Le travail présenté dans cette thèse porte sur la recherche de neutrino stérile à l'aide de désintégrations β dans les expériences SOX et TRISTAN. Le neutrino stérile est une particule hypothétique, solidement établi théoriquement, qui ne prendrait part à aucune interaction fondamentale, gravité mise à part. Étant entendu que le neutrino stérile se mélange avec les neutrinos actifs connus, l'existence de ces premiers peut être étudiée directement en laboratoire. L'expérience SOX a été conçue pour explorer l'existence d'un neutrino stérile d'une masse autour de l'électronvolt (eV). Un neutrino stérile avec une telle masse permettrait d'expliquer plusieurs anomalies observées à courte distance de sources (quelques mètres) lors de mesures d'oscillations de neutrinos de basses énergies (quelques MeV). SOX avait pour projet d'utiliser le détecteur de neutrinos solaire déjà existant Borexino, et d'observer un signal d'oscillation vers le stérile à l'intérieur même du volume actif du détecteur. La source radioactive de 5.5 PBq et positionnée à 8.5 m du centre du détecteur, émettrait des antineutrinos électroniques via la désintégration β du ¹⁴⁴Ce et du ¹⁴⁴Pr. Une des clés de l'observation de cette oscillation, est la connaissance précise de l'activité de la source. Une telle activité peut être déterminée en mesurant la chaleur dégagée par la source. C'est la raison pour laquelle l'INFN Genova et la TUM ont développé conjointement un calorimètre dédié. La chaleur dégagée par la radioactivité est alors captée par un échangeur puis transmise à un circuit d'eau étroitement contrôlé. Le calorimètre a été assemblé, optimisé puis étalonné avec succès. La perte de chaleur du circuit fut déterminée lors des mesures d'étalonnage grâce à un chauffage électrique. Des variations des conditions expérimentales et une isolation thermique sophistiquée ont permis d'opérer avec des pertes de chaleur négligeables. Il a ainsi été démontré que la puissance thermique de la source pouvait être estimée, en 5 jours seulement, avec une précision supérieure à 0,2%. Malheureusement, le programme SOX a dû être annulé. Le projet TRISTAN, quant à lui, tend à démontrer l'existence d'un neutrino stérile avec une masse de l'ordre du kilo-électronvolt (keV). Si le neutrino stérile à l'eV tente d'apporter une réponse aux différentes anomalies observées lors de mesures d'oscillation, le neutrino stérile au keV, en tant que potentiel candidat matière noire. Le projet TRISTAN cherche à mesurer l'empreinte de ce nouvel état de masse sur le spectre du tritium dans le cadre de l'expérience KATRIN. Cette dernière vise à déterminer la masse effective du neutrino (actif) en mesurant l'extrémité du spectre de tritium avec une excellente résolution et un faible taux de comptage. Une fois la mesure achevée, le détecteur de KATRIN sera modifié afin d'effectuer une mesure différentielle et intégrale de l'ensemble du spectre en tritium: c'est le projet TRISTAN. Le détecteur actuel sera remplacé par un nouveau détecteur de silicium à dérive (SDD) de 3500 pixels permettant une résolution de 3% à 6 keV et pouvant supporter un taux de comptage montant jusqu'à 10⁸ coups par seconde, activité maximum attendue. Un prototype a été testé avec succès et une première mesure de tritium a été réalisé au spectromètre de masse neutrino Troitsk afin d'étudier les erreurs systématiques et de développer des méthodes d'analyses pertinentes. Un premier ajustement cohérent du spectre tritium différentiel acquis lors de cette installation, a démontré la faisabilité du projet. TRISTAN lui-même est toujours en cours de développement mais les caractérisations du détecteur et les études de systématiques sont plus qu'encourageantes pour la poursuite du projet. La première investigation de neutrino stérile avec le détecteur de TRISTAN sur le site de KATRIN est prévue après la mesure de masse, en cours à Karlsruhe, aux alentours de 2024. / The work presented in this thesis is about the sterile neutrino search with the two experiments SOX and TRISTAN based on the β-decay. Sterile neutrinos are theoretically well motivated particles that do not participate in any fundamental interaction except for the gravitation. With the help of these particles one could elegantly explain the origin of the neutrino mass, dark matter and the matter-antimatter asymmetry in the universe. As sterile neutrinos can mix with the known active neutrinos, they could be discovered in laboratory searches. The SOX experiment was designed to search for a sterile neutrino with a mass in the eV-range. This particular mass range is motivated by several anomalous observations at short-baseline neutrino experiments that could be explained by an additional oscillation with a length in the order of meters that arises from an eV-scale sterile neutrino. For SOX it was planned to use the existing Borexino solar neutrino detector to search for an oscillation signal within the detector volume. The neutrinos are emitted from a 5.5 PBq electron-antineutrino source made of the β-decaying isotopes ¹⁴⁴Ce and ¹⁴⁴Pr, located at 8.5 m distance from the detector center. For the analysis of the signal it is crucial to know the source activity. This parameter is determined by measuring the decay heat of the source with a thermal calorimeter that was developed by TUM and INFN Genova. The decay heat is measured through the temperature increase of a well-defined water flow in a heat exchanger that surrounds the source. The calorimeter was assembled, optimized and characterized. Heat losses were determined through calibration measurements with an electrical heat source. Adjustable measurement conditions and an elaborate thermal insulation allowed an operation with negligible heat losses. It was proven that the power of a decaying source can be measured with <0.2% uncertainty in a single measurement that lasts ~5 days. Unfortunately the SOX experiment was canceled after a technological problem rendered the source production with the required activity and purity impossible. The TRISTAN project is an attempt to discover sterile neutrinos with masses in the order of keV. In contrast to eV-scale sterile neutrinos that are motivated by several anomalies observed in terrestrial experiments, the existence of sterile neutrinos with masses in the keV range could resolve cosmological and astrophysical issues, as they are dark matter candidates. The TRISTAN project is an extension of the KATRIN experiment to search for the signature of keV-scale sterile neutrinos in the tritium β-spectrum. KATRIN itself is attempting to determine the effective neutrino mass by measuring the end point of the tritium spectrum at low counting rates. The KATRIN setup will be modified after the neutrino mass measurements are finished to conduct a differential and integral measurement of the entire tritium spectrum. This project is called TRISTAN. The current detector will be replaced by a novel 3500-pixel silicon drift detector system that has an outstanding energy resolution of a few hundred eV and can handle rates up to 10⁸ counts per second as they occur when the entire spectrum is scanned. Prototype detectors were successfully tested and first tritium data was taken at the Troitsk ν-mass spectrometer to study systematic effects and develop analysis methods. A successful fit of the differential tritium spectrum proved the feasibility of this approach. TRISTAN itself is still at an early stage, but the detector development and systematic studies are well on track and delivered so far encouraging results. The sterile neutrino search is scheduled after the KATRIN neutrino mass program is finished in ~2024.

L'accélération de l'expansion de l'Univers est l'un des sujets majeurs de la cosmologie actuelle. Elle pourrait être due à une nouvelle composante, appelée énergie noire, qui représenterait 70% du bilan énergétique de l'Univers. Pour étudier sa nature à travers son équation d'état, on mesure une règle étalon fournie par les oscillations baryoniques acoustiques (BAO) à différentes valeurs de décalage vers le rouge. Cette technique a été utilisée avec succès pour la première fois en 2005 par le projet Sloan Digital Sky Survey (SDSS-II). Depuis, l'observation des BAO a été confirmée en 2012 par le projet BOSS (SDSS-III) puis eBOSS (SDSS-IV), à la fois avec des galaxies et des absorbeurs de la raie à 21 cm révélés dans des spectres de quasar. Notre groupe prépare la prochaine génération d'expériences BAO en participant à la construction du spectrographe du nouveau programme Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Ce projet va réaliser un sondage 3D de plusieurs dizaines de millions de galaxies et quasars avec le télescope Mayall de 4m en Arizona (USA). J'ai participé à la mise au point du spectrographe de DESI en collaboration avec notre partenaire industriel (WINLIGHT). J'étais aussi en charge de développer un banc optique dans le but de valider l'alignement des capteurs CCD montés dans les enceintes des cryostats. Des matrices de microlentilles sont utilisées pour projeter très précisément des grilles de spots sur les CCD. En fonction de la distortion observée des grilles, nous sommes capables de déterminer la position des CCD. En parallèle, j'ai développé des algorithmes pour la sélection des quasars cibles, les objets les plus distants qui seront observés par DESI, basée sur leurs propriétés photométriques en exploitant des techniques d'apprentissage supervisé. / The accelerating expansion of the universe is one of the main topics of modern cosmology. It may stem from a new component, so-called dark energy, which would make up 70% of the energy content of the universe. To study its nature through its equation of state, one can measure a standard ruler given by baryonic acoustic oscillations (BAO) at various redshifts or for different slices of the universe. This approach was used successfully for the first time in 2005 by the Sloan Digital Sky Survey (SDSS-II) project. Then, the BAO signal was confirmed in 2012 by the BOSS project (SDSS-III) and then by the eBOSS project (SDSS-IV), both with galaxies and HI absorbers revealed in quasar spectra. Our group is preparing the next generation of BAO experiments by taking part in building the spectrograph of the new Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) program. This project will perform a 3D survey of several tens of millions of galaxies and quasars with the 4-meter Mayall telescope in Arizona (USA). I participated in the adjustments of the spectrograph of DESI in collaboration with our industrial partner (WINLIGHT). I was also in charge of developing an optical bench in order to check the alignment of the CCD sensors mounted within the crysotat vessels. Arrays of microlens are used to project very precisely grids of spots on the CCDs. We are able to infer the position of the CCDs according to the observed distortion of the grids of spots. In parallel, I developped algorithms for the selection of quasar candidates, the more distant objects that will be observed by DESI, based on their photometry properties by making use of machine learning tools.

La présente étude avait pour but de développer une stratégie de séchage pour l'équarri 2x2 d'épinette noire provenant de la cime de l'arbre en vue de sa transformation en produits à valeur ajoutée. La teneur en humidité (H) cible était de 10%, avec 90% du chargement entre 8 et 12% H. Le temps de séchage, le retrait dimensionnel, le niveau de gauchissement, la présence de gerces et de fentes et les contraintes de séchage résiduelles de séchage furent les principaux critères d'évaluation de la qualité du séchage. Un dispositif factoriel à trois variables, deux niveaux et sans répétitions fut utilisé; soit huit essais de séchage au total. Les facteurs étudiés furent le procédé (le séchage à moyenne température (MT) et le séchage à température élevée (TE)), la durée de la période d'équilibrage (5 h et 15 h) et le niveau de lestage (82,5 et 165 lb/pi2 (3,95 et 7,90 kN/m2)). L'effet du pré-rabotage fut aussi étudié mais de façon emboîtée avec les autres facteurs. Deux essais supplémentaires à haute température (HT) ont complété l'étude. La stratégie de séchage proposée dans cette étude démontre qu'il est possible de sécher l'équarri 2x2 d'épinette noire à 10% H avec une fourchette de teneurs en humidité finales variant entre 8 et 12% pour 90% du chargement. Le temps de séchage, pour une durée d'équilibrage de 15 h, fut en moyenne de 105,5 h, 87 h et 63 h respectivement pour les procédé MT, TE et HT. Un effet du procédé de séchage et du niveau de lestage fut clairement observé sur le gauchissement après séchage et rabotage. Le procédé TE a donné le plus faible niveau de déclassement du bois, mais cela au niveau du lestage le plus élevé seulement, indiquant par là que même à température élevée, le lestage doit atteindre un seuil minimal pour être efficace. L'effet du niveau de lestage s'est aussi manifesté sur le gauchissement après refendage en largeur et en épaisseur, en faveur du procédé TE. Un seul des deux essais à HT a donné des résultats comparables aux essais à TE, le second essai ayant montré un niveau de torsion anormalement élevé. Les trois procédés étudiés ont conduit à des contraintes résiduelles de séchage très faibles dans le plan transversal mais le procédé TE a montré les meilleurs résultats pour les contraintes résiduelles en direction longitudinale. Finalement, les gerces internes furent quasiment absentes alors que les gerces externes de surface et de bout furent observées sur plus de 80% des débits. Dans la plupart des cas, les gerces externes étaient cependant déjà visibles avant séchage.

Les modèles de défilement (variation en diamètre de la tige) et de branchaison (variation du diamètre des branches) sont utiles pour évaluer le rendement en produits finis en optimisation du sciage. Dans cette étude, chaque équation a été calibrée avec des données provenant d’études antérieures sur la biomasse et la morphologie de la cime de l’épinette noire. Les paramètres de chaque équation ont été estimés par régression linéaire mixte avec une structure d’erreur autorégressive continue de premier ordre. L’équation de défilement résultante convient à un large gradient de peuplements et de conditions environnementales. Les équations de branchaison obtenues décrivent correctement le patron paraboloïde du diamètre maximum et moyen des branches à partir de la longueur de cime et du diamètre de l'arbre. Une équation supplémentaire basée sur le diamètre de l’arbre et l’indice de qualité de station a été développée pour prédire la hauteur de l’arbre, variable essentielle mais pas toujours mesurée dans les inventaires réguliers. / Stem taper (variation of stem profile) and branchiness (variation of branch basal diameter) equations are useful in evaluating the value of lumber recovery through sawing optimization. In this study, taper and branchiness equations were calibrated for black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) using data derived from past biomass and crown morphology studies. Equation parameters were estimated by a linear mixed effect method employing a first-order continuous autoregressive error process. The resultant stem taper equation captured variation across a wide range of stand and environmental conditions. Similarly, using tree diameter at breast height (Dbh) and crown length as explanatory variables, the resultant branchiness equations enabled the prediction of the (1) largest branch diameter per tree, and (2) mean branch diameter per tree. Tree height measurements are not always available in common forest inventory data, but are essential to taper and branchiness prediction. Consequently, an additional equation to predict tree height was also developed, based on Dbh and site index.

Ce travail de recherche avait un double objectif. D’abord, optimiser la proportion et la granulométrie (forme, dimensions, distribution) des particules d’écorce non extraite et extraite pour la production de panneaux de particules dont les propriétés physiques et mécaniques respectent les exigences des normes en vigueur. Ensuite, mettre en évidence les effets du traitement à l’eau chaude des écorces sur le système constitué des particules d’écorce et de l’adhésif utilisé (phénol-formaldéhyde) afin de déterminer son impact sur les propriétés physiques et mécaniques des panneaux. Les écorces fraîches d’épinette noire (Picea mariana (Mill.)) et de peuplier faux-tremble (Populus tremuloides (Michx.)) provenant d’écorceuses d’usines de transformation du bois ont été collectées, traitées (extraites) à l’eau chaude ou non, séchées et broyées. Les particules obtenues ont été tamisées et séparées en quatre classes de granulométrie : une pour les couches couvrantes (0,2-1,5 mm), et trois autres (fine : 1,5-2,6 mm ; moyenne : 2,6-5,0 mm et grossière : 5,0-7,0 mm) pour les couches médianes. Ces particules d’écorce ont été utilisées seules ou mélangées à des particules de bois obtenues d’usines de panneaux pour fabriquer des panneaux de particules de masse volumique cible 800 kg/m3 et contenant 50 et 100% d’écorce. Les propriétés physiques et mécaniques des panneaux fabriqués comme le module d’élasticité (MOE), le module de rupture (MOR), la cohésion interne (CI), la dureté Janka (DJ), le gonflement en épaisseur (GE) et la dilatation linéaire (DL) ont été déterminées et comparées d’une part entre elles et d’autre part à celles de panneaux témoins constitués de 100% de particules de bois. D’après les résultats, les propriétés mécaniques des panneaux de particules diminuent avec l’augmentation de la proportion d’écorce non extraite et extraite d’épinette noire et de peuplier faux-tremble. Parallèlement, il y a une augmentation légère du GE et substantielle de la DL. L’influence de la granulométrie des particules sur les panneaux a été davantage observée au niveau de la cohésion interne. Ainsi, la cohésion interne des panneaux contenant 50% d’écorce diminue lorsque la taille des particules d’écorce augmente. Pour les autres propriétés, ce facteur est observé surtout dans le cas des panneaux à 100% d’écorce. Les panneaux de particules ayant 50% d’écorce d’épinette noire ont obtenu les valeurs les plus élevées de MOE, MOR, CI et les moins élevées de DL. Ces valeurs étaient respectivement 12, 37, 54% moins élevées et 45% plus élevées que celles des panneaux témoins. Les panneaux d’écorce de peuplier faux-tremble ont obtenu les valeurs de gonflement en épaisseur les moins élevées. Tous les panneaux comportant 50% d’écorce non extraite d’épinette noire et de peuplier faux-tremble ont respecté les exigences de la norme ANSI A208.1-1999 pour les panneaux de particules à moyenne densité à usage commercial (M-1) et de sous-plancher (PBU) en ce qui concerne le MOE, MOR, CI et DJ. Le traitement (ou l’extraction) à l’eau chaude des écorces a affecté leurs propriétés physico-chimiques en diminuant leur mouillabilité, leur acidité et la quantité de polyphénols susceptibles de réagir avec le formaldéhyde. On a observé une détérioration des propriétés physiques et mécaniques des panneaux de particules fabriqués avec les écorces extraites à l’exception de la dureté. / This study aims at optimizing bark content and particle geometry in order to produce bark particleboards that can meet the usual performances required by the standard. Specific objectives were 1) to determine the effects of unextracted and extracted bark content, and particle geometry (shape, size and distribution) on the physical and mechanical properties of particleboard made from black spruce and trembling aspen bark; 2) to highlight the effects of hot water treatment of bark on the bark particles/PF adhesive system as well as its impact on the physical and mechanical properties of particleboard made from black spruce and trembling aspen bark. Fresh black spruce (Picea mariana (Mill.)) and trembling aspen (Populus tremuloides (Michx.)) bark was collected from the debarking units of wood processing plants, treated (extracted) with hot water or not, dried, crushed in a hammer mill and sieved in four groups. The first group with particle size of 0.2-1.5 mm was used for the surface layer. The three other groups called fine, medium and coarse of particle size 1.5-2.6 mm, 2.6-5.0 mm and 5.0-7.0 mm. Wood particles were added to the bark particles to produce mixed wood bark particleboards. Particleboards of different bark content (50 and 100%), with a target density of 800 kg/m3 were manufactured and their mechanical and physical properties including the modulus of elasticity (MOE), modulus of rupture (MOR), internal bond (IB), Janka hardness (HJ), thickness swelling (TS), and linear expansion (LE) investigated and compared to a control made of 100% wood particles. The results showed that, while the mechanical properties of the particleboard made from black spruce and trembling aspen bark decreased with increasing bark content, the linear expansion (LE) increased and the thickness swelling (TS) increased slightly. The effect of particle size was observed mostly on the internal bond (IB). In spite of the low effective bark ratio of the coarse particles, the IB of the boards often decreased with increasing bark particle size. For the other properties, the boards made of 100% bark seem to be more affected by the particle geometry than those made of 50% bark. Particleboard made from 50% black spruce bark showed the highest MOE, MOR, IB and the lowest LE with values 12, 37, 54% lower and 45% higher than the control, respectively. Particleboard made from trembling aspen bark showed the lowest TS. The MOE, MOR, IB and HJ of boards made from 50% unextracted black spruce and trembling aspen bark met the requirements for commercial (M-1) and underlayment (PBU) panels of the ANSI A208.1-1999 standard. Hot water treatment affects the physical and chemical properties of the bark by decreasing the hydrophilic properties, the acidity and the amount of condensable polyphenols able to react with formaldehyde. A detrimental effect was noticed on all the physical and mechanical properties of particleboards made from extracted bark except for the Janka hardness where no significant decrease was found.

Cette étude vise à définir la répartition verticale des larves de longicornes dans le pin gris et l’épinette noire tués par le passage du feu en forêt boréale. L’étude vise également à déterminer la préférence d’oviposition du longicorne noir en fonction de différents hôtes (brûlé vs non-brûlé et épinette noire vs pin gris). La convenance de l'hôte a également été estimée afin de déterminer si les femelles du longicorne noir font des choix optimaux permettant de maximiser le développement de leur progéniture. Nos résultats ont démontré que les trois longicornes les plus abondants étaient spatialement et verticalement ségrégés parmi les deux essences forestières et selon la sévérité du feu. Pour ce qui concerne la préférence d’oviposition, les femelles du longicorne noir n’ont montré aucune préférence entre l'épinette noire brûlée et non brûlé, les deux hôtes étaient également convenables. Par contre, les femelles ont pondu davantage d'œufs sur l'épinette noire brûlée comparativement au pin gris brûlé, mais la convenance des hôtes n'était pas statistiquement différente. Cependant, les résultats suggèrent un développement larvaire plus rapide sur l'épinette noire. / The aim of this study was to define the vertical distribution of longhorned beetle larvae in jack pine and black spruce killed by wildfire in the boreal forest. This study also aimed to determine oviposition preferences of whitespotted sawyer female on hosts. Host suitability was also estimated in order to determine if whitespotted sawyer females make optimal choice maximising larval fitness. Our results showed that the three most abundant longhorned beetle species were spatially and vertically segregated among both tree species and across a burn severity gradient. In laboratory experiments, females of the whitespotted sawyer showed no preference between burned and unburned black spruce boles that were also equally suitable. However, females laid more eggs on burned black spruce compared to burned jack pine, but host suitability was not statistically different. However, results suggest a faster larval development for the black spruce.

Dans un contexte de réduction de la possibilité forestière, les bois morts secs et sains (BMSS) (arbres récemment morts par mortalité isolée ou par trouées) peuvent représenter une occasion intéressante d’augmenter les volumes d’attribution aux industries forestières québécoises. En contrepartie, il importe de tenir compte de la présence de caries du bois dans les approvisionnements, puisqu’elles peuvent engendrer d’importantes pertes à l’usine de sciage. L’objectif principal de ce projet de doctorat était de quantifier et de mesurer l’impact des phénomènes de mortalité et de dégradation des arbres pour le territoire boréal de l’est du Québec. Les volumes de bois carié et de BMSS en fonction du temps écoulé depuis le dernier feu ont été mesurés dans deux chronoséquences après feu. Afin d’identifier les BMSS en forêt, deux systèmes de classification visuelle exprimant l’état de dégradation des tiges ont été utilisés (Hunter 1990 et MRNFQ 2005). Nos résultats ont démontré que le volume de carie à l’échelle du peuplement augmente durant les premiers 150 ans suivant le passage du feu et tend ensuite à se stabiliser. À l’opposé, le volume des BMSS diminue rapidement après le passage du feu pour ensuite augmenter de façon graduelle à partir de 200 ans après feu. L’abattage de 162 épinettes noires (Picea mariana (Mill.) BSP) nous a permis de comparer différentes caractéristiques des sciages de BMSS à ceux provenant d’arbres vivants. Nos résultats indiquent que la valeur monétaire des arbres diminue avec l’avancement de la dégradation des arbres sur pied. Les résultats des tests en flexion longitudinale statique pratiqués sur 343 pièces de bois ont démontré que les sciages issus des BMSS étaient moins résistants à la rupture que ceux provenant d’arbres vivants. La teneur en humidité des copeaux des BMSS était significativement inférieure à celle des copeaux d’arbres vivants, alors que la distribution des dimensions de copeaux était similaire entre les deux types d’arbre. La perte de fibre à l’écorçage était significativement plus élevée chez les arbres dont l’état de dégradation était plus avancé. De manière générale, nos résultats indiquent que les vieilles forêts boréales de l’Est du Québec contiennent une large proportion de BMSS qui peuvent représenter une source adéquate d’approvisionnement en autant qu’elles demeurent à un stade de dégradation peu avancée. / In a context of decreasing annual allowable cut, the use of dead and sound wood (DSW) trees (trees that have recently died through isolated mortality or group mortality) may represent an interesting opportunity to increase the volumes supplied to the Quebec forest industries. Conversely, it is important to account for the presence of wood decay in wood supplies, as it may cause significant losses at the sawmill. The main objective of this project was to quantify and measure the impact of the processes of tree mortality and degradation in the Eastern boreal area of Quebec. Decay and DSW volumes were measured in two chronosequences of time since fire. In order to identify DSW trees in the forest, two systems of visual classification based on tree degradation were used (Hunter 1990 et MRNFQ 2005). Our results showed that wood decay volume measured at the stand level increased during the first 150 years following fire and then stabilized. The volume of DSW showed the opposite trend, with a rapid decrease after fire and followed by a gradual increase from 200 years after fire. The felling of 162 black spruce trees (Picea mariana (Mill.) BSP) allowed us to compare different characteristics of DSW with those of live trees according to a sawmill study. Our results indicated that the monetary value of trees decreased with increasing state of tree degradation. Results from bending tests performed on 343 pieces showed that lumber pieces from DSW trees are less resistant to rupture than live trees. The moisture contents of wood chips from DSW were significantly lower than those of live trees, while chips size distributions were similar between the two types of wood. The loss of wood fiber at the debarking stage was significantly higher in trees with a more advanced state of tree degradation. In general, our results showed that the old-growth forests of the Eastern boreal forest of Quebec contain a significant proportion of DSW trees, which may represent an adequate source of wood supply if they remain at an early stage of degradation.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / La saison et la sévérité des feux récents ont été étudiées au sein de la pessière noire à mousses du Québec afin de déterminer leur influence sur la régénération de l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.). Pour ce faire, 13 peuplements brûlés au cours des vingt dernières années au printemps ou en été ont été étudiés. Deux indicateurs écologiques ont été utilisés pour caractériser la sévérité des feux récents, soit l'épaisseur de la matière organique résiduelle et le recouvrement des espèces végétales. Un inventaire exhaustif de la régénération de l'épinette noire, sur une superficie totale de 500 m² par site, a également été réalisé dans chacun des sites en prenant soin de prélever toutes les plantules et de noter la nature du lit de germination dans lequel elles s'étaient établies. Que le feu ait lieu au printemps ou en été, le sol de tous les peuplements brûlés est couvert d'une épaisse couche de matière organique résiduelle. La matière organique noircie et les éricacées, indices du passage d'un feu léger, abondent dans tous les sites alors que les mousses et le sol minéral nu, qui indiquent le passage d'un feu sévère, couvrent une surface minime. Les deux indicateurs écologiques utilisés dans cette étude suggèrent que tous les feux étudiés ont été légers. La matière organique noircie étant peu favorable à la germination des graines et à la survie des plantules, la régénération de l'épinette noire est déficiente dans la majorité des sites étudiés. Ainsi, ce travail appuie l'hypothèse énoncée par Girard et collaborateurs (2009) selon laquelle les feux légers contribueraient à l'ouverture de la forêt et, ultimement, à l'expansion de la pessière à lichens au coeur de la forêt boréale fermée du Québec.

L’épidémie de la tordeuse des bourgeons de l’épinette (TBE) ayant débuté en 2006 au Québec a désormais affecté plus de 7 million d’hectares. Bien que l’abondance et la vigueur de la régénération préétablie soient des facteurs de haute importance concernant la composition et la productivité futures des forêts, très peu d’études ont ciblé la façon dont celles-ci sont affectées par la TBE. La coupe de récupération post-TBE deviendra un enjeu économique majeur en zone boréale et la réduction de son impact passe par une compréhension des processus écologiques affectés par l’épidémie en cours. La présente étude vise à approfondir les connaissances de l’impact d’une épidémie de la TBE et de la coupe de récupération post-TBE sur la défoliation subie par la régénération préétablie de peuplements mixtes de sapin baumier et d’épinette noire. Les objectifs spécifiques sont d’abord d’évaluer l’effet de la hauteur et de l’espèce des tiges de régénération, ainsi que de la composition du peuplement, sur la défoliation subie par la régénération préétablie. Ensuite, d’évaluer l’effet de la coupe de récupération sur cette défoliation. Les résultats démontrent que la hauteur, l’espèce, la composition du peuplement et la coupe de récupération affectent toutes significativement la défoliation subie par la régénération. Les individus plus grands, les tiges de sapin baumier et toutes les tiges se trouvant dans des sapinières subissent davantage de défoliation. La défoliation des tiges d’épinette noire dans les pessières était radicalement plus élevée dans les sites récupérés comparativement aux sites naturels, ce qui pourrait influencer la composition future de ces peuplements. Davantage d’études long-terme sont nécessaires afin de mieux comprendre la dynamique sous la canopée durant une épidémie de la TBE, en particulier dans des peuplements dominés par l’épinette noire, ce qui permettrait une meilleure gestion écosystémique de nos forêts et une diminution leur susceptibilité à la TBE. / Since 2006, the area defoliated by the spruce budworm (SBW) in Quebec has doubled almost every year, and it has now affected more than 7 million hectares. Although advance regeneration abundance and vigor are critical factors determining future forest composition and productivity, very few studies have focused on how they are affected by a SBW outbreak. In the years to come, post-SBW salvage logging will become a major economic issue in boreal forests and reducing its impact involves an understanding of the ecological processes affected by the outbreak in progress. This study aims to determine the impact of SBW outbreaks and of post-outbreak salvage logging on the defoliation sustained by advance regeneration in mixed stands of balsam fir and black spruce. The specific objectives were, first, to assess the effect of regeneration height and species (balsam fir or black spruce), as well as canopy composition, on the defoliation of advance regeneration. Second, to evaluate whether the defoliation sustained by advance regeneration is greater in salvage logged sites or in natural stands of different compositions. Results showed that height and species of regeneration, canopy composition and salvage logging all significantly affected defoliation. Taller advance regeneration, balsam fir advance regeneration, and all regenerating stems in fir-dominated stands sustained more defoliation. Defoliation sustained by black spruce regeneration was much greater in post-outbreak harvested stands than in the understory of natural sites. Harvesting stands with an important component of black spruce regeneration could potentially reduce the future abundance of black spruce, the preferred species for harvesting. Long-term studies are needed to better understand the dynamics in the regeneration layer during a SBW outbreak, particularly in spruce-dominated stands, to conduct better ecosystem-based management and to help reduce the overall susceptibility of our forests.

Neuf palses boisées ont été étudiées dans la région de la rivière Boniface, Québec nordique (57°45'N; 76°20'O). L'analyse dendroécologique des épinettes noires (Picea mariana (Mill.) BSP.) et la radiodatation de la tourbe de surface et de la matière organique enfouie ont permis de décrire la structure des peuplements d'épinettes des palses boisées et de déterminer l'époque de formation de ces palses. Les palses boisées de la région d'étude sont couvertes par deux types de peuplement d'épinettes noires, soit les peuplements arborescents denses et les peuplements arbustifs ouverts. Chez les palses possédant un couvert arborescent dense, des couvertures nivales moyennes allant jusqu'à plus d'un mètre d'épaisseur ont été inférées à l'aide de la morphologie des tiges et du feuillage des épinettes noires. Il semble donc que le pergélisol couvert d'une forêt relativement dense peut se maintenir sous plus d'un mètre de neige. Deux types de palses possédant un peuplement arborescent dense ont été répertoriés, soit celles couvertes d'un peuplement ancien et celles couvertes d'un peuplement moins ancien. Les palses boisées étudiées se sont formées au cours de deux périodes différentes relativement sèches et froides. Les plus anciennes se sont développées entre les années 750 et 1000 ap. J.-C, alors que les plus récentes se sont principalement soulevées au cours du XVIe siècle (début du Petit Âge Glaciaire). À l'intérieur de ces deux périodes de formation, des palses à peuplement arborescent dense et des palses à peuplement arbustif ouvert se sont formées. Parmi les palses couvertes d'un peuplement arborescent dense, celles avec un couvert ancien se sont formées au cours de la première période alors que celles avec un couvert plus récent se sont formées au cours du Petit Age Glaciaire. L'époque de formation, le climat, la présence de forêt à proximité et le degré d'exposition des palses boisées semblent être les principaux facteurs ayant influencé la physionomie des peuplements forestiers qui les occupent.