Thèse de doctorat : Génie des procédés : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie des procédés et de l'environnement : Toulouse, INPT : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 70 réf.

Thèse doctorat : Sciences de l'Environnement Industriel et Urbain : Villeurbanne, INSA : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 208-225.

Canopy uptake of atmospherically deposited nitrogen (N) in N-limited boreal forests may represent an important source of N for growth. A tracer study was conducted by repeated applications of artificial precipitation with ambient inorganic N concentration (two treatments: 15N-NH4NO3 and NH415N-NO3, 98 at.% with three trees per treatment) misted directly on the crown of individual mature balsam fir trees (Québec, Canada) during two growing seasons. Control trees were used to determine natural 15N abundance values. At the end of the experiment, mature trees' needles and twigs, epiphytic lichens growing on their stem and branches, understory balsam fir seedlings' needles and branches, and litter layer (L), showed significant 15N enrichments for both treatments as compared to control trees, while there were no differences for understory balsam fir seedlings' stem and roots, soil FH and B horizons. Following NH4 and NO3-tracer addition, except for mature trees' needles that showed significantly higher enrichment for 15NH4+ relative to 15NO3-, in all other compartments enrichment was similar for both ions. Because of the way the tracer was added, i.e. as a fine mist on an individual tree basis, a significant amount was lost. When taking into consideration total N biomass of each compartment, total tracer recovery was estimated to be between 25.8 and 53.2% for 15NH4+ and 39.6 and 81.5% for 15NO3-. Calculating the tracer repartition only for the amount recovered showed that most of the added 15NH4+ and 15NO3- was found in aboveground vegetation (64.3 and 70.7%, respectively) as compared to the litter layer (L) and soil organic horizons (FH) (35.7 and 29.4%, respectively). Overall, twigs showed the highest recovery for both ions (49.9 and 63.0%, respectively). Contrary to studies where N is added directly to the soils, these data show that aboveground biomass may capture N in amounts comparable to or higher than the soil when the tracer is applied in situ directly on the canopy in a way that reproduces natural N deposition processes.

Le réchauffement du climat actuel est notamment attribuable à l'utilisation des combustibles fossiles et aux changements de vocation des terres, spécialement la deforestation, ce qui cause une perte de puits de carbone (C). L'augmentation de la capacité des puits de C terrestres est donc un moyen pour atténuer l'effet des changements climatiques. En forêt boréale, des terrains classés improductifs et appelés dénudés secs (DS) sont présents en quantités telles qu'ils représentent un potentiel réel de séquestration accru de C. Les DS sont des milieux naturellement ouverts dispersés en îlots au sein de la forêt boréale continue. Le processus de formation des DS est lié à des perturbations successives soit le feu ou des épidémies d'insectes. Une simulation réalisée à partir d'un DS récolté, scarifié puis planté montre un bilan C net devenant neutre durant la 26e année suivant le boisement. La simulation montre que les DS ont un potentiel théorique de séquestration annuelle de 1,11 C ha"1 an"1 en moyenne, pour un total de 77 t C ha-1 séquestré sur 70 ans de croissance. L'hypothèse testée dans la présente étude est que les DS scarifiés et boisés, sans récolte d'arbres au préalable, montrent un bilan C neutre dix ans après boisement. Le dispositif expérimental est constitué de 7 blocs comprenant des portions scarifiées et boisées (S1) et des portions intactes (S0). Les essences utilisées étaient Pépinette noire (Picea mariana [Mill.] B.S.P.) et le pin gris (Pinus banksiana Lamb.). Dans chacun des scénarios S0 et S1, des parcelles de 400 m2 ont été établies afin d'estimer la contribution totale de chacun des 4 grands réservoirs au bilan C. Des équations allométriques ont été construites pour les besoins spécifiques de l'étude. Le bilan C net dix ans après boisement est négatif avec -7,84 t C ha-1. Cela serait attribuable à la densité de l'étage arborescent initialement plus élevé dans SO. Une fois exclue des bilans C la contribution de l'étage arborescent, le résultat est un bilan net négatif de -0,62 t C ha-1. La quantité de C contenue dans la matière organique contribue grandement au total de C présent dans les DS. Le ratio biomasse racinaire/biomasse aérienne mesuré dans l'étude est supérieur à ce que l'on retrouve normalement pour l'épinette noire, avec une moyenne de 37 %. Le scarifiage a causé une perte de C de 0,67 t C ha"1. En additionnant la séquestration réalisée par la régénération après dix ans de croissance, le bilan C net s'établit à -0,46 t C ha-1. Des plantations de pin gris dans le même dispositif ont démontré une séquestration supérieure. Le bilan C net s'établit alors à une valeur positive de 0,49 t C ha-1. Les résultats permettent de supporter l'hypothèse que le bilan C net du dispositif est pratiquement neutre dix ans après boisement, ce qui est 16 années plus tôt que dans le calcul théorique de référence. La présente étude suggère donc que le boisement de DS pourrait devenir une mesure d'atténuation efficiente dans une approche qui combinerait la préparation de terrain de type scarifiage sans coupe préalable et le boisement avec de l'épinette noire et, de façon plus accentué, du moins pendant les 10 premières années, avec du pin gris.

L'industrie forestière produit beaucoup de rebuts souvent peu utilisés tels que les écorces. D'ailleurs, on estime que 3,5 millions de tonnes d'écorces anhydres ont été produites au Québec en 2002. La nette majorité de ces écorces n'est pas valorisée et est incinérée pour la production énergétique. Actuellement, il existe peu de techniques au Québec autres que l'enfouissement et le brûlage pour disposer des résidus de l'industrie du bois de sciage. Ces déchets polluants et non valorisés par ces industries seraient donc une source très intéressante de produits finis. En effet, une vaste gamme de produits naturels présents au sein du règne végétal sont connus depuis fort longtemps pour avoir des propriétés thérapeutiques et pharmacologiques. Certains triterpènes de la famille du lupane, présents dans les écorces externes du bouleau blanc {Betula papyrifera), sont des molécules naturelles connues depuis longtemps pour diverses activités biologiques intéressantes. Entre autres, le bétulinol et l'acide bétulinique sont réputés pour plusieurs actions antitumorales notables. Ces composés sont d'un grand intérêt dans le traitement des maladies cancéreuses compte tenue du coût élevé de production des médicaments de synthèse et de la résistance croissante des lignées cellulaires cancéreuses face aux traitements existants. À cela s'ajoute une très grande acessibilité de la matière première. Ainsi, le développement de nouveaux agents bioactifs d'origine naturel, dotés de mécanismes d'actions différents est pourvu d'un avenir très prometteur. Cependant, la faible hydrosolubilité des triterpènes du lupane est un facteur nuisible aux propriétés pharmacologiques et à un développement au-delà des études in vitro. L'accroissement de l'hydrosolubilité et des propriétés pharmacologiques de triterpènes hydrophobes représente donc les objectifs de cette recherche doctorale. Pour ce faire, l'incorporation d'unités polaires et biocompatibles, ainsi que la modification même du squelette triterpénique a été effectuée. La glycosilation (greffage d'une unité sucre) et la glycérylation (greffage d'une unité glycérol) ont permis de générer plus d'une quarantaine de glycosides et (i?)-glycérates triterpéniques en provenance du bétulinol, le composé prédominant dans les écorces externes de Betula papyrifera. Ces molécules synthétiques ont été testées pour évaluer leurs activités cytotoxiques sur les lignées cellulaires A-549, DLD-1 et WS1. La modification structurale a également permis de générer quelques nouveaux composés qui furent évalués sur les mêmes lignées cellulaires. La grande majorité des glycosides préparés dans le cadre de notre étude se sont avérés êtres nullement antitumorale envers les cellules A-549 et DLD-1 alors que les rares composés qui ont démontré de bonnes valeurs de IC50 (~ 5-20 uM) n'ont pas démontré de sélectivité en regard des cellules saines WS1. Bien que la solubilité en milieu aqueux des triterpènes employés a été améliorée, ces glycosides se sont révélés être des molécules dont la synthèse chimique et la purification peuvent être difficiles, avec des rendements très variables et une efficacité thérapeutique des plus incertaine. Les (i?)-glycérates synthétisés sont également plus hydrosolubles que les triterpènes précurseurs et se sont révélés être des molécules beaucoup plus efficaces et prometteuses en tant qu'agents cytotoxiques. Les synthèses et purifications sont beaucoup plus faciles, simples et les rendements obtenus souvent supérieurs à ceux des glycosides. Chez les glycérates, des valeurs de IC50 (~ 16 uM) comparables à l'acide bétulinique et près du bétulinol ont été mesurées sur les cellules A-549 et DLD-1, mais ces molécules ne sont pas sélectives en regard de WS1. La modification structurale de triterpènes engendre fréquemment des réarrangements moléculaires chez la famille du lupane. Ces modifications génèrent très souvent des insaturations sur la molécule diminuant grandement la polarité de cette dernière et du même coup, abaissant l'hydrosolubilité d'une molécule déjà passablement peu hydrosoluble. Ces molécules très hydrophobes sont difficilement exploitables comme agents thérapeutiques La synthèse de glycosides fut entreprise sur des composés générés accidentellements et certains de ces composés ont démontré de bonnes valeurs de IC50 (~ 20-30 uM) sur les cellules A-549 et DLD-1; mais, une fois de plus, les composés ne sont pas sélectifs en regard de WS1. Les altérations du squelette triterpénique doivent mener au développement de nouvelles molécules de plus grande polarité que son précurseur si l'on désire éviter l'incorporation d'une section polaire ou hydrophile. Ainsi, la synthèse de germanicanes similaire à l'acide machaérocérique, triterpène présent chez Machaerocereus eruca, a été entreprise. Ce choix fut stimulé par trois facteurs: les résultats anticancéreux plus ou moins prometteurs obtenus jusqu'à présent, les études phytochimiques faisant de ce triterpène une molécule isolée mais jamais évaluée pour une quelconque bioactivité et sa synthèse apparemment aisée à partir du 28-oxoallobétulinol. Ce dernier est un triterpène aisément accessible et employé dans certaines études de la présente thèse. L'acide 19(3- machaérocérique a pu être synthétisé mais ce dernier est peu anticancéreux comparé au 19p-machaérocérol, le composé le plus antitumorale de cette étude (IC50 ~ 14-18 (J.M). Aucun de ces germanicanes n'est sélectif en regard de WS1. La synthèse de dérivés oxygénés de Pa-humulène, un projet très différent du projet initial, a également été entreprise mais ce projet fut abandonné suite aux multiples problèmes survenus et au manque de temps. En somme, le greffage de groupements polaires et la modification structurale des triterpènes sont deux approches qui favorisent le développement de nouveaux agents thérapeutiques. Ainsi, ces recherches et les travaux futurs qui en découleront, pourront éventuellement mener au développement d'agents bioactifs efficaces tout en octroyant une haute valeur ajoutée à ce qui est considéré comme des déchets par les industries forestières.

Un bioréacteur à lit fluidisé a été utilisé pour étudier la production d'acides gras lors de la biodégradation anaérobie du perméat de lactosérum. Pour optimiser ce type de traitement, les paramètres suivants ont également été suivis : Les concentrations en sucre sont étudiées afin de connaître l'efficacité de biodégradation du système lors de la croissance du biofilm. En augmentant la concentration en sucre à l'alimentation de 5 à 30 g/L, il y a augmentation de l'efficacité à dégrader l'effluent passant de 10 à 21% (Entrée vs Sortie) correspondant à un biofilm de plus en plus mature. Les acides gras retrouvés sont l'acide acétique, l'acide propionique, l'acide iso-butyrique ainsi que l'acide n-butyrique. Ce dernier est le principal produit recueilli au point d'échantillon de la sortie composant ce mélange, en moyenne à 75%, correspondant à ce que l'on doit obtenir lors d'une fermentation acide. En général, l'acide acétique est le principal produit au niveau du perméat brut. Sa concentration est faible à l'alimentation mais augmente aux autres points d'échantillonnage au fur et à mesure que les bactéries en produisent lors de la fermentation du perméat. Les bactéries ont été répertoriées dans le but d'évaluer dans le temps, le changement dans la composition bactérienne du biofilm à différentes concentrations en sucre à l'alimentation. Les espèces bactériennes inventoriées dans le bioréacteur sont au nombre de 15 : Pseudomonas maltophilia, P. paucimobilis, P. sp., P. fluorescens, Salmonella sp., Acinetobacter calcoaceticus var. Iwoffi, Aeromonas hydrophila/cavi?, Staphylococcus hominis, S. cohnii, S. aureus, S. simulons, Escherichia coli, Enterobacter f?cium, E. avium et une espèce filamenteuse non identifiée. L'attachement bactérien sur les grains de charbon est effectué surtout par des bactéries telles que Micrococcus. La composition bactérienne change avec les différentes concentrations en sucre, observant soit des cocci ou des bactéries filamenteuses. L'adénosine triphosphate (ATP) est dosée pour estimer la concentration bactérienne présente au niveau du lit fluidisé. L'ATP est un nucléotide présent dans toute cellule vivante, comme les bactéries, et sa quantité par cellule varie très peu pour des conditions d'équilibre donné. Au début des essais, les concentrations d'ATP sont plus élevées au niveau du lit qu'au niveau du liquide du bioréacteur, ce qui est expliqué par la formation du biofïlm sur les grains. Progressivement les concentrations d'ATP sont de plus en plus élevées au niveau des liquides. Ceci est expliqué par le vieillissement du biofilm; les bactéries mortes situées dans les couches antérieures du biofilm en se détachant vont entraîner des bactéries vivantes, ce qui augmente leur concentration dans le liquide. Le débit de biogaz produit est proportionnel à la concentration en sucre. En moyenne, 61 L de biogaz sont produits par jour composé à 3% en méthane (CH4) et à 97% en dioxyde de carbone (CO2). Aucun autre gaz n'a été détecté. Ce projet a été réalisé à l'Université du Québec à Chicoutimi en collaboration avec l'usine Nutrinor à Chambord.

Thèses (Ph.D.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2000. / Titre de l'écran-titre (visionné le 19 juillet 2006). Publié aussi en version papier.

Thèses (M.Env.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2000. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Thèse (LL.M.)--Université Laval, 1998. / Bibliogr.: f. 133-136. Publié aussi en version électronique.