les plus fortement exprimés chez des chenilles infectées, mais la corrélation entre ces deux variables était faible pour les autres gènes rep, suggérant que des facteurs additionnels sont impliqués dans la régulation de l'expression des gènes rep chez les larves infectées. Des différences entre les gènes rep de TrIV ont également été observées en ce qui a trait à l'abondance relative des transcripts dans différents tissus de C. fumiferana, ce qui suggère l’existence de rôles distincts ou d’une spécialisation pour chacun des membres de cette famille à l’intérieur de différents tissus. Lorsqu’on compare les niveaux de transcripts rep, dans des chenilles infectées, à ceux de gènes appartenant à d'autres familles connues du génome de TrIV, un gène de la famille TrV (TrV1) et un gène rep (F1-1) se sont avérés beaucoup plus fortement transcrits que tous les autres gènes examinés, soulignant l'importance probable de ces deux familles dans la subjugation de C. fumiferana par T. rostrale. Dans les ovaires de guêpe, le profil transcriptionnel était dominé par un gène rep et par un membre d'une famille nouvellement décrite et identifiée parmi des ORF qui n’avaient pu être attribués à des familles connues; ces gènes codent pour les protéines sécrétées affichant un nouveau motif cystéine. / The endoparasitic wasp Tranosema rostrale transmits an ichnovirus (“TrIV”) to its lepidopteran host, Choristoneura fumiferana, during parasitization. This virus, which has a segmented dsDNA genome and can replicate only in the wasp’s ovaries, is essential to the survival of the immature wasp within its host. In a prior study, 86 putative open reading frames (ORFs) were identified in the TrIV genome, including 35 that could be assigned to previously recognized ichnoviral gene families. The balance displayed no similarity to known genes. In an effort to assess (i) the accuracy of the TrIV genome annotation and (ii) the relative importance of each gene family in the success of parasitism by T. rostrale, a temporal and tissue-specific qPCR transcriptional analysis was conducted in infected C. fumiferana hosts and T. rostrale wasp ovaries. The majority (91%) of putative ORFs assigned to known gene families were observed to be expressed in infected larvae, albeit at widely varying levels, but this proportion was lower (67%) for a sample of 12 unassigned ORFs. Among the seven known gene families present in the TrIV genome, the rep family is the numerically most important one, with 17 members; all of these were shown to be expressed in infected larvae and/or wasp ovaries. In infected caterpillars, however, two of them, F1-1 and F1-2, had much more abundant transcripts than the others. The rep transcriptional profile was markedly different in wasp ovaries, where the C166-1 gene generated the most abundant rep transcripts, suggesting that different members of this family may have host-specific functions. Relative abundance of genome segments was highest for the two segments bearing the three most highly expressed rep genes, but the correlation between these two variables was poor for the other rep genes, suggesting that some other factors are involved in the regulation of rep gene expression in infected larvae. Inter-gene differences were also observed in the relative abundance of TrIV rep transcripts in different C. fumiferana tissues, pointing to tissue-specific roles or specialized functions for individual members of this gene family. In comparing rep transcript levels to those of genes belonging to other known TrIV gene families, a TrV (TrV1) and a rep (F1-1) gene clearly outnumbered all other genes examined in infected caterpillars, pointing to the likely importance of these two gene families in host subjugation by T. rostrale. In wasp ovaries, the transcriptional profile was dominated by a rep gene and a member of a newly described family identified among previously unassigned ORFs; these genes encode secreted proteins displaying a novel cysteine motif.

La tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana (Clems.)) est le principal défoliateur des forêts de conifères de l’Amérique du Nord. Récemment, des épinettes blanches (Picea glauca (Moench) Voss) naturellement résistantes à cet insecte ont été découvertes dans une plantation subissant une forte infestation de ce ravageur. Des analyses chimiques du feuillage ont révélé la présence de deux acétophénones, le picéol (4’-hydroxy-acetophenone) et le pungénol (3’, 4’-dihydroxy-acetophenone) chez ces épinettes résistantes. Les objectifs de cette étude étaient dans un premier temps de valider l’effet de ces deux molécules sur la survie des larves de la tordeuse selon plusieurs conditions d’élevage, et dans un deuxième temps de vérifier la compatibilité entre le picéol et le principal moyen de lutte utilisé au Québec contre ce ravageur, le Btk (Bacillus thuringiensisvar. kurstaki). Les larves de la tordeuse des bourgeons de l’épinette ont été élevées en laboratoire sur de la diète artificielle, et les composées acétophénones leur ont été administrés en solution ou en les mélangeant à la diète artificielle. Les résultats ont montré que l’absorption directe d’une dose ponctuelle de picéol et de pungénol ne provoque pas de mortalité chez les larves alors que la toxicité du picéol chez la tordeuse des bourgeons de l’épinette soumise à une exposition chronique du produit varie selon les conditions d’élevage. De plus, un effet antagoniste entre le picéol et le Btk a également été détecté au laboratoire. Cette recherche a permis de faire avancer la compréhension des interactions complexes entre les molécules de défense de l’épinette blanche et les conditions d’élevage en laboratoire. D’autres travaux en laboratoire et sur le terrain sont nécessaires afin de mieux comprendre le mode d’action de ces composés de défense et ainsi les utiliser à leur plein potentiel.

Lors de l’accouplement, les mâles lépidoptères transfèrent deux types de spermatozoïdes, les eupyrènes et les apyrènes. Dans les heures qui suivent, les femelles des papillons de nuit cessent généralement de produire la phéromone sexuelle. Ceci suggère que l’inhibition de la production de la phéromone, un état physiologique nommé phéromonostasie, est régulé, du moins en partie, par la migration temporelle des spermatozoïdes à l’intérieur du système reproducteur de la femelle. L’objectif principal de cette thèse visait à déterminer l’importance relative des deux types de spermatozoïdes dans la phéromonostasie en examinant leur migration dans les différentes parties du système reproducteur de la femelle dans les jours suivant l’accouplement. L’impact d’un, deux ou trois accouplements du mâle a aussi été examiné sur le nombre de spermatozoïdes transférés à la femelle, sur la migration subséquente des deux types de spermatozoïdes ainsi que sur la fécondité et la fertilité des femelles inséminées. L’ensemble des résultats montrent qu’il est peu probable que les spermatozoïdes soient directement responsables de la phéromonostasie à court et à long terme chez Choristoneura fumiferana et C. rosaceana. / At mating lepidopteran male transfer two types of spermatozoa: the eupyrene and apyrene sperm. In the hours that follow, female moths usually stop producing sex pheromone (pheromonostasis). It has been suggested that the temporal migration of the spermatozoa within the female reproductive system may play a role in this physiological process. The general objective of this thesis was to determine the relative importance of the two sperm types in pheromonostasis by examining their migration in the days following mating. We also examined the impact of multiple mating by males on the number of spermatozoa transferred to the female, the subsequent migration of the spermatozoa in the female reproductive tract, as well as the females’ fecundity and fertility. Overall, the results suggest that the spermatozoa play a minor role, if any, in the short and long term pheromonostasis of Choristoneura fumiferana and C. rosaceana.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019 / Les résidus provenant de l’activité de l’industrie forestière canadienne sont estimés chaque année à plus de 20 millions de tonnes de matière sèche. Des extraits réalisés à partir des écorces de troncs retrouvés dans ces résidus et présentant d’intéressantes propriétés biologiques ont été présentés comme une opportunité de valorisation des produits forestiers vers des domaines de plus fortes valeurs ajoutées. Pourtant, les branches des arbres éliminées durant des éclaircies de peuplements forestiers ou pendant les campagnes d’élagage portent également d’autres tissus végétaux dont la composition chimique et les propriétés biologiques peuvent s’avérer distinctes de celles des écorces. Notre hypothèse de recherche est que les érables, espèces d’importance économique majeure et très répandues des forêts canadiennes, dont les bourgeons se retrouvent dans les résidus forestiers, peuvent également servir à la production d’ingrédients actifs pour les secteurs de l’agroalimentaire, des produits cosmétiques et même de la santé (médicaments, phyto-médicaments, nutraceutiques). En effet, du fait de leur caractère indifférencié, ces bourgeons pourraient contenir des métabolites différents de ceux des autres tissus. Notre projet de recherche a donc eu pour principal objectif, l’exploration des domaines potentiels de valorisation de produits naturels issus de bourgeons de l’érable à sucre et de l’érable rouge. Du fait de la quasi inexistence de données dans la littérature, notre étude a consisté essentiellement à acquérir des connaissances sur la composition chimique de cette matière végétale et à évaluer les effets biologiques in vitro d’extraits et / ou de molécules issues de bourgeons d’érable. Pour cela, différentes méthodes d’extractions et différents solvants peu toxiques et respectueux de l’environnement ont été envisagés. Des explorations chimiques par Chromatographie sur Couche Mince (CCM), des dosages colorimétriques et des déterminations d’activité antioxydante ont ensuite été utilisés pour caractériser et évaluer l’extrait le plus prometteur. La détermination de la nature chimique des constituants majeurs de ce dernier ainsi que des essais biologiques ont été conduits afin de mesurer son potentiel de valorisation dans divers domaines. Les rendements en extraits secs, la nature et quantité en certains types de composés ainsi que les résultats de tests chimiques d’activité antioxydante ont montré que l’extrait à l’eau chaude de bourgeons d’érable rouge présentait un réel potentiel de valorisation comme antioxydant naturel. L’identification des composés phénoliques contenus dans cet extrait et leur quantification ont permis de révéler une forte présence de gallo-tannins, mais également d’hétérosides de quercétine et de cyanidine qui ont été décrits pour la première fois dans cette espèce. L’exploration des effets de cet extrait sur les neutrophiles humains comme première approche n’a indiqué aucune toxicité ni modification significative de leur viabilité jusqu'à 100 μg/mL. Cependant pour des plus fortes concentrations, l’extrait a montré une capacité à accélérer la mort programmée de ces cellules majeures de l’inflammation et cette activité serait due à certains gallotanins. Cette propriété biologique mis en évidence pour la première fois ouvre le champ à de nombreuses voies de valorisation notamment dans la résolution du processus inflammatoire où la survie des neutrophiles est incontestablement liée au développement de pathologies chroniques / The residues from the activities of Canadian forest industry are estimated to be more than 20 million tons of dry matter per year. The extractives of trunk barks from these residues have been studied as a way to valorize these non- wood forest products in areas with higher added values based on their interesting biological properties for human health. However, branches of the trees removed during thinning or pruning also carry other plant tissues with chemical composition and biological properties distinct from barks. Our research hypothesis was that maples, the widespread trees with major economic value from Canadian forests, represent a source of important quantities of forest residues containing buds which could be used to produce active ingredients for food industry and healthcare (drugs, phytomedications, and nutraceuticals). Indeed, buds contain important amount of meristems, undifferentiated embryonic tissues that may be rich in some bioactive compounds that are often found only in small quantities in other plant parts. Thus, the main objective of our research project was to explore the potential areas of valorization of natural products derived from sugar and red maple buds No data dealing with the chemical composition of this plant material nor biological effects of extracts and / or molecules derived from maple buds were found in scientific literature. The extracts of maple buds (therefore obtained with not toxic and environment- respectful solvents), were analysed by qualitative approach by Thin Layer Chromatography (TLC) assays for screening of phytochemicals. The quantitative assays and antioxidant activity assessment were used to characterize and evaluate the best promising extract. The major phytochemicals of the latter were identified, along with the biological tests undertaken in order to measure its potential of valorization in several fields The yields of dry matter, the nature and quantity of some potential bioactive compounds and the results on antioxidant activities evaluation showed that the hot water extract of red maple buds has a real potential for development as natural antioxidant. The identification of the major phenolic compounds contained in this extract and their quantification revealed an important concentration of gallo-tannins, along with quercetin and cyanidin glycosides, determined in this study for the first time in this species. Exploration of the effects of water extract from red maple buds on human neutrophils as a first approach indicated no toxicity nor significant modification of their viability up to 100 μg / mL. However, for higher concentrations, the extract showed an ability to accelerate the programmed death of these major cells of inflammation. Further studies revealed that this activity was due to particular gallotannins. This biological property highlighted for the first time opens the field to several ways of valorization especially for the resolution of inflammatory processes in which neutrophil survival is undoubtedly linked to the development of chronic pathologies.

Maîtrise (M.Ress.Renouv.)--Université du Québec à Chicoutimi, 1999. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. 81-94. Publié aussi en version électronique.

Les changements globaux, induits par l'augmentation et le cumul des perturbations naturelles et anthropiques, modifient les caractéristiques environnementales, et par conséquent la répartition des espèces et la dynamique des réseaux trophiques. Les principaux objectifs de mon travail sont: 1) de caractériser, dans le contexte des changements globaux, les effets spécifiques et cumulés des perturbations naturelles et anthropiques sur les interactions prédateur-proie chez les grands mammifères, et 2) d'évaluer comment les changements globaux affecteraient la pertinence de la stratégie d'aménagement d'une espèce parapluie pour la conservation de la biodiversité régionale. Mon système d'étude est le caribou des bois (Rangifer tarandus caribou), écotype forestier, sujet à la prédation par les loups gris (Canis lupus) dans la région de la Côte-Nord (QC, Canada). Dans le Chapitre 1, j'évalue l'impact des épidémies de tordeuse des bourgeons de l'épinette (Choristoneura fumiferana) sur la répartition, la survie et les interactions trophiques du caribou. Pour cela, j'ai utilisé des relevés annuels de la sévérité des épidémies de tordeuse combinés avec les localisations des caribous et des loups munis de colliers GPS ainsi que des inventaires aériens d'orignaux (Alces alces). Pour considérer les effets de l'épidémie de tordeuse sur l'orignal, le loup et le caribou, j'ai utilisé des analyses de sélection d'habitat et de survie pour le caribou. J'ai démontré comment une épidémie d'insectes induit un enfeuillement, créant une augmentation de ressources pour les orignaux, résultant à une suite de réponses spatiales et démographiques chez l'orignal, le loup et le caribou. La réponse numérique de l'orignal et les réponses comportementales de l'orignal et du loup étaient fortement associées à une réponse négative chez le caribou. Le risque de mortalité du caribou était plus élevé pour les individus sélectionnant les peuplements forestiers les plus sévèrement affectés par la tordeuse, surtout si les peuplements étaient coupés après l'épidémie. Mes travaux indiquent une compétition apparente « retardée » entre l'orignal et le caribou médiée par la prédation des loups. En plus de l'impact des épidémies d'insectes, les feux de forêt et l'aménagement forestier menacent les caribous en modifiant également les interactions trophiques. Dans le Chapitre 2, j'ai évalué les effets cumulés de l'aménagement forestier et des changements climatiques sur la mortalité du caribou. En utilisant un modèle spatialement explicite centré sur l'individu (IBM), j'ai simulé le déplacement des animaux et les interactions interspécifiques dans des paysages virtuels, variant selon trois niveaux de coupes et trois scénarios de changement climatique. Je démontre que les changements induits par le climat et l'aménagement forestier influencent les interactions trophiques en exacerbant la compétition apparente, par une augmentation asymétrique de la disponibilité des ressources. Mon modèle prévoit un enfeuillement induit par les changements globaux, augmentant l'abondance des orignaux et des loups, avec des conséquences désastreuses pour le caribou. De plus, je démontre que les effets provenant de la réponse numérique prédominent par rapport à une réponse comportementale seule. Ainsi, les changements globaux devraient fondamentalement modifier la structure du réseau trophique, renforçant les interactions indirectes par la compétition apparente. Un autre résultat majeur souligne que l'impact de l'aménagement forestier devrait être plus précoce et trois fois plus élevé que l'impact des changements climatiques. Afin de préserver la biodiversité, ces résultats suggèrent de se concentrer d'abord sur la réduction des impacts négatifs de l'aménagement forestier. Enfin, dans le Chapitre 3, j'ai évalué l'impact des changements climatiques et de l'aménagement forestier sur le maintien de la biodiversité. Plus précisément, j'ai évalué l'efficacité et l'effet parapluie des stratégies d'aménagement de l'habitat du caribou forestier dans un contexte de changements globaux pour la conservation des oiseaux et des coléoptères. J'ai combiné des modèles mécanistes spatialement explicites pour prévoir l'efficacité des stratégies d'aménagement sur la survie du caribou, et des modèles prédictifs d'occurrence pour caractériser l'impact sur le maintien des assemblages d'espèces. Les paysages ont été simulés selon quatre aménagements forestiers, dont deux stratégies d'aménagement, et trois scénarios de changement climatique. Je démontre que les stratégies d'aménagement, conçues pour la conservation du caribou, devraient également maintenir les assemblages d'oiseaux et de coléoptères. Bien que j'ai détecté un effet plus important de l'aménagement forestier, l'effet parapluie des stratégies d'aménagement dépendraient également de la sévérité des changements climatiques. Les stratégies d'aménagement conçues pour une seule espèce pourraient donc avoir un important effet parapluie pour la biodiversité. / Global change, through the increase and cumulative impacts of natural and anthropogenic disturbances, is predicted to modify species distributions and food-web dynamics, through changes in environmental characteristics. The main goals of my work are two-fold: 1) characterize, in the context of global change, the specific and cumulative effects of natural and anthropogenic disturbances on predator-prey interactions among large mammals, and 2) assess how global change is expected to impact the relevance of recovery strategy of an umbrella species for the conservation of regional biodiversity. My study system was the boreal ecotype of woodland caribou (Rangifer tarandus caribou), subject most notably to predation by gray wolves (Canis lupus) in the Côte-Nord region (QC, Canada). In Chapter 1, I assess the impact of spruce budworm (Choristoneura fumiferana) outbreaks on the distribution, survival and trophic interactions of boreal caribou. For this, I used annual surveys of spruce budworm outbreak severity, and combined these data with locations of GPS-collared caribou and wolves, and aerial inventories of moose (Alces alces). To account for comparative effects of spruce budworm outbreak on expected responses in moose, wolves, and caribou, I used a statistical habitat selection and survival analyses for boreal caribou. For the first time, I demonstrated how an insect outbreak triggers a flush of deciduous vegetation creating a resource pulse for herbivores, which then translates into a suite of spatial and demographic responses in moose, wolves, and boreal caribou. I show a numerical response in moose and behavioral responses in both moose and wolves that associated strongly with a negative response in caribou. Consistently, mortality risk of caribou was higher for individuals selecting forest stands most severely impacted by spruce budworm, especially if stands were logged post-outbreak. My work is indicative of “delayed” apparent competition between moose and caribou via wolf predation because wolves clearly showed selection to use impacted areas after post-outbreak logging that were of greatest risk to caribou. In addition to the impact of insect outbreaks, wildfires and forest harvesting threaten boreal caribou populations by also altering trophic interactions. Given the latest and harsh climate change projections, in Chapter 2, I assessed the cumulative impacts of forest harvesting and climate change on the mortality of boreal caribou. I use a spatially explicit individual-based model (IBM) to simulate animal movement and species interaction in virtual landscapes, varying in terms of three levels of forest management and three climate change scenarios. I demonstrate that climate- and land-use-induced changes influence trophic interactions by exacerbating apparent competition, through asymmetric increase in resource availability between the two herbivores species. My analysis forecasts how climate and land-use changes increase the proportion of deciduous vegetation, and show this bottom-up forcing increases moose and wolf abundance, with dire consequences for boreal caribou. Moreover, I partition the indirect effects on caribou into behavioral-numeric versus behavioral only interactions and show that numeric effects predominated. Thus, combined impacts of land-use and climate changes can fundamentally alter the food web structure, making indirect interactions stronger through apparent competition. Another major result highlights that land-use impacts are predicted to be earlier and three times higher than climate change impacts. This has globally relevant and urgent implications for biodiversity conservation – focus first on reducing negative impacts of land-use change as an effective longer-term climate change biodiversity conservation strategy. Finally, in Chapter 3, I assessed the impact of global climate and land-use changes on biodiversity integrity. More specifically, I assessed the effectiveness and umbrella value of management strategies designed to meet the needs of the boreal caribou in a context of global change for conservation of birds and beetles. I combined mechanistic, spatially explicit models to forecast the impact of management strategies on the survival of boreal caribou, and predictive models of species occupancy to characterize concurrent impacts on bird and beetle diversity. Landscapes were simulated based on four forest management plans, including two management strategies, and three climate change scenarios. I found that strategies that best mitigate human impact on boreal caribou were also the best at maintaining bird and beetle assemblages. While I detected a stronger effect of land-use change compared to climate change, the umbrella value of the management strategies was also impacted by the severity of climate change. Single-species conservation actions may therefore have important umbrella biodiversity benefits.

Les changements globaux, induits par l'augmentation et le cumul des perturbations naturelles et anthropiques, modifient les caractéristiques environnementales, et par conséquent la répartition des espèces et la dynamique des réseaux trophiques. Les principaux objectifs de mon travail sont: 1) de caractériser, dans le contexte des changements globaux, les effets spécifiques et cumulés des perturbations naturelles et anthropiques sur les interactions prédateur-proie chez les grands mammifères, et 2) d'évaluer comment les changements globaux affecteraient la pertinence de la stratégie d'aménagement d'une espèce parapluie pour la conservation de la biodiversité régionale. Mon système d'étude est le caribou des bois (Rangifer tarandus caribou), écotype forestier, sujet à la prédation par les loups gris (Canis lupus) dans la région de la Côte-Nord (QC, Canada). Dans le Chapitre 1, j'évalue l'impact des épidémies de tordeuse des bourgeons de l'épinette (Choristoneura fumiferana) sur la répartition, la survie et les interactions trophiques du caribou. Pour cela, j'ai utilisé des relevés annuels de la sévérité des épidémies de tordeuse combinés avec les localisations des caribous et des loups munis de colliers GPS ainsi que des inventaires aériens d'orignaux (Alces alces). Pour considérer les effets de l'épidémie de tordeuse sur l'orignal, le loup et le caribou, j'ai utilisé des analyses de sélection d'habitat et de survie pour le caribou. J'ai démontré comment une épidémie d'insectes induit un enfeuillement, créant une augmentation de ressources pour les orignaux, résultant à une suite de réponses spatiales et démographiques chez l'orignal, le loup et le caribou. La réponse numérique de l'orignal et les réponses comportementales de l'orignal et du loup étaient fortement associées à une réponse négative chez le caribou. Le risque de mortalité du caribou était plus élevé pour les individus sélectionnant les peuplements forestiers les plus sévèrement affectés par la tordeuse, surtout si les peuplements étaient coupés après l'épidémie. Mes travaux indiquent une compétition apparente « retardée » entre l'orignal et le caribou médiée par la prédation des loups. En plus de l'impact des épidémies d'insectes, les feux de forêt et l'aménagement forestier menacent les caribous en modifiant également les interactions trophiques. Dans le Chapitre 2, j'ai évalué les effets cumulés de l'aménagement forestier et des changements climatiques sur la mortalité du caribou. En utilisant un modèle spatialement explicite centré sur l'individu (IBM), j'ai simulé le déplacement des animaux et les interactions interspécifiques dans des paysages virtuels, variant selon trois niveaux de coupes et trois scénarios de changement climatique. Je démontre que les changements induits par le climat et l'aménagement forestier influencent les interactions trophiques en exacerbant la compétition apparente, par une augmentation asymétrique de la disponibilité des ressources. Mon modèle prévoit un enfeuillement induit par les changements globaux, augmentant l'abondance des orignaux et des loups, avec des conséquences désastreuses pour le caribou. De plus, je démontre que les effets provenant de la réponse numérique prédominent par rapport à une réponse comportementale seule. Ainsi, les changements globaux devraient fondamentalement modifier la structure du réseau trophique, renforçant les interactions indirectes par la compétition apparente. Un autre résultat majeur souligne que l'impact de l'aménagement forestier devrait être plus précoce et trois fois plus élevé que l'impact des changements climatiques. Afin de préserver la biodiversité, ces résultats suggèrent de se concentrer d'abord sur la réduction des impacts négatifs de l'aménagement forestier. Enfin, dans le Chapitre 3, j'ai évalué l'impact des changements climatiques et de l'aménagement forestier sur le maintien de la biodiversité. Plus précisément, j'ai évalué l'efficacité et l'effet parapluie des stratégies d'aménagement de l'habitat du caribou forestier dans un contexte de changements globaux pour la conservation des oiseaux et des coléoptères. J'ai combiné des modèles mécanistes spatialement explicites pour prévoir l'efficacité des stratégies d'aménagement sur la survie du caribou, et des modèles prédictifs d'occurrence pour caractériser l'impact sur le maintien des assemblages d'espèces. Les paysages ont été simulés selon quatre aménagements forestiers, dont deux stratégies d'aménagement, et trois scénarios de changement climatique. Je démontre que les stratégies d'aménagement, conçues pour la conservation du caribou, devraient également maintenir les assemblages d'oiseaux et de coléoptères. Bien que j'ai détecté un effet plus important de l'aménagement forestier, l'effet parapluie des stratégies d'aménagement dépendraient également de la sévérité des changements climatiques. Les stratégies d'aménagement conçues pour une seule espèce pourraient donc avoir un important effet parapluie pour la biodiversité. / Global change, through the increase and cumulative impacts of natural and anthropogenic disturbances, is predicted to modify species distributions and food-web dynamics, through changes in environmental characteristics. The main goals of my work are two-fold: 1) characterize, in the context of global change, the specific and cumulative effects of natural and anthropogenic disturbances on predator-prey interactions among large mammals, and 2) assess how global change is expected to impact the relevance of recovery strategy of an umbrella species for the conservation of regional biodiversity. My study system was the boreal ecotype of woodland caribou (Rangifer tarandus caribou), subject most notably to predation by gray wolves (Canis lupus) in the Côte-Nord region (QC, Canada). In Chapter 1, I assess the impact of spruce budworm (Choristoneura fumiferana) outbreaks on the distribution, survival and trophic interactions of boreal caribou. For this, I used annual surveys of spruce budworm outbreak severity, and combined these data with locations of GPS-collared caribou and wolves, and aerial inventories of moose (Alces alces). To account for comparative effects of spruce budworm outbreak on expected responses in moose, wolves, and caribou, I used a statistical habitat selection and survival analyses for boreal caribou. For the first time, I demonstrated how an insect outbreak triggers a flush of deciduous vegetation creating a resource pulse for herbivores, which then translates into a suite of spatial and demographic responses in moose, wolves, and boreal caribou. I show a numerical response in moose and behavioral responses in both moose and wolves that associated strongly with a negative response in caribou. Consistently, mortality risk of caribou was higher for individuals selecting forest stands most severely impacted by spruce budworm, especially if stands were logged post-outbreak. My work is indicative of "delayed" apparent competition between moose and caribou via wolf predation because wolves clearly showed selection to use impacted areas after post-outbreak logging that were of greatest risk to caribou. In addition to the impact of insect outbreaks, wildfires and forest harvesting threaten boreal caribou populations by also altering trophic interactions. Given the latest and harsh climate change projections, in Chapter 2, I assessed the cumulative impacts of forest harvesting and climate change on the mortality of boreal caribou. I use a spatially explicit individual-based model (IBM) to simulate animal movement and species interaction in virtual landscapes, varying in terms of three levels of forest management and three climate change scenarios. I demonstrate that climate- and land-use-induced changes influence trophic interactions by exacerbating apparent competition, through asymmetric increase in resource availability between the two herbivores species. My analysis forecasts how climate and land-use changes increase the proportion of deciduous vegetation, and show this bottom-up forcing increases moose and wolf abundance, with dire consequences for boreal caribou. Moreover, I partition the indirect effects on caribou into behavioral-numeric versus behavioral only interactions and show that numeric effects predominated. Thus, combined impacts of land-use and climate changes can fundamentally alter the food web structure, making indirect interactions stronger through apparent competition. Another major result highlights that land-use impacts are predicted to be earlier and three times higher than climate change impacts. This has globally relevant and urgent implications for biodiversity conservation - focus first on reducing negative impacts of land-use change as an effective longer-term climate change biodiversity conservation strategy. Finally, in Chapter 3, I assessed the impact of global climate and land-use changes on biodiversity integrity. More specifically, I assessed the effectiveness and umbrella value of management strategies designed to meet the needs of the boreal caribou in a context of global change for conservation of birds and beetles. I combined mechanistic, spatially explicit models to forecast the impact of management strategies on the survival of boreal caribou, and predictive models of species occupancy to characterize concurrent impacts on bird and beetle diversity. Landscapes were simulated based on four forest management plans, including two management strategies, and three climate change scenarios. I found that strategies that best mitigate human impact on boreal caribou were also the best at maintaining bird and beetle assemblages. While I detected a stronger effect of land-use change compared to climate change, the umbrella value of the management strategies was also impacted by the severity of climate change. Single-species conservation actions may therefore have important umbrella biodiversity benefits.

La tordeuse des bourgeons de l’épinette (TBE), Choristoneura fumiferana (Clem.), est le ravageur le plus important des forêts de l’Amérique du Nord. L’éclaircie a été souvent recommandée pour réduire les pertes ligneuses causées par les épidémies de TBE. Ceci est basé sur l’hypothèse que l’impact positif de cet outil sylvicole sur la vigueur des arbres résiduels devrait les rendre plus résistants aux défoliations de TBE. Cependant, les résultats de différentes études sont contradictoires. Le but de cette étude consiste à mieux cerner les impacts de ce traitement sylvicole sur l’insecte et sur ses hôtes selon diverses situations et de suivre ces impacts dans le temps. Pour y parvenir, des élevages sur le terrain de TBE et des analyses chimiques foliaires des essences hôtes ont été effectués selon un gradient d’éclaircie (réduction de 0, 25 et 40% de la surface terrière du peuplement) et de qualité de drainage du site (mésique avec drainage oblique, subhygric, hydrique). Des élevages ont aussi été effectués sur des sites à drainage rapide. L’ensemble des travaux a été conduit dans le domaine de la sapinière à bouleau blanc. Les résultats de cette étude démontrent que l’éclaircie réduit à court terme la résistance des sapins à la TBE et que ce phénomène est lié à des baisses significatives de certains monoterpènes dont les concentrations dépendent fortement de la qualité de drainage du site. Cependant trois ans après le traitement, celui-ci entraîne une forte augmentation de la résistance des sapins baumiers à l’insecte. Cette augmentation de résistance est essentiellement due à une augmentation de production foliaire (accroissement de la tolérance) et est particulièrement marquée dans les peuplements évoluant sur des sites hydriques soumis à des intensités d’éclaircie de 40% de réduction de surface terrière. Cette résistance accrue se maintient pour au moins 6 ans après l’application du traitement. Ces résultats suggèrent que cette technique sylvicole pourrait être utilisée comme mesure préventive visant à réduire l’impact négatif de TBE sur les forêts québécoises. / Spruce budworm (Choristoneura fumiferana (Clem.)) is the most destructive insect pest in the maritime and boreal forests of North America. Thinning has been recommended to reduce damage caused by spruce budworm. The positive impact of this silvicultural procedure on the vigour of the residual trees should, in theory, render them more resistant to budworm defoliation. However, various research projects focused upon effects of this silvicultural tool on host tree resistance have yielded equivocal results. The main objective of this project was to clarify the real effect of thinning on host tree resistance to spruce budworm attacks. Field-rearing experiments with spruce budworm were conducted, together with foliar chemical analyses, along a gradient of stand thinning density (0%, 25%, and 40% stand basal area reduction) and drainage class (mesic with seepage, class 3; subhygric, class 4; hydric, class 5) in balsam fir–paper birch association stands. Rearing experiments were also conducted in rapidly drained sites (class 2). The results showed that resistance to spruce budworm of balsam fir, unlike white and black spruce, was significantly reduced one year after thinning. This response was likely due to increased defoliation linked to reduction in certain monoterpene concentrations and to decreased foliage production, except on drainage class 5, where the treatment increased fir resistance. However, three years after treatment we observed the opposite response. High thinning intensity (40%) positively affected balsam fir and white spruce tolerance to damage and, therefore, tree resistance by increasing foliage production and the amount that remained after budworm feeding. This increased resistance persists for at least 6 years after the treatment was conducted. These results suggest that this silvicultural technique could be used as a preventive control measure to reduce the negative impact of spruce budworm on Quebec's forests.

L’influence de la coupe partielle à deux intensités, soit 25% et 40% de réduction de la surface terrière, sur le taux de parasitisme chez l’arpenteuse de la pruche, Lambdina fiscellaria (Guinée), et la tordeuse des bourgeons de l’épinette, Choristoneura fumiferana (Clemens) a été étudiée. Un an après les traitements, le taux de parasitisme chez les chrysalides de l’arpenteuse de la pruche a significativement diminué dans les parcelles à 40% de coupe partielle, alors que l’année suivante, aucune influence significative des traitements n’a été démontrée. Deux ans après les traitements, le taux de parasitisme chez les larves de la tordeuse des bourgeons de l’épinette a significativement diminué suite aux coupes partielles. Cependant, cet effet n’a pas été observé l’année suivante. En outre, la présente étude démontre que l’utilisation de nourriture artificielle pour produire des larves sentinelles de la tordeuse n’influence pas significativement les taux de parasitisme observés sur le terrain. / This study investigates the influence of partial cutting at two intensities, 25% and 40% stand basal area removed, on parasitism of hemlock looper, Lambdina fiscellaria (Guinée), and spruce budworm, Choristoneura fumiferana (Clemens). In plots with 40% partial cutting the parasitism of hemlock looper pupae was significantly reduced one year after treatments but, the treatments did not significantly influence parasitism the following year. Two years after treatments, parasitism of fourth and fifth instar spruce budworm larvae was significantly reduced by partial cutting of both intensities. However, once again, this influence disappeared in the following year. In addition, the present study demonstrates that artificial rearing diet of the spruce budworm does not significantly influence parasitism of exposed larvae in the field.