L'agroforesterie est un système dynamique d'aménagement écologique des ressources naturelles renouvelables, qui en intégrant les espèces ligneuses aux champs agricoles, fermes et autres paysages, diversifie, augmente la production et engendre des bénéfices socioéconomiques et environnementaux. En tant que solution pour la fourniture des services écosystémiques, son application à la restauration des écosystèmes dégradés, endommagés ou détruits devient très importante. Les terres dégradées, endommagées ou détruites (3-D) par l’exploitation minière sont caractérisées par un sol de faible fertilité et parfois des niveaux élevés des contaminants. Ces conditions les rendent difficile l'obtention d'un avantage à court terme de l'agroforesterie en comparaison aux terres arables, mais sa principale fonction restaurative consistant à rétablir les services écosystémiques et à accroître la résilience peut être bénéfique à long terme. Le défi consiste à développer la meilleure stratégie pour accélérer la productivité des plantes tout en améliorant le sol et l’écosystème grâce à une combinaison des techniques d’ingénierie écologique pour la biorestauration des milieux miniers. Nous explorons ici le mélange de plantes, d’inoculation microbienne et d’amendement en biochar, dans un système agroforestier ligneux-herbacé. L’objectif est de trouver le meilleur scénario de biorestauration à partir des effets combinés de mélange de plantes et d’autres facteurs écologiques connexes. Des recherches antérieures sur l'agroforesterie et la restauration ont été révisées à travers le monde entier, y compris l’application du concept agroforestier en biorestauration des terres post-minières. La stratégie de restauration connue dans un milieu donné ne constitue pas une solution universelle. Ainsi, l'identification de tout aspect important des travaux antérieurs sur la restauration et l'agroforesterie est cruciale. La stratégie de mélange des plantes est un facteur important dans les processus de succession. Dans cette recherche, nous avons appliqué le concept de parcelles de Nelder modifié pour la combinaison d'espèces de plantes dans une expérience en serre sur les stériles et les résidus fins afin d'explorer l'interaction au début de la plantation. Nous avons aussi appliqué l’inoculum microbien et le biochar sur le mélange de plantes dans des essais en serre et sur le terrain sur les stériles et les résidus fins comme matériau de sol d’un site post-extraction de l’or. La performance de la co-plantation de quatre espèces ligneuses (Alnus viridis (Chaix) DC. ssp. crispa (Aiton) Turrill, Picea glauca (Moench) Voss, Populus tremuloides Michx. et Salix arbusculoides Andersson) avec les les espèces de plantes herbacées (Avena sativa L., Festuca rubra L. et Trifolium repens L.) a été évaluée. Le mélange de plantes est un principe très important dans les pratiques de restauration, étant donné son rôle connu pour augmenter la biodiversité et la diversité fonctionnelle dans le système écologique durable. Bien que la stratégie de mélange ait été rarement explorée, nous avons constaté que la combinaison des espèces avait un effet neutre (ni avantages, ni inconvénients) par rapport à une seule espèce dans l’expérience de parcelles de Nelder. En même temps, l'effet positif de la densité suggérait que l'amélioration du microclimat avait joué un rôle dans la croissance précoce des plantations. L'essai sur le terrain confirme l'effet positif de la modification du microclimat sur la productivité des plantes lorsque la densité de plantation est élevée. Le compromis sur la concurrence des plantes a montré que la densité la plus élevée ne constitue pas nécessairement une condition optimale pour la productivité des plantes. L'effet d'interaction du biochar et du traitement d'inoculation montre l'intérêt de ce traitement, mais l'impact varie selon la densité de plantation. La densité de plantation a été démontrée comme le facteur le plus important pour générer l'effet positif net. Nous suggérons que le mécanisme était corrélé à l'amélioration du microclimat par la conservation de l'eau des plantes du sol et l'amélioration de l'activité microbienne par rapport à la modification de la température du sol. Par conséquent, mettre l'accent sur l'amélioration du microclimat, ainsi que sur d'autres facteurs combinés, y compris l'inoculation microbienne et l'amendement du biochar, est très important pour accélérer les processus de restauration. / Agroforestry is a dynamic system of ecological management of renewable natural resources, which by integrating woody species into agricultural fields, farms and other landscapes, diversifies and sustains production for increased socio-economic and environmental benefits. As a solution for the provision of ecosystem services, its application to the restoration of degraded damaged, or destroyed ecosystems becomes very important. Degraded, damaged, or destroyed (3-D) lands by mining is characterized by low fertility soil and sometimes high levels of contaminants. These conditions make them difficult to obtain a short-term advantage from agroforestry compared to arable lands, but its main restorative function of restoring ecosystem services and increasing resilience can be beneficial in the long term. The challenge is to develop the best strategy to accelerate plant productivity while improving the soil and the ecosystem through a combination of ecological engineering techniques for bioremediation of mining areas. Here we explore the mixture of plants, microbial inoculation, and biochar amendment, in a woody-herbaceous agroforestry system. The goal is to find the best bioremediation scenario from the combined effects of mixing plants and other related ecological factors. Previous research on agroforestry and restoration has been reviewed worldwide, including the application of the agroforestry concept in bioremediation of post-mining land area. The known restoration strategy in a given environment is not a universal solution. Thus, the identification of any important aspect of previous work on restoration and agroforestry is crucial. The strategy of mixing plants is an important factor in the successional process. But a statistical accounting of plant-plant interactions and adaptation to multi-species conditions is hard to achieve in field experiments; trials under controlled conditions can distinguish effects of planting density and species interactions in the early stages of plant establishment. In this research, we applied the concept of modified Nelder plots for the combination of plant species in a greenhouse experiment on waste rock and fine tailing to explore the interaction at the start of planting. We also applied microbial inoculum and biochar to the plant mixture in greenhouse and field tests on waste rock and fine tailing as soil material on a post-gold mining site. The performance of the co-planting of four woody species: green alder (Alnus viridis (Chaix) DC. ssp. crispa (Aiton) Turrill); white spruce (Picea glauca (Moench) Voss); trembling aspen (Populus tremuloides Michaux); and littletree willow (Salix arbusculoides Andersson) with the herbaceous plant species: oat (Avena sativa L.); red fescue (Festuca rubra L.) and white clover (Trifolium repens L.) was evaluated. Mixing plants is a very important principle in restoration practices, given its known role to increase biodiversity and functional diversity in the sustainable ecological system. Although the plant mixing strategy has been rarely explored, we have found no mixture provided advantages for both species in paired combinations. At the same time, the positive effect of the density on plant growth suggested that the microclimate improvement had played a role in the early growth of the plantations. The field trial confirms the positive effect of the microclimate modification on plant productivity in higher planting density. The trade-off on plant competition has shown, however, that the highest density does not necessarily show an optimal condition for plant productivity. The interaction effect of biochar and inoculation treatment shows the benefit of this treatment, although the impact varies according to the density of planting. The plantation density was shown as the most important factor in generating the net positive effect. We suggest that the mechanism was correlated with the microclimate improvement through soil plant water conservation and microbial activity enhancement over soil temperature modification. Hence, putting emphasis on microclimate improvement, along with other combined factors including microbial inoculation and biochar amendment is very important for accelerating the restoration processes

Le site minier Aldermac, générateur de drainage minier acide (DMA), entraîne de graves conséquences sur l'environnement et aucune méthode n'a permis jusqu'à maintenant de remédier complètement à la situation. Afin de mettre en place des méthodes de restauration efficaces, il est donc nécessaire d'acquérir des connaissances supplémentaires sur les associations plantes-microorganismes du site à DMA. Tout d'abord, les champignons (Eumycota) cultivables de quatre plantes pionnières présentes sur le site minier ont été énumérés par la méthode du nombre le plus probable (NPP). Puis, les ectomycorhizes et les endophytes racinaires cultivables sur milieu Melin-Norkrans modifié (MNM) ont été isolés et identifiés par biologie moléculaire. Ensuite, la teneur en minéraux du sol et de la biomasse des plantes a été quantifiée par spectrométrie afin de déterminer les principaux facteurs influençant la structure et la composition des champignons racinaires. Finalement, quelques isolats ont été caractérisés afin de déterminer leur production de sidérophores et leur profil métabolique. Les résultats suggèrent que les dénombrements fongiques dans la rhizosphère et le sol et les indices de diversité des champignons racinaires étaient généralement inférieurs sur le site minier comparativement à ceux du site témoin naturel, particulièrement en milieu humide, favorisant l'isolement des endophytes cloisonnés sombres (DSE). L'analyse des teneurs minérales a démontré que les genres fongiques Phialocephala, Cadophora et Mortierella étaient associés à certains minéraux. Les genres Trichoderma, Leptosphaeria, Mortierella, Mucor et Penicillium se sont démarqués par leur production rapide de sidérophores, tandis que les genres Mortierella, Galerina, Tetracladium et Phialocephala se sont démarqués par leur métabolisme du carbone élevé. Les genres Pochonia, Mollisia, Apiotrichum, Trichoderma et Pholiota possèdent un profil métabolique similaire à celui de la communauté fongique du résidu minier. En conclusion, certains isolats fongiques peuvent présenter un intérêt comme inoculant en milieu humide pour la bioremédiation du site minier Aldermac et des essais supplémentaires doivent être envisagés. / The Aldermac mine site, generator of acid mine drainage (AMD), has serious consequences on the environment and no method has so far been able to completely remedy the situation. In order to implement effective restoration methods, it is necessary to acquire additional knowledge on plant-microorganism associations from the AMD site. First, the cultivable fungi of four pioneer plants present on the mine site were enumerated by the most probable number (MPN) method and the ectomycorrhizae and root endophytes cultivable on modified Melin-Norkrans medium (MNM) were isolated and identified by molecular biology. Then, the mineral content of soil and plant biomass was quantified by spectrometry to determine the main factors influencing the structure and composition of root fungi. Finally, some isolates were characterized in order to determine their production of siderophores and their metabolic profile. The results suggest that the fungal counts in the rhizosphere and bulk soil and the indices of root fungal diversity were generally lower in wet environments at the mine site compared to those at the natural site, favoring the isolation of dark septate endophytes (DSE). Analysis of mineral contents showed that fungal genera Phialocephala, Cadophora and Mortierella were associated with certain minerals. Genera Trichoderma, Leptosphaeria, Mortierella, Mucor and Penicillium stood out for their rapid production of siderophores, while Mortierella, Galerina, Tetracladium and Phialocephala stood out for their high carbon metabolism. The genera Pochonia, Mollisia, Apiotrichum, Trichoderma and Pholiota have a metabolic profile similar to that of the fungal community in the mine tailings. In conclusion, some fungal isolates may be of interest as a wetland inoculant for Aldermac mine site bioremediation and further testing should be considered.

L’exploitation minière entraine le retrait de la couche de sol vivant ainsi que l’élimination des propagules végétales et des symbiotes bénéfiques à la survie et à la croissance des plantes. Dans les écosystèmes nordiques comme la toundra subarctique, les activités minières génèrent une telle pression sur l’environnement qu’il est nécessaire de prendre des mesures pour promouvoir la restauration écologique des sites dégradés. Notre hypothèse de recherche est que l’utilisation de symbiotes racinaires peut améliorer l’établissement et la survie de communautés végétales sur des sites sévèrement perturbés. Des racines saines ont été collectées chez six espèces de plantes du site de la mine de fer de Schefferville dans le Nord-du-Québec. Les champignons associés à ces racines ont été isolés et identifiés à l’aide d’outils moléculaires en analysant les espaceurs internes transcrits (ITS) de l’ADN ribosomique. Au total, 376 champignons cultivables ont été isolés et associés à 106 unités taxonomiques opérationnelles (OTU). Ces communautés cultivables montrent des différences selon les types d’habitat et de plante-hôte. Neuf des champignons les plus fréquemment isolés ont été utilisés pour un test in vitro en milieu liquide (GYME) amendé avec du mort terrain, des stériles ou du fer pur. La mesure de la production d’ergostérol et de la sécrétion d’acides organiques ont permis de quantifier la croissance et la réaction des champignons aux amendements. Le champignon éricoïde Rhizoscyphus ericae a présenté la meilleure croissance en présence de résidus miniers. L’endophyte septé noir Phialocephala fortinii occupait le deuxième rang en ce qui a trait à la croissance, mais il a produit la plus grande quantité d’acide organique. Cadophora finlandica et Meliniomyces bicolor ont également montré une bonne tolérance aux amendements. En conclusion, les champignons cultivables ne répondent pas tous de la même manière aux stress abiotiques imposés. Nous avons sélectionné les champignons candidats qui conviendraient le mieux au cas particulier de la restauration du site minier de Schefferville. / Mining activities involve the removal of healthy living soil, plant propagule and symbionts, beneficial to plant is necessary to take steps to promote the ecological restoration of degraded sites. Our research hypothesis is that the use of root symbionts can enhance the establishment and survival of plant communities on on drastically disturbed sites. Healthy roots were collected from six plant species at the Schefferville iron mine site in northern Quebec. Fungi were isolated from root tips and pure isolates were identified based on ribosomal DNA internal transcribed spacer (ITS) analysis. A total of 376 cultivable fungi were isolated and identified to 106 operational taxonomic units (OTU). These cultivable communities show differences according to the types of habitat and host plant. Nine of the most frequently isolated fungi were used for an invitro test in liquid-based media (GYME) amended with overburden, waste rock or pure iron. Ergosterol andorganic acids were quantified to monitor fungal growth and reaction to amendments. Ericoid fungusRhizoscyphus ericae exhibited the best growth in the presence of mine tailings. Dark septate endophytePhialocephala fortinii ranked second in terms of growth, but it produced the highest amount of organic acids.Cadophora finlandica and Meliniomyces bicolor also showed good tolerance to amendments. In conclusion,cultivable root associated fungi did not all respond in the same way to the imposed abiotic stress. We selected the candidate fungi that would best suit the particular case of the restoration of the Schefferville mining site.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Titre de l'écran-titre (visionné le 9 juillet 2020) / Documents en annexe en format Excel : Supp08_Pairwise_comparison_taxa_Greenhouse.xlsx; Supp03_Correlation_chimie_vs_taxa_Field.xlsx; Supp10_Correlation_taxa_vs_growth_Greenhouse.xlsx; Supp07_Pairwise_comparison_functions_Greenhouse.xlsx; Supp11_Pairwise_comparison_origin_Greenhouse.xlsx; Supp02_Pairwise_comparison_taxa_functions_Field.xlsx; Supp09_Correlation_chimie_vs_taxa_Greenhouse.xlsx / L’industrie minière au Canada contribue significativement à la prospérité et à la qualité de vie du pays. Toutefois, la législation d’autrefois n’étant pas suffisamment sévère, le Canada s’est retrouvé avec des centaines de sites miniers orphelins non restaurés. Ces sites miniers abandonnés représentent un risque environnemental majeur à cause des grandes quantités de déchets miniers exposés pouvant contaminer l’environnement par la lixiviation et l’érosion éolienne et hydrique. Plusieurs facteurs limitent la revégétalisation naturelle de ces sites, notamment des conditions abiotiques extrêmes, une faible disponibilité en éléments nutritifs et les activités anthropiques. Cette étude visait, dans un premier temps, à déterminer l’impact de la présence de peupliers baumiers sur les déchets miniers de deux sites miniers contrastés de la région de l’Abitibi-Témiscamingue. La végétation a amélioré les propriétés physicochimiques des déchets miniers et provoqué un changement important dans la composition des communautés bactériennes et fongiques, passant des communautés lithotrophes dominantes dans les environnements de déchets miniers sans végétation à des communautés hétérotrophes impliquées dans le cycle des éléments nutritifs avec végétation. Dans un deuxième temps, lors d’une expérience en serre, dix génotypes de Populus balsamiferarécoltés sur ces sites miniers et en périphérie ont été cultivés dans ces déchets miniers pendant deux saisons de croissance. Le but de cette seconde étude était de déterminer l’effet des interactions génotype-par-environnement sur les propriétés physicochimiques des substrats et des communautés microbiennes à l’aide dumétabarcodage. Bien que le type de substrat ait été identifié comme le facteur principal de la diversité et de la structure du microbiome de la rhizosphère, un effet significatif du génotype de l’arbre a également été détecté. Nos résultats mettent en évidence l’influence du génotype du peuplier baumier sur son environnement et l’importance potentielle de la sélection du génotype des arbres dans le contexte de la restauration de sites miniers

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Titre de l'écran-titre (visionné le 9 juillet 2020) / Documents en annexe en format Excel : Supp08_Pairwise_comparison_taxa_Greenhouse.xlsx; Supp03_Correlation_chimie_vs_taxa_Field.xlsx; Supp10_Correlation_taxa_vs_growth_Greenhouse.xlsx; Supp07_Pairwise_comparison_functions_Greenhouse.xlsx; Supp11_Pairwise_comparison_origin_Greenhouse.xlsx; Supp02_Pairwise_comparison_taxa_functions_Field.xlsx; Supp09_Correlation_chimie_vs_taxa_Greenhouse.xlsx / L’industrie minière au Canada contribue significativement à la prospérité et à la qualité de vie du pays. Toutefois, la législation d’autrefois n’étant pas suffisamment sévère, le Canada s’est retrouvé avec des centaines de sites miniers orphelins non restaurés. Ces sites miniers abandonnés représentent un risque environnemental majeur à cause des grandes quantités de déchets miniers exposés pouvant contaminer l’environnement par la lixiviation et l’érosion éolienne et hydrique. Plusieurs facteurs limitent la revégétalisation naturelle de ces sites, notamment des conditions abiotiques extrêmes, une faible disponibilité en éléments nutritifs et les activités anthropiques. Cette étude visait, dans un premier temps, à déterminer l’impact de la présence de peupliers baumiers sur les déchets miniers de deux sites miniers contrastés de la région de l’Abitibi-Témiscamingue. La végétation a amélioré les propriétés physicochimiques des déchets miniers et provoqué un changement important dans la composition des communautés bactériennes et fongiques, passant des communautés lithotrophes dominantes dans les environnements de déchets miniers sans végétation à des communautés hétérotrophes impliquées dans le cycle des éléments nutritifs avec végétation. Dans un deuxième temps, lors d’une expérience en serre, dix génotypes de Populus balsamiferarécoltés sur ces sites miniers et en périphérie ont été cultivés dans ces déchets miniers pendant deux saisons de croissance. Le but de cette seconde étude était de déterminer l’effet des interactions génotype-par-environnement sur les propriétés physicochimiques des substrats et des communautés microbiennes à l’aide dumétabarcodage. Bien que le type de substrat ait été identifié comme le facteur principal de la diversité et de la structure du microbiome de la rhizosphère, un effet significatif du génotype de l’arbre a également été détecté. Nos résultats mettent en évidence l’influence du génotype du peuplier baumier sur son environnement et l’importance potentielle de la sélection du génotype des arbres dans le contexte de la restauration de sites miniers

Évaluer le potentiel géothermique d’une mine inondée est une tâche complexe qui nécessite la réalisation d’un test hydraulique et la modélisation de l’écoulement de l’eau souterraine à travers un réservoir non conventionnel. Cette tâche peut être efficacement complétée en réutilisant les anciennes infrastructures minières. Lors de cette étude, un puits de ventilation débouchant dans les galeries souterraines a été converti en ouvrage de captage d’eau profond. L’ancien puits de ventilation 1100 des Mines Gaspé à Murdochville au Canada a été utilisé pour effectuer un essai de pompage durant 3 semaines à un débit moyen de 0.062 m3/s. L’objectif principal des travaux encourus était d’évaluer le potentiel géothermique du site minier. Lors de l’essai, moins de 3,65 m de rabattement ont été observés et la température moyenne de l’eau pompée a été de 6,7 °C. Le comportement de la nappe souterraine durant l’essai a été reproduit à l’aide d’un modèle d’éléments finis tridimensionnel simulant l’écoulement de l’eau à travers les galeries. Les prédictions du modèle ainsi qu’un bilan énergétique simplifié suggèrent que le taux d’extraction d’énergie durable est atteint à un débit de pompage de 0.049 m3/s, ce qui indique un potentiel géothermique de 765 kW. Cette énergie pourrait être extraite à l’aide de pompes à chaleur géothermiques afin de chauffer les bâtiments du parc industriel de Murdochville. / Assessing the low-temperature geothermal potential of a flooded mine site is a complex task involving hydraulic testing and modelling of an unusual man-made reservoir. It can be achieved efficiently taking advantages of the former mine infrastructures such as mining shaft that provided here a deep well directly connected to the mine workings. The former mining shaft P1100 of the flooded Gaspé Mines near Murdochville, Canada, was used to perform a pumping test during a study with the objective of assessing the geothermal potential of the mine site. Water was pumped during 3 weeks at a rate averaging 0.062 m3/s with a mean recovery temperature equal to 6.7 °C and less than 3.65 m drawdown was observed. The hydraulic response of the pumping test was reproduced with a threedimensional finite element model that simulates groundwater flow through the mine workings. Model predictions and a simplified energy balance calculation suggested that the sustainable energy extraction rate is attained at a pumping rate of 0.049 m3/s which yield a geothermal potential of 765 kW. This energy could be extracted with geothermal heat pumps used for space heating at Murdochville industrial park.

Par l’accumulation de rejets miniers, l’exploitation minière altère les écosystèmes terrestres en place. La restauration des sites avec la mise en végétation permet de réinstaurer les services écosystémiques perdus. L’objectif principal de ce projet était de développer différents terreaux de restauration à partir de biochar, de cendre, de matières résiduelles fertilisantes (MRF) et de boue de chaulage pouvant être utilisés sur des rejets miniers et qui supporterait la croissance végétale tout en étant sans danger pour l’environnement et peu couteux. Les intrants ont été caractérisés au plan chimique, physique et biologique et des tests en serre ont été faits avec Alnus incana ssp. rugosa et Calamagrostis canadensis en présence des trois types de rejets d’une mine aurifère. La cendre a un impact important sur le pH et la teneur en Mn des terreaux, tandis que le biochar augmente plutôt la teneur en Fe. Au plan physique, la cendre a tendance à réduire la porosité et la conductivité hydraulique saturée par rapport au biochar. Le mélange de MRF fait toutefois les terreaux les plus poreux et perméables, mais contiennent des concentrations très élevées de P et K. La boue de chaulage fait augmenter la conductivité électrique, la teneur en Ca, Mg et Cu, mais n’influence pas autant les propriétés physiques des terreaux. Après 4 mois de croissance dans 8 terreaux, les aulnes rugueux ayant démontré la meilleure croissance sont ceux ayant poussé dans les terreaux 7 (biochar, MRF et boue de chaulage) et 8 (biochar et boue de chaulage), tandis que les résultats pour Calamagrostis canadensis, dont la germination a été peu élevée, n’ont pas permis de tirer de telles conclusions. Il semble donc que le biochar soit meilleure que la cendre pour la croissance de l’aulne rugueux, mais la boue de chaulage joue aussi un rôle important. / Mining operations produce a large amount of tailings, sludges and acid rocks, changing the environment. Revegetation of residues helps restor ecological services on mining sites. The main objective of this study was to develop low cost, environmentally sound substrates made of biochar, ash, fertilizing residual matter and lime sludge for revegetation of mining wastes. Physical, chemical and biological characterization of the substrates have been completed in addition to bioassays with Alnus incana subsp. rugosa and Calamagrostis canadensis. Ash in the substrates had an impact on pH and Mn content while Fe content was related to biochar. Porosity and saturated hydraulic conductivity were higher in the substrates with biochar in lower with ash. Fertilizing residual matter blend made the more porous and permeable substrates and very high content in P and K. Liming sludge increased electrical conductivity, Ca and Mg contents and did not significantly affect physical properties of substrates. After 4 months of growth in greenhouses, Alders showed the best growth in the substrates 7 (biochar, fertilizing residual matter and liming sludge) and 8 (biochar and liming sludge). Biochar seems better than ash for Alder growth, followed by liming sludge. We cannot conclude for Calamagrostis canadensis because of the lack of data due to its poor germination.

L'exploitation minière au Canada est d'une importance économique et sociale indéniable. Les industries minières produisent des résidus miniers qui peuvent contaminer les écosystèmes terrestres et aquatiques à court et à long terme. Cette étude porte sur la restauration écologique des déchets miniers aurifères dans le nord canadien, plus particulièrement dans le nord du Québec. L'objectif de ce mémoire est d'évaluer le potentiel de différents systèmes d'implantation pour la végétalisation d'un site minier dégradé en observant la survie des plantes, les paramètres physico-chimiques et les communautés microbiennes du sol quatre ans après leur implantation sur un site minier aurifère nordique. Le dispositif agroforestier a été réalisé sur un site de post extraction d'or, sur des résidus fins, en utilisant un mélange d'espèces d'arbres et d'herbacées, l'amendement de microorganismes symbiotiques et de biochar. Les résultats ont montré un effet positif de l'inoculation sur la survie des arbres, en particulier pour les espèces Alnus viridis ssp. Crispa et Picea glauca avec des taux de survie supérieurs à 90 %. D'autre part, l'analyse des séquences de champignons et de bactéries dans le sol avec la technologie Illumina Miseq a permis d'évaluer la diversité des microorganismes et leur interaction dans l'environnement. La présence des bactéries du genre Pseudomonas et des ectomycorhizes des genres Amphinema et Cadophora montre que ces microorganismes sont adaptés à ce milieu et que leur utilisation comme inoculum est pertinente. Le biochar a un effet sur les paramètres chimiques du sol, en particulier le pH, le carbone et l'azote total. Ces paramètres ont finalement affecté les communautés microbiennes du sol. Ainsi, nos résultats suggèrent que la végétalisation des sites miniers dégradés peut être améliorée par l'implantation de végétaux inoculés avec des microorganismes symbiotiques et un amendement en biochar qui sont adaptés aux conditions édapho-climatiques. / Mining in Canada is of undeniable economic and social importance. The mining industry produces tailings that may contaminate the soil and water ecosystems, causing long-term land degradation. This study focuses on the ecological restoration of gold mining wastes in the Canadian north, specifically in northern Quebec. The objective of this master thesis is to assess the potential of different implantation systems for the revegetation of a mine degraded land by assessing the survival of plants, the physicochemical parameters, and the microbial communities of the soil after four years. The field trials were established on gold post-mining sites on fine tailings, using a mixture of tree and herbaceous species, the amendment of symbiotic microorganisms, and biochar. This study has provided insight into the complexity of soil-plant-microorganism relationships. The results showed a positive effect of inoculation on the tree survival rate, especially for Alnus viridis ssp. Crispa and Picea glauca and their survival rate of over 90%. Moreover, the characterization of fungi and bacteria in the soil with the Illumina Miseq technology made it possible to assess the diversity of microorganisms and their interaction in the environment. Also, the presence of bacteria of the genus Pseudomonas and ectomycorrhizal fungi of the genera Amphinema and Cadophora suggest that these beneficial soil microorganisms are well adapted to this environment and can be used as inoculum. Biochar affects soil chemical parameters, especially pH, total carbon, and total nitrogen. These parameters ultimately affected the soil microbial communities. Thus, our results suggest that revegetation of degraded mine sites is possible with a combination of plants, amendments of biochar and, microsymbionts, adapted to edapho-climatic conditions.

L'ancien site minier St. Lawrence Columbium abandonné en 1976 a exploité durant ses 15 années d'activité, la seule intrusion de nature carbonatique des Collines Montérégiennes pour sa richesse en minéraux carbonatés porteurs de niobium, d'éléments radioactifs et du groupe des terres rares. L'objectif principal de cette étude est de développer un modèle conceptuel de transport réactif du site qui vise à quantifier la mobilité et le devenir de ces éléments chimiques critiques pour l'environnement en utilisant dans un premier temps, le modèle numérique d'écoulement et de transport par éléments finis Flonet/TR2 afin de modéliser le système d'écoulement saturé en 2D. Par la suite, le modèle par volumes finis MIN3P simule le transport réactif en 1D et en 2D entre le parc à résidus et une des fosses du site. Également, une étude de sensibilité des paramètres d'écoulement et de transport par la méthode de Morris, est menée afin d'identifier les variables d'entrée les plus critiques. Les résultats de la simulation avec Flonet/TR2 permettent d'identifier tout d'abord un chemin préférentiel pour l'écoulement et le transport induit par un roc altéré en surface avec notamment des temps de résidences passant d'une dizaine d'années à plusieurs centaines d'année après 20 m sous le niveau de la nappe. Les simulations de transport réactif ont, quant à elles, révélée des concentrations en oxyde d'uranium qui demeurent en deçà des critères d'eau de résurgence contrairement au fluor et au sulfure d'hydrogène qui ont des concentrations maximales naturelles respectives de 5,0 mg/L et de 1,20x10⁻² mg/L. La capacité du socle rocheux à tamponner la variation de pH engendrée par la dissolution de minéraux soufrés tel que la sphalérite et la molybdénite, a également été constaté, variant entre 8,0 et 6,7 dans le temps. Les analyses de sensibilités montrent que d'une part, le système d'écoulement est significativement impacté par la variation saisonnière de la recharge au top du modèle ainsi que par l'hétérogénéité de la perméabilité du roc induisant des variations du temps de résidence de plusieurs dizaines d'années. D'autre part, la variation du taux de lixiviation des résidus, simulé par la modification des concentrations d'entrées, est la principale source de variation des concentrations de sortie pour le modèle numérique de transport réactif. / During its 15 years of operation, the former St. Lawrence Columbium mining site, abandoned in 1976, exploited the only carbonate intrusion in the Monteregian Hills for its wealth of carbonate minerals containing niobium, radioactive elements and rare earth elements. The main objective of this study is to develop a conceptual model of reactive transport that aims to quantify the mobility and fate of the chemical elements of highest environmental concern by first using the Flonet/TR2 finite element flow and transport model to simulate the saturated 2D flow domain. Subsequently, the MIN3P finite volume model is used to simulate reactive transport in 1D and 2D between the tailings facility and one of the pits on the site. A sensitivity study of the flow and transport parameters using the Morris method identifies the most critical input variables. The results of the Flonet/TR2 simulation showed a preferential pathway identified for flow and transport induced by uppermost layer of weathered rock with residence times ranging from around ten years to several hundred years down to 20 m below groundwater level. Reactive transport simulations showed uranium oxide concentrations below the criteria for resurgent water, in contrast to fluoride and hydrogen sulphide, which have maximum natural concentrations of 5,0 mg/L and 1.20x10⁻² mg/L, respectively. The simulations showed that bedrock was able to moderate the pH variation caused by the dissolution of sulphur minerals such as sphalerite and molybdenite was also observed, with a simulated pH between 8.0 and 6.7 over time. Sensitivity analyses show that the flow system is significantly influenced by the seasonal variation of recharge at the top of the model and by the heterogeneity of rock permeability, leading to variations in residence time of several decades. In addition, the variation in the residual leaching rate, simulated by the change in input concentrations, is the main source of variation in the output concentrations for the reactive transport numerical model.