Les interactions entre les plantes et les agents pathogènes fongiques conduisent habituellement à la mise en place par l’hôte de différents mécanismes de défense. Des exemples de ces mécanismes sont le renforcement de la paroi cellulaire par la subérine, la lignine et les composés phénoliques pariétaux, ainsi que l’accumulation de protéines PR et la production de phytoalexines qui peuvent être toxiques pour l’agent pathogène. Chez les plantes susceptibles, ces mécanismes ne réussissent pas à empêcher le développement de la maladie. La maladie hollandaise de l’orme est une maladie à caractère épidémique qui a causé la mort de millions d’ormes en Europe et en Amérique du Nord. Les bases moléculaires de cette maladie sont encore peu connues. Afin d’identifier des gènes impliqués dans l’interaction entre l’espèce susceptible Ulmus americana L. et son champignon pathogène Ophiostoma novo-ulmi Brasier, un système in vitro a été mis au point, celui-ci utilisant des cultures de cals auxquelles des cellules levuriformes du champignon ont été inoculées. Afin de valider son utilisation pour l’analyse génomique, ce système a d’abord fait l’objet d’une analyse histopathologique en microscopie photonique et électronique. Le développement du champignon dans les cals et les réactions de défenses de ces derniers face à la présence du champignon ont été observés à 4, 24 48, 72 et 96 heures post-inoculation (hpi). Le champignon a été détecté sous forme de réseau d’hyphes dans toutes les parties du cal à partir de 48 hpi. Les tests histochimiques ont montré l’importance de certaines réactions telles que l’accumulation de phénols, de lignine et de subérine dans les cellules des cals. Le pourcentage de cellules subérisées était 4,6 fois plus élevé à 96 hpi dans les cals infectés que dans les cals témoins. Une banque d’ADN complémentaire a été construite à partir de cals infectés (72 hpi) en utilisant la technique des hybridations suppressives et soustractives (SSH). Un total de 535 étiquettes de séquences exprimées (EST) a été obtenu et déposé dans la banque de données Genbank suite au séquençage partiel des clones. Ces étiquettes ont été regroupées en 314 uniséquences dont la majorité correspondait à des gènes d’orme identifiés durant l’interaction. Cinquante-trois uniséquences représentant des gènes impliqués dans différentes voies métaboliques associées à la défense ont été sélectionnées par un criblage différentiel et considérées comme étant induites durant l’interaction. Les profils d’expression à différents temps après inoculation ont été établis par PCR quantitative chez 18 uniséquences provenant de cals infectés ainsi que de cals traités à l’eau stérile. Ils confirment l’induction ou l’expression constitutive des gènes correspondants durant le processus de l’infection. Cette étude fournit pour la première fois une ressource génomique pour l’orme et révèle des mécanismes moléculaires impliqués dans l’interaction entre l’orme américain et l’agent pathogène responsable de la maladie hollandaise de l’orme. / Interactions between plants and fungal pathogens usually lead to the induction of different host defense mechanisms. Some of these mechanisms are the reinforcement of the plant cell wall by suberin, lignin and wall bound-phenolics, the accumulation of pathogenesis-related proteins, and the production of phytoalexins that could be toxic to the pathogen. Yet in susceptible plants, these mechanisms are not effective to produce resistance and disease develops. Dutch elm disease (DED) is a pandemic tree disease that killed millions of elm trees, especially in North America and Europe. The molecular bases of this disease are still poorly understood. With the objective of identifying genes involved in the interaction between the susceptible Ulmus americana L. and the pathogen Ophiostoma novo-ulmi Brasier, an in vitro system was developed using callus cultures inoculated with budding cells of the fungus. In order to validate the use of this system for genomic analyses of the interaction, a histopathological analysis was carried out using light and electron microscopy. Fungal colonization of the callus tissue and reactions of callus cells to the presence of the pathogen were observed at 4, 24, 48, 72 and 96 hours post-inoculation (hpi). The fungus was seen in its hyphal form by 48 hpi in all parts of the callus. Histochemical tests showed the importance of host reactions such as the accumulation of phenols, lignin, and suberin. The percentage of suberized cells was 4.6 times higher at 96 hpi in infected calli than in mock-inoculated control calli. A cDNA library using suppression subtractive hybridization (SSH) was constructed from infected elm callus tissue harvested at 72 hpi. A total of 535 expressed sequence tags were generated through partial sequencing and submitted to Genbank. These were grouped into 314 unisequences, the majority corresponding to elm genes identified during the interaction. Fifty-three unisequences representing genes involved in different pathways associated with plant defense were selected by differential screening and considered upregulated in the infected tissues. The expression profiles in mock and infected elm callus cultures of a subset of 18 elm genes were analyzed in more detail by quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction. These confirmed upregulation and constitutive expression of selected genes during the infection process. This study provides, for the first time, a genome-wide resource for the elm, and furthermore identifies molecular mechanisms likely involved during the interaction between U. americana and the DED pathogen.

Nous avons étudié l’impact à moyen-terme du scalpage de l’horizon organique, de la fertilisation et de la pulvérisation d’herbicide, réalisés seuls ou combinés, sur la fertilité des sols et la croissance des plants de conifères. L’utilisation de la biomasse microbienne et du taux de minéralisation nette de l’azote comme indicateurs de la qualité des sols a permis d’identifier la pulvérisation d’herbicide comme étant le traitement le plus perturbateur. Ce traitement a entraîné une importante diminution des stocks d’éléments nutritifs et de l’activité enzymatique des horizons supérieurs du sol, ainsi qu’une augmentation de la croissance en hauteur et en diamètre des plants de conifère. L’augmentation de croissance pourrait s’atténuer dans les années à venir, en raison de la diminution des stocks dans les parcelles traitées. D’autre part, ce traitement, en uniformisant les conditions du milieu, a entraîné une diminution de la variabilité intrinsèque des sols et donc certainement une diminution de la biodiversité.

Ce travail est une étude exploratoire sur la possibilité de réaliser un composite bois polymère ou WPC, rencontrant certaines exigences, notamment la post-thermoformabilité. Nous avons élaboré un panneau composite fibre de bois/thermodurcissable/thermoplastique dans la logique d’un « éco-matériau ». Ce matériau innovant est destiné à un usage structurel ou décoratif. Il est fabriqué selon un procédé de pressage à chaud d’un matelas fibreux. La problématique de l’incompatibilité d’interface entre le bois et le thermoplastique, récurrente pour bon nombre de WPC, a été résolue grâce au développement d’une technique originale d’amélioration de l’adhésion par enrobage. Les améliorations ont permis d’obtenir des caractéristiques physico-mécaniques semblables aux panneaux de densité moyenne. La composante thermoplastique nous a permis d’octroyer une aptitude de post-thermoformabilité à ce matériau. L’analyse détaillée de la composition des panneaux WPC, de leurs propriétés à différentes températures, ainsi qu’un travail de modélisation expliquent, en partie, le comportement complexe de ce nouveau WPC. / This project deals with a new type of Wood Polymer Composite (WPC) able to be post moulded. Based on wood industry processing we developed different wood/adhesive/thermoplastic fibreboards. This exploratory work leads to an innovative WPC fibreboard dedicated to structural or decorative use. In order to reach sufficient mechanical properties we managed to improve the cohesion properties. In fact, weak interfacial adhesion is a recurrent problem of all Wood/Thermoplastic products. An original coating process of MAPP onto PP fibres gave great interfacial adhesion enhancement and mechanical properties similar to MDF panels. The post thermoforming ability was measured with an original thermoforming test. These investigations, through characterisation and modelling, allowed us to determine the role of different factors and their interactions. Our post mouldable composite WPC fibreboards are porous and made-up of a fibre network which showed a complex rheological behaviour. Morphology, concentration, distribution of each components and surface interactions between them explain this behaviour.

Plusieurs espèces d’oiseaux forestiers qui se reproduisent en Amérique du Nord ont des effectifs en déclin et nécessitent donc un suivi à long terme afin de respecter nos engagements en matière de biodiversité. De celles-ci une forte proportion est représentée par des espèces spécialistes de divers types d’habitats ouverts, c’est-à-dire sans couvert arborescent. Des habitats ouverts sont créés chaque année par les coupes totales en forêt boréale, mais ils sont en nette diminution dans les forêts plus méridionales de l’Est de l’Amérique du Nord depuis quelques décennies. Suite à l’importante médiatisation menée par plusieurs groupes de pression pour décrier la perte des forêts surannées et vierges, les coupes totales pratiquées par les forestiers sont de plus en plus mal perçues. Pourtant, les coupes totales, en tant que milieux ouverts, peuvent constituer d’importants habitats fauniques. Afin de déterminer leur importance pour la conservation, il est essentiel de mieux connaître leur utilisation par la faune. Cette étude s’est penchée sur une espèce faunique de milieux ouverts, la Paruline à calotte noire (Wilsonia pusilla). Les populations de cette espèce subissent une importante diminution depuis les 40 dernières années. Nous avons donc mesuré l’occurrence de cette espèce dans 43 sites d’aulnaies et 90 sites de coupes totales, sur le territoire de la Forêt Montmorency, Québec. Nous avons également mesuré 5 paramètres phénotypiques (poids, longueur de rectrice, longueur du bec, longueur de la calotte et longueur de l’aile) afin de vérifier s’il existait une différence entre les individus capturés dans les deux milieux. Finalement, nous avons vérifié quels étaient les facteurs du paysage qui influençaient l’occurrence de l’oiseau dans un site, et ce à quatre rayons différents (50m, 100m, 200m et 400m). Nous avons trouvé une proportion équivalente de Paruline à calotte noire dans les aulnaies que dans les coupes totales. Nous n’avons trouvé aucune différence phénotypique entre les individus capturés dans les deux habitats. La quantité de milieux ouverts autours des sites était fortement associée avec la présence de Parulines à calotte noire et ce, aux quatre rayons étudiés. La présence d’aulnaies buissonnantes et la quantité de régénération entre 2 et 4 m étaient aussi associées à la présence de l’espèce. Ces résultats jettent une nouvelle lumière sur l’habitat de l’espèce et identifient les coupes totales comme des milieux potentiellement importants pour le maintien des populations. Cependant, le rôle joué par les coupes totales devra être précisé grâce à des données sur la reproduction. / Many bird species breeding in North America require long term tracking because of their unknown or declining population status. Of those, an important proportion is represented by species associated with open habitats. Open habitats are created every year by clear-cutting in boreal forest but they have been decreasing since last two decades in deciduous and mixed forests of Eastern North America. Due to the important media coverage with conservation NGOs accusing clear-cutting and other types of timber harvest for the loss of old forest and associated species, perception of perturbation of forest made by man is mostly negative. However, clear-cuts, as open habitats, may be important to wildlife. To understand their conservation value, it is necessary to better understand their use by wildlife. The present study focused on a species dependent on open areas, Wilson’s Warbler (Wilsonia pusilla). Populations of this species have been declining importantly since the last 40 years. We evaluated species occurrence in 43 alder sites and 90 clear-cut sites, at the Forêt Montmorency, Québec. We also measured 5 physical traits of captured males (weight, rectrix length, beak length, cap length and wing length) in order to establish if there is a difference between birds found in the two different habitats. Finally, we evaluated which factors of the landscape affected the occurrence of bird in a site, at four different radii (50, 100, 200 and 400 m). We found an equal proportion of Wilson’s Warbler in both habitats and no phenotypic difference was found. Percentage of open area around site was strongly associated with the presence of Wilson’s Warblers, at each radius. Presence of patchy alder and percentage of regeneration between 2 and 4 m high were also associated with the species’ occurrence. Those results throw new light on the habitat of Wilson’s Warblers and highlight the potential role of clear-cuts for the maintenance of its populations. However, the role of clear-cuts will need to addressed with data on reproduction.

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Le développement de produits en bois transformés et ayant de la valeur ajoutée présente une occasion importante de bénéficier des ressources naturelles canadiennes pour l'industrie des produits en bois. Optimiser l’emploi de la ressource de la forêt par l'amélioration des traitements est une bonne manière d’ajouter une valeur ajoutée aux produits en bois. Nos objectifs ont visé le marché des produits d'application de plancher par un procédé approprié de modification du bois de mauvaise qualité. La combinaison de l'imprégnation, de la nanotechnologie et de l’utilisation de produits chimiques est une approche prometteuse pour améliorer les propriétés du bois telles que la dureté, la résistance à l'abrasion et la stabilité dimensionnelle. L'application de la nanotechnologie dans ce projet a fourni une nouvelle méthodologie pour développer des produits à valeur ajoutée pour l'industrie des produits en bois. Les nanocomposites en bois et polymère ont été préparés à partir du bois massif de peuplier (Populus tremuloides), de la résine hydrosoluble de type mélamine-urée-formaldéhyde (MUF), et de nanoargiles de silicates d'aluminium, appelées ‘montmorillonites’. Des nanoargiles hydrophiles et hydrophobes de montmorillonite ont été ajoutés aux MUF. La dispersion des nanoargiles est d’importance cruciale pour maximiser l'avantage de cet ajout de nanoparticules. À cette fin, les nanoargiles de montmorillonite ont été broyées et rectifiés avec un moulin à billes avant d'être mélangés à de la résine MUF et imprégnées dans le bois. Le bois a été imprégné de résine MUF, qui a polymérisé in situ dans certaines conditions. L'influence des nanoparticules de montmorillonite sur le comportement du bois suite au traitement avec de la résine MUF et les propriétés de visco-élasticité ont été étudiées par la calorimétrie à balayage différentiel (DSC) et l'analyse de DMTA (analyse thermique mécanique dynamique). Des améliorations significatives des propriétés physiques et mécaniques, telles que la dureté, la résistance à l'abrasion et le module d'élasticité (MOE) ont été obtenues pour les spécimens imprégnés de mélanges de résine MUF et de résines nanoargile-MUF. Des améliorations significatives de résistance à l'eau et de stabilité dimensionnelle ont été obtenues pour le bois traité par nanorenfort/MUF. L'efficacité antigonflante (ASE) a été améliorée de 63.3% à 125.6% pour le bois traité par nanorenfort/MUF. L'interactions à l’interface et la morphologie entre les nanorenforts, le MUF et le bois sur les propriétés physiques et mécaniques des nanocomposites en bois ont été étudiées en utilisant la spectroscopie des électrons de rayon-X, la microscopie électronique à balayage (SEM), la microscopie électronique de transmission (TEM), la microscopie à force atomique (AFM) et les méthodes de microanalyse de sonde électronique (EPMA). Les propriétés améliorées des bois ont pu être attribuées aux propriétés inhérentes aussi bien qu’à au meilleures interactions à l’interface du bois, de la MUF et des nanoparticules. Le traitement de moulin à billes a favorisé la dispersion des nanorenforts dans le bois, mais a décomposé les groupes fonctionnels sur la surface des nanoargiles hydrophobes, ce qui a été nuisible pour la liaison entre le nanorenfort et la matrice de MUF. Suite à l’acquisition d’images de la microsonde de fluorescence de rayons-X, les images de la distribution d’aluminium, élément uniquement présent dans l’argile, ont été analysées à l’aide du logiciel Wincell. En comparant ces images et les micrographies de microscopie conventionnelle à rayons-X, il a été constaté que les renforts de montmorillonite sont distribués de façon non-homogène dans la lamelle moyenne, la lamelle moyenne composée, la paroi primaire et le mur secondaire. Ces éléments fonctionnent comme des filtres qui ont capturé les nanoparticules de montmorillonite dans les régions amorphes c’est-à-dire non – cristallines de la paroi cellulaire. On a aussi observé l'adhérence entre la montmorillonite et la résine MUF par microscopie AFM. On a constaté que les groupes fonctionnels à la surface des montmorillonites hydrophobes jouent un rôle important de comptabilisation entre la montmorillonite nanoargile et la résine MUF, ce qui exerce une influence forte sur les propriétés physique et mécaniques des nanocomposites en bois/ nanoargile/MUF. / The development of value-added wood products from low-quality resource through innovative technology presents an excellent opportunity to maximize the value from the forest resource and thus contributes to the global competitiveness of the wood industry in Canada. To combine nanotechnology with chemical impregnation technique becomes particularly appealing to improve some value-added wood attributes such as wood surface hardness, abrasion resistance and dimensional stability. The combination of nanotechnology with the traditional impregnation technique has provided a new approach to improve the wood quality attributes of critical importance to value-added applications. In this study, wood polymer nanocomposites were prepared from solid aspen (Populus tremuloides) wood, water-soluble melamine-urea-formaldehyde (MUF) resin, and montmorillonite aluminium silicate nanoclays. Both hydrophilic and hydrophobic montmorillonite nanoclays were introduced to the system. The dispersion of nanoclay is crucial for completely utilizing the concept of nanoparticles. To do so, the montmorillonite nanoclays were ground with a ball-mill before being mixed with MUF resin and impregnated into the aspen wood. The wood samples were impregnated with resin, which polymerized in situ under specific conditions. The influence of the montmorillonite nanoparticles on the curing behaviour of MUF resin and visco-elasticity properties were investigated using differential scanning calorimetry (DSC) and dynamical mechanical thermal analysis (DMTA). Significant improvements in wood physical and mechanical properties, such as surface hardness, abrasion resistance, modulus of elasticity (MOE) were observed for the specimens impregnated with MUF resin and nanoclay-MUF resin mixtures. Significant improvements in water repellence and dimensional stabilities were also found for the nanofiller/MUF treated wood. The antiswelling efficiency (ASE) was improved from 63.3% to 125.6% for the nanofiller/MUF treated wood. This study also examined the influence of the interphase interactions and morphology between the nanofillers, MUF and wood on the physical and mechanical properties of the resulting wood-polymer nanocomposites using X-ray electron spectroscopy, scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), atomic force microscope (AFM) and electron probe micro-analysis (EPMA). The improved wood properties could be ascribed to inherent properties as well as better interphase interactions between the wood, MUF and nanofillers. Ball-mill treatment favoured the dispersion of the nanofillers into the wood, but broke down functional groups on the hydrophobic nanoclay surface, which was detrimental for the bonding between the nanofiller and MUF matrix. The montmorillonite nanoclay coverage rate on the nanofiller/MUF wood nanocomposite surface was further investigated using the Wincell software analysis of the images of aluminium distribution. By duplicatine the image of aluminium distribution to the part was observed, it was found that the distribution of montmorillonite nanoclay looks like a network along the layer of ML (middle lamella), M (compound middle lamella), P (primary wall), S1 (secondary wall 1). These parts function like a sieve which captured the montmorillonite nanoparticles in the amorphous substance. The adhesion between montmorillonite and MUF resin was observed with AFM. It was confirmed that the functional groups of the organophilic montmorillonites play an important role on the compatibility between montmorillonite nanoclay and MUF resin, have strong influence on the physical/mechanical properties of the nanoclay/MUF wood nanocomposites.

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Inscrite au Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures

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