Le Phytophthora ramorum Werres est responsable de la mort de dizaines de milliers de chênes sur la côte ouest-californienne depuis 1995. On nomme cette maladie l’encre des chênes rouges ou la mort subite du chêne. Cet organisme appartient au même genre que le Phytophthora infestans, agent causal de la famine irlandaise de la pomme de terre du 19e siècle. Il fut découvert en 1993, infectant des rhododendrons et des viornes en Europe. Depuis, il a été démontré qu’il pouvait infecter plus d’une centaine d’espèces de plantes, non seulement sur la côte ouest américaine, mais également au Canada et dans plusieurs pays d’Europe. Des mesures de quarantaine ont été mises en place, essentiellement en pépinières où sa prolifération est la plus efficace, afin d’éviter sa propagation dans d’autres États américains ou d’autres pays. Il est donc nécessaire de développer des outils de détection, et d’identification. La détection moléculaire et le génotypage peuvent être des outils importants pour découvrir et mieux comprendre la biologie de ces populations et les mouvements de cet agent pathogène. La disponibilité des séquences complètes du génome du P. ramorum, depuis 2004, apporte une nouvelle ressource pour l’identification de gènes portant du polymorphisme et la conception d’outils pour les études de populations. Les objectifs de ce projet de recherche proposés sont : de développer des outils moléculaires pour identifier le P. ramorum et le différencier des autres Phytophthora; de découvrir des loci différenciant le polymorphisme intra-spécifique du P. ramorum; de réaliser des études de populations entre les populations européennes et nord-américaines connues avec les différents marqueurs développés. Par le biais d’analyses bioinformatiques et de séquençage d’ADN, la méthodologie employée consiste au développement d’outils de diagnostic tels que la PCR en temps réel utilisant des sondes et amorces spécifiques au P. ramorum sur trois loci et de les distinguer des autres espèces de Phytophthora connues. D’ailleurs, ces analyses ont permis d’identifier plusieurs polymorphismes de nucléotides simples (SNPs) (Single Nucleotide Polymorphisms), dans treize gènes totalisant 6.3 kb utilisant la notion de volatilité des codons. Dans une collection d’isolats provenant d’Europe et d’Amérique du nord, des profils de SNPs distincts et fortement corrélés avec l’origine géographique ont été identifiés. Les populations du P. ramorum en Californie et Oregon, présentent généralement trois profils uniques de SNPs et semblent plus être dérivés d’un ou quelques clones, quelques individus nouvellement trouvés présentant des insertions et délétions. En Europe plusieurs génotypes ont été retrouvés et les gènes sélectionnés semblent avoir des homologies avec des protéines de la paroi cellulaire et donc pourraient jouer un rôle dans l’adaptation. Cette thèse présente donc l’utilisation et la découverte de nouveaux gènes présentant du polymorphisme permettant de détecter et différencier le P. ramorum des autres espèces de Phytophthora mais également de connaître les origines et une identification des individus par leurs polymorphismes. / Phytophthora ramorum Werres is responsible of mortality of ten thousand of oak trees on the California coast since 1995. This disease is called sudden oak death, Ramorum blight, canker. This organism is on the same genus than Phytophthora infestans, the causal agent of Irish potato famine on the 19th century. P. ramorum was discovered in 1993 infecting Rhododendron and Viburnum in Europe. Since, it was demonstrated that it could infect more than one hundred plant species, not only on the American west coast but also in Canada and many European countries. Quarantine measures were placed in effect, principally in plant nurseries where the spread is more efficient to prevent propagation in other American States or other countries. That is necessary to develop detection and identification tools. The molecular detection and genotyping could be important tools to discover and understand le biology of the population and movement of this pathogen. The availability of complete sequences from the P. ramorum genome since 2004 permitted to use new resources for identification of gene sharing potential polymorphism and conception of tools for population studies. The objectives of this research project were: to develop molecular tools for identification of P. ramorum and differentiate it from other Phytophthora species; to discover loci differentiating intra-specific polymorphism of P. ramorum; and finally to realize population studies between European and North American population known with the different markers developed. With utilisation of bioinformatics and DNA sequencing, the method used was to develop diagnosis tool with real-time PCR using specific probes and primers for P. ramorum on three different loci and distinguish it from the other Phytophthora species known. Moreover, these analyses allowed identification of multiple single nucleotide polymorphisms (SNPs), in thirteen genes for a total of 6.3 kb based on codon volatility. In a collection of isolates from Europe and North America, distinct SNPs profiles and correlated with the geographic origin were identified. P. ramorum populations in California and Oregon present generally three unique SNPs profiles and seem to drift from one or few clones, new individual newly discovered with insertion-deletion mutation. In Europe, many genotypes were found and the selected genes had homologies with proteins implicated in cell wall. This could have an implication on adaptation and evolution. This thesis presents utilisation and discovery of new genes sharing polymorphisms allowing to detect and differentiate P. ramorum form other Phytophthora species and moreover to known the origin and identification of individuals by their polymorphisms.

La performance d’un produit de finition sur le bois est influencée par la manière dont la surface est préparée. Le ponçage est très utilisé pour préparer les surfaces lors de la finition. Toutefois, ce procédé génère une grande quantité de poussières. Ainsi, les effets des procédés d’usinage sur les propriétés de surface, la performance d’un vernis et l’émission de poussières ont été étudiés dans le but de déterminer les modes de préparation des surfaces les plus adéquats pour le bois de chêne rouge. Dans un premier volet, les propriétés de surface et la performance d’un vernis ont été évaluées sur les surfaces préparées à l’aide du procédé traditionnel de ponçage et de trois procédés alternatifs de rabotage soit la coupe périphérique droite, la coupe hélicoïdale et la coupe oblique. La qualité de surface a été évaluée au moyen des caractéristiques de rugosité, d’endommagement cellulaire et de mouillabilité. Des essais de résistance à l’adhésion d’un vernis d’usage intérieur ont été effectués avant et après un traitement de vieillissement accéléré. Les résultats ont montré que le ponçage a induit une rugosité et un niveau de fibrillation supérieurs à ceux des autres procédés, ainsi qu’une mouillabilité et une adhésion du vernis après vieillissement accéléré élevées. Les surfaces rabotées avec la coupe périphérique droite ont présenté un certain niveau de fibrillation, une rugosité et une mouillabilité intermédiaires. Néanmoins, l’adhésion du vernis après vieillissement a été également inférieure par rapport aux autres procédés. La coupe hélicoïdale a produit une rugosité intermédiaire. D’autre part, la coupe oblique a été le procédé qui a présenté une perte d’adhésion après vieillissement similaire au ponçage. Ce procédé a généré des surfaces lisses avec rugosité et mouillabilité intermédiaires. Sur la base des résultats obtenus, le ponçage à l’aide d’un programme P100-grain et une vitesse d’avance de 7 m/min, la coupe périphérique droite avec un angle d’attaque de 25° et une onde d’usinage de 1,0 mm, la coupe hélicoïdale avec une onde d’usinage de 1,0 mm et la coupe oblique realisé avec un angle oblique de 15° ont permis d’obtenir les meilleures conditions d’usinage pour chaque procédé. Dans un deuxième volet, l’effet de différents paramètres de coupe sur l’émission de poussières et la rugosité de la surface a été étudié lors de la coupe hélicoïdale. Les émissions de poussières ont diminué avec la diminution de laprofondeur de coupe et l’augmentation de l’épaisseur moyenne du copeau. Cependant, les surfaces obtenues avec l’épaisseur moyenne du copeau plus élevée ont présenté une rugosité supérieure. Par contre, si une surface plus lisse est requise, une vitesse d'avance intermédiaire doit être utilisée afin de diminuer la rugosité des surfaces sans exposer les travailleurs à des niveaux élevés de poussière de bois. Par ailleurs, l’émission de poussières pour chaque fraction de particules peut être estimée à travers les modèles développés. / Coating performance on wood could be affected for different aspects including the manner in which the surface is prepared. Sanding is often used to prepare wood surfaces prior to finishing. However, this process can generate large amount of wood dust. Thus, the effects of machining processes on surface properties, coating performance and dust emission were investigated in an attempt to determine the most appropriate methods for surface preparation of red oak wood. In a first part of this project, surface properties and coating performance were evaluated on machined surfaces obtained by sanding, peripheral and helical planing as well as oblique cutting. Surface quality was assessed through roughness, scanning electron micrographs and wettability analyses. The performance of a solvent-borne coating was measured by adhesion strength before and after an accelerated aging. The results showed that sanding induced high surface roughness and fibrillation level as well as high wettability and pull-off strength after aging than other processes. Peripheral planing samples showed a certain cell-wall fibrillation, and intermediate surface roughness and wetting properties. Helical planing samples presented intermediate surface roughness. On the other hand, oblique cutting showed similar loss in adhesion to sanding. This process generated smooth surfaces with intermediate roughness and wettability. Based on the results, sanding with a single stage program P100-grit at 7 m/min feed speed, peripheral planing with a rake angle of 25° and a wavelength of 1.0 mm, helical planing with a wavelength of 1.0 mm, and oblique cutting with an oblique angle of 15° were the best machining conditions for each process. In a second part of the study, the effect of cutting parameters on dust emission and surface roughness was studied during the helical planing of red oak wood. Results showed that dust emission decreased significantly when lower cutting depth and higher average chip thickness was used. However, samples cut at the highest average chip thickness showed higher values of surface roughness. This implies that if a smoother surface is required, an intermediate feed speed should be used in order to decrease surface roughness without exposing woodworker to high levels of wood dust. Moreover, dust emission for each particle size fraction can be estimate through the models developed as a function of average chip thickness and cutting depth.

Le bois est une ressource renouvelable qui est utilisée comme matériau dans les produits d'apparence depuis des années. Malgré sa résistance mécanique supérieure, différents procédés de modification ont été développés pour améliorer la dureté du bois et en faire un matériau encore plus durable. L'imprégnation avec des monomères est une méthode de modification prometteuse, compte tenu de son coût et de sa disponibilité. Ce procédé est actuellement mis en oeuvre pour produire des composites bois-polymère (CBP), qui peuvent présenter des qualités physiques modifiées et améliorées par rapport à un produit en bois non traité. Le développement industriel est principalement concentré sur la production de ces composites pour de nombreuses applications telles que la construction civile, les meubles, les revêtements de sol et les équipements sportifs. Actuellement, l'imprégnation des monomères est réalisée par la méthode du vide-pression. Le produit chimique réalisable avec cette méthode est considéré comme élevé; dans certains cas, jusqu'à 200 %. Les produits CBP ont présenté des propriétés mécaniques améliorées et une meilleure résistance à l’absorption de l'eau. Cependant, le procédé d’imprégnation dure environ 1 heure et le bois doit être immergé dans le liquide (processus à cellules complètes de Bethell). Pour cela, ils peuvent être considérés comme un gaspillage tant sur la quantité de matériaux que sur la durée du processus. Des études antérieures ont conclu que la réalisation d'une imprégnation de monomère sur une surface de bois feuillus en utilisant une courte période de vide était réussie et pouvait réduire ces problèmes. Par conséquent, le besoin de moyens pour réduire le temps et le coût de l'imprégnation industrielle s'est formé. L'objectif de ce travail était d'évaluer les paramètres qui influencent la pénétration des monomères dans la surface tangentielle des échantillons de bouleau jaune (Betula alleghaniensis Brit.) et de chêne rouge (Quercus rubra L.). Les facteurs analysés étaient la viscosité des formulations monomères, la température de surface, le niveau de vide appliqué au procédé, le temps d’absorption et l’anatomie des échantillons. Après l’imprégnation, le gain de masse des échantillons a été calculé. La profondeur de pénétration du monomère a été calculée à l'aide des profils de densité (pour les échantillons de bouleau jaune) et la pénétration a été visualisée avec une imagerie par micro-tomographie aux rayons X. Les résultats ont montré que la température de surface n'a influencé le gain de masse pour aucune des espèces étudiées. Cependant, l'augmentation de la température a accéléré le processus de polymérisation des formulations monomères, ce qui peut avoir limité l'augmentation de la rétention chimique pour une température plus élevée. Les images de micro-tomographie après étude de la température ont montré que l'imprégnation était concentrée près de la surface des échantillons, c'est-à-dire qu'il n'y avait pas de pénétration profonde des monomères. La soumission des échantillons à un bref niveau de vide a augmenté le gain de masse des échantillons par rapport à l’imprégnation sous pression atmosphérique. La force motrice de la pénétration du monomère était la différence de pression imposée par le niveau de vide, qui a surmonté l'action capillaire. Pour les échantillons de bouleau jaune, la variation des niveaux de vide n'a pas affecté de manière significative les résultats de gain de poids, peut-être en raison de la taille de ses pores. Pour le chêne rouge, le niveau de vide était signifiant et la rétention chimique augmentait avec la différence de pression. Les scans micro-tomographiques ont montré une distribution plus contrôlée et uniforme des monomères. Enfin, le temps d'absorption après relaxation sous vide était significatif dans la rétention de monomère. Le contact des deux espèces avec les formulations pendant plus de 5 minutes a considérablement augmenté l’apport de monomères. Des scans aux rayons X ont montré que pour les deux espèces, plus de pores étaient remplis. La profondeur de pénétration n'a pas tellement augmenté pour le bouleau jaune, mais elle a augmenté pour le chêne rouge. Avec cela, on peut dire qu'un temps d'absorption plus prolongé permet à la capillarité de continuer à remplir les récipients vides du bois jusqu'à ce que la pression interne soit égale à la pression externe. Cette recherche peut encourager des travaux futurs pour étudier la faisabilité de la réduction des cycles vide-pression dans les procédés industriels. Cette méthode peut permettre de densifier la surface d'intérêt d'un produit en bois de manière contrôlée, avec des coûts réduits et d'éviter le gaspillage de matière d'imprégnation. / Wood is a renewable resource that has been used as a material in appearance products for years. Despite its superior mechanical resistance, different modification processes have been developed to enhance the hardness of wood and make it an even more durable material. Impregnation using monomers is a promising modification method, given its cost and availability. This process is currently being implemented to produce wood polymer composites (WPC), which can have modified and improved physical qualities compared to an untreated wood product. Industrial development is mostly focused on the production of these composites for many applications such as civil construction, furniture, flooring and sports equipment. Currently, monomer impregnation is carried out by the vacuum-pressure method. The amount of chemical that can be obtained by this method is considered to be high; in some cases, up to 200%. The WPCs produced have improved mechanical properties and greater resistance to water impregnation. However, the impregnation process takes about 1 hour, and the wood must be immersed in the liquid (Bethell’s full-cell process). This can be seen as a waste of both material and time in the process. Previous studies have concluded that performing a monomer impregnation on a hardwood surface using a short vacuum period was successful and could reduce these problems. Therefore, it became necessary to find ways to reduce the time and cost of industrial impregnation. The objective of this work was to evaluate the parameters influencing monomers penetrationin tangential surface samples of yellow birch (Betula alleghaniensis Brit.) and red oak (Quercus rubra L.). The factors analyzed were the viscosity of the monomer formulation, surface temperature, vacuum level applied to the process, sample anatomy, and absorption time. After impregnation, the weight gain of the samples was calculated. The penetration depth of the monomer was calculated using density profiles (for yellow birch samples) and the penetration was visualized using X-ray tomography imaging. The results showed that surface temperature did not influence weight gain for any of the species studied. However, the increase in temperature accelerated the polymerization process of monomeric formulations, which may have limited the increase in chemical retention at higher temperatures. Microtomographic images after the temperature study showed that the impregnation was concentrated near the surface of the samples, i.e., there was no deep penetration of monomers. Subjecting the samples to a short vacuum level increased the weight gain of the samples compared to impregnation under atmospheric pressure. The driving force behind the monomer penetration was the pressure difference imposed by the vacuum level, which overcame capillary action. For Yellow birch samples, the variation of vacuum levels did not significantly affect the weight gain results, possibly due to the size of its pores. For red oak, the vacuum level was significant, and the chemical retention increased with pressure differential. Microtomographic scans showed a more controlled and uniform distribution of the monomers. Finally, the absorption time after vacuum relaxation was significant in monomer retention. The contact of both species with the formulations for more than 5 minutes significantly increased monomers intake. X-ray scans showed that for both species, more pores were filled. The depth of penetration did not increase so much for yellow birch but increased for red oak. Thus, it can be said that a longer absorption time allows capillarity to continue filling the empty vessels of the wood until the internal pressure is equal to the external pressure. This research may encourage future work to study the feasibility of reducing vacuum pressure cycles in industrial processes. This method can enable hardening the surface of interest of a wood product in a controlled manner, with reduced costs and avoid wasting of impregnation materials.

Cette étude porte sur la caractérisation et la quantification des composés organiques volatils (COV) issus du séchage par déshumidification du chêne rouge et du séchage conventionnel à moyenne température du pin gris. Les méthodes retenues pour l’étude sont NCASI IM/CAN/WP-99.02, NCASI MD-99 et US-EPA 25A. Nous avons également employé une nouvelle technique de caractérisation des molécules volatiles: la Headspace-SPME, permettant la simulation du séchage du bois de pin et de chêne au laboratoire. Le pin gris a présenté des taux d’émission de COV très élevés: 2,24 gCOV/kgbois sec. Les principaux monoterpènes identifiés parmi les volatils issus du séchage du pin gris sont: alpha-pinène, beta-pinène et 3-carène. Les principaux composés polaires captés pour le pin gris sont: méthanol, acétaldéhyde et méthyle acétate, et pour le chêne rouge: acide acétique (ultra-majoritaire), méthanol et éthanol. La Headspace-SPME a permis l’identification de plusieurs polyphénols volatils provenant du chêne rouge (eugénol, etc.) et de sesquiterpènes bioactifs comme l’alpha-humulène, le caryophyllène dans le cas du pin gris. / This study focuses on the characterization and quantification of the volatile organic compounds (VOC) emitted during the dehumidification drying of red oak and the conventional drying of Jack pine at medium temperature. The methods used in this study were NCASI IM/CAN/WP-99.02, NCASI MD-99 and US-EPA 25A. We also employed a new technique for characterizing the volatile molecules: Headspace-SPME, which enables the laboratory simulation of pine and oak drying. Jack pine showed very high VOC emission rates: 2,24 gVOC/kgODW. The main monoterpenes identified among the volatiles released during the drying of jack pine were: alpha-pinene, beta-pinene and 3-carene. The main polar compounds collected from jack pine were methanol, acetaldehyde and methyl acetate, and the main polar compounds collected from red oak were acetic acid (vastly predominant), methanol and ethanol. Headspace-SPME enabled the identification of several volatile polyphenols (eugenol, etc.) released by red oak, as well as the identification of bioactive sesquiterpenes (such as alpha-humulene and caryophyllene) released by Jack pine.

Nous avons étudié deux chênaies à la limite de l’aire de répartition de l’espèce que Québec afin de reconstruire son historique de régénération et évaluer quels facteurs gouvernent la régénération juvénile. Dans cette optique, nous avons mené une étude dendrochronologique exhaustive des chênaies et une étude sur le terrain et en serre portant sur la germination, la survie et la croissance de quatre provenances de chêne rouge (gradient nord-sud), avec ou sans herbivorie, et selon plusieurs niveaux de nutriments du sol suivant une fertilisation. Les chênaies présentent des structures d’âge similaire qui coïncident avec les dernières perturbations de feu majeures dans la région autour des années 1920. Toutefois, les chênaies diffèrent quant à la densité et la composition en espèces d’arbres, ce qui suggère des différences de régime de feu ou de statut de succession écologique antérieure au feu. Le site a eu la plus grande influence sur la régénération du chêne rouge. Les semis du site présentant la densité d’arbres, l’indice de surface foliaire (LAI) et la disponibilité en eau les plus élevés ont montré un taux de survie supérieur de 29 %. La protection contre la grande herbivorie a également affecté la performance des semis, résultant en au taux de survie supérieur de 16 % et une plus grande taille des feuilles pour trois des quatre provenances étudiées. La provenance a aussi significativement influencé la performance des semis. La provenance locale (la plus nordique) a montré la plus faible performance, avec des taux de germination, de survie et de croissance inférieures de 28 à 42 % dans les deux expériences, alors que les provenances du sud ont montré une meilleure germination et survie en serre et une meilleure survie sur le terrain. L’augmentation de la fertilité du sol s’est avérée bénéfique dans l’expérience en serre mais n’a provoqué qu’un effet marginal sur la croissance et la survie sur le terrain, suggérant que ce facteur importe moins que les autres (ex. la disponibilité en eau et en lumière) pour les stades initiaux de régénération du chêne rouge. Nos résultats suggèrent que les efforts en sylviculture visant à favoriser le chêne rouge devraient se concentrer sur la sélection rigoureuse de sites et de provenances, et que la disponibilité de l’eau peut être une condition limitante pour le succès de la régénération du chêne rouge aux stades de gland et de semis juvénile (semis de l’année) à la limite nordique de son aire de répartition. / We studied two red oak stands at the northern distribution limit of the species in Quebec as a means to reconstruct regeneration history and assess which factors govern early regeneration. To do so, we conducted a thorough dendrochronological study of the stands as well as germination and seedling growth experiments, both in the field and in the greenhouse, of four red oak provenances (south-north gradient), with and without large herbivory, and along various soil nutrient levels following fertilization. Stands have similar age structures with red oak establishment coinciding with the last major fire disturbance in the area in the early 1920s. However, stands differ in regard to tree species composition and density, suggesting differences in fire disturbance regime or ecological succession status prior to fire. Site had the largest influence on red oak regeneration. Seedlings at the site with the highest tree density, LAI and soil water availability exhibited a 29 % higher survival rate. Protection against large herbivory also significantly impacted red oak seedling performance, leading to a 16 % higher survival rate as well as greater leaf size for three of the four provenances studied. Germination, survival and growth also significantly differed between provenances. The local (northernmost) provenance exhibited the poorest overall performance with 28 to 42 % lower germination, survival and growth rates in the two experiments, while the two southernmost provenances exhibited superior germination and sprout survival in the greenhouse and higher survival in the field. An increase in soil nutrient availability was beneficial to red oak in the greenhouse, but only marginally benefited survival and growth in the field, suggesting that this factor is of less importance than other factors (e.g. water and light availability) for red oak early regeneration. Our findings suggest that silvicultural efforts to favor red oak should focus on site and provenance selection, and that water availability is currently limiting red oak regeneration success at acorn and early seedling life stages (i.e. yearlings) near its northern distribution limit.