Un modèle intégrant des guides de gestion de la densité décrit l'«effet de compétition-densité» étant l'effet négatif du nombre d'arbres (densité) sur le volume moyen V . Pour les peuplements naturels d'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) au Québec, Tremblay et collab. (2000) constatent que le modèle simple d'Ando (1968) manque de précision. L'ajout du coefficient de distribution, défini comme le taux d'occupation des cellules subdivisant une placette échantillon en autant de cellules qu'il s'y trouvent d'arbres, a significativement amélioré un modèle simplifié de l'effet de compétition-densité (critère d'information d'Akaike) pour 63 placettes échantillons situées dans les régions Saguenay{Lac-St-Jean et Côte-Nord. Un faible CD, indicateur d'une dispersion spatiale en bouquets des arbres, a un effet négatif sur le V . En utilisant 8197 placettes échantillons du ministère des Ressources naturelles, nous avons significativement amélioré (critère d'information bayesien) le modèle simple d'Ando (1968) par l'ajout simultané de (1.a) l'indicateur de distribution diamétrale «RD4», qui est le rapport entre le diamètre moyen quadratique et le diamètre dominant, (1.b) W, qui est de 1 dans les sous-domaines bioclimatiques de l'ouest, et de 0 dans ceux de l'est et (1.c) RE2, qui est de 1 pour la végétation potentielle RE2 et de 0 pour l'autre végétation potentielle (RE3). Avec une racine d'erreur quadratique moyenne (RMSE) de 1,055 et un coeffiction de déterminantion (R2) de 0,936, nous avons obtenu une véritable amélioration de la précision du modèle réduit (RMSE = 1; 369 et R2 = 0; 787), tout en n'utilisant que des variables qui sont à la fois faciles à mesurer sur le terrain et qui se prêtent bien, en plus, à être utilisees dans les autres modèles composants d'un guide de gestion de la densité. Le modèle complétée par (2) la classe de pourcentage de couverture est également significativement meilleur (critère d'information bayesien) et plus précis (RMSE = 1; 303 et R2 = 0; 81) que le modèle réduit.

L’effet du climat sur la croissance de la végétation est depuis longtemps un fait acquis. Les changements climatiques globaux ont entrainé une augmentation des efforts de recherche sur l’impact de ces changements en milieux naturels, à la fois en termes de distribution et d’abondance des espèces, mais également à travers l’étude des rendements des espèces commerciales. La présente étude vise à déterminer, à travers l'utilisation de relevés dendrochronologiques, les effets de variables climatiques sur la croissance de l'épinette noire et du sapin baumier à l'échelle de la forêt boréale du Québec. Le but est d’identifier les principaux modificateurs climatiques responsables de la croissance des peuplements boréaux en fonction de leur âge et de leur localisation. Se focalisant sur un modèle non-linéaire des moindres carrés incorporant les modificateurs climatiques et un modificateur d’âge, la modélisation de la croissance en surface terrière en fonction de ces critères a permis de détecter des différences entre le sapin baumier et l’épinette noire. Les résultats montrent que les deux espèces réagissent surtout à la longueur de la saison de croissance et aux températures estivales maximales. L’épinette noire semble également plus sensible aux conditions de sécheresse. Les modèles basés sur l’âge ainsi que sur la localisation le long d’un gradient nord-sud révèlent quelques différences, notamment concernant la réaction plus prononcée des jeunes peuplements au climat, en particulier aux températures, tandis que les vieux peuplements sont sensibles au rayonnement solaire. L’étude démontre tout de même une relative indépendance de l’épinette vis-à-vis du gradient latitudinal, à l’inverse du sapin. Les résultats permettent de discuter des modifications de productivité de ces espèces liées à l’allongement de la saison de croissance (gain pour les deux essences) et aux températures croissantes en conjonction avec les précipitations (perte due à la sécheresse pour l’épinette), dans un contexte de changements climatiques. / Climate influence on plant growth is a long-known fact. Global changes have driven research efforts forward to assess their impact on natural ecosystems, both in terms of species distribution and abundance, but also through commercial species yield studies. This study aims at determining the effect of climatic variables on the growth of black spruce and balsam fir in the Eastern Canadian boreal forest, through the use of dendrochronological data. It will then be possible to identify the main climatic modifiers involved in the growth of boreal stands, depending on their age and location. Focusing on a nonlinear least squares model including climatic and age modifiers, basal area growth modelling detected differences between balsam fir and black spruce. The results indicate that both species respond primarily to the length of the growing season and to maximum summer temperatures. Black spruce also seems to be more sensitive to drought. Models based on age and location along a north-south gradient highlighted a few differences, particularly regarding the greater response of young stands to climate, specifically to temperatures, as well as the old stands response to solar radiations. Contrary to balsam fir, the results revealed a relative independence of black spruce to the latitudinal gradient. These results are discussed in a context of climate change, particularly in regards of the productivity of both species through the lengthening of the growing season (higher yield for both species) and the increasing temperatures in conjunction with changes in the rainfall patterns (lower yield due to possible droughts for spruce).

Les objectifs étaient d’évaluer l’impact de l’origine du peuplement sur la qualité des sciages, le rendement MSR et les propriétés mécaniques du bois d’épinette noire et de décrire la variabilité des propriétés mécaniques et physiques à tous les niveaux de structuration de la variance. Les résultats indiquent qu’un pourcentage semblable des pièces se trouve dans les classes de qualité No.2 ou meilleures dans les peuplements originaires de coupes, mais ce pourcentage est de 20% inférieur au peuplement originaire de feu. Les peuplements originaires de coupes ont un rendement MSR similaire à ceux des peuplements naturels, mais le peuplement issu de coupe partielle a plus de sciages dans les classes MSR inférieures à cause de ses propriétés mécaniques inférieures. Pour les propriétés considérées, la variabilité inter-peuplement est inférieure à la variabilité intra-peuplement. À l’intérieur des peuplements, la variance inter-arbre du MOE et MOR est inférieure à la variance intra-arbre. Les peuplements à structure plus irrégulière, i.e. avec des distributions en DHP plus importantes ont la variation inter-arbre des propriétés mécaniques plus importante que les autres peuplements. / The objectives of this project were to evaluate the effects of stand origin on lumber grade yield, MSR yield and bending properties and to describe the variability of wood mechanical and physical properties at different hierarchical levels in black spruce. The results indicate that a similar percentage of lumber pieces are graded as No.2 and better in logged stands, but this percentage is 20% lower than in burned stand. The MSR grades yield in logged stands is similar to that from natural stands but partial-cut origin stand has less lumber in superior MSR class due to lower bending properties. For all properties studied the between stands variance is much less important than within stand variance. Moreover, inter-tree variance component of MOE and MOR are lower than intra-tree variance. The stands that showed a more important DBH variance and asymmetrical competition present more important inter-tree variance in wood mechanical properties.

Ce travail de recherche avait comme objectif général d'évaluer la taille des pores des parois cellulaires de trois espèces canadiennes à l'aide de deux méthodes expérimentales. L'érable à sucre, le bouleau jaune, et l'épinette noire constituaient les trois espèces. La thermoporosimétrie (DSC ; differential scanning calorimetry) et la porosimétrie au mercure (MIP ; mercury intrusion porosimetry) ont été utilisées. L'ensemble des échantillons fut prélevé à partir des tranches de bois d'épaisseur d'environ 0,5 mm. Nous avons en DSC, observé la présence d'un pic (pic I) à de très basses températures et celle de deux autres pics (pics II et III) à des températures autour de 0 °C. La différence au niveau de l'ultrastructure des parois cellulaires, pourraient expliquer les différences significatives observées pour le pic I d'une part entre l'érable à sucre versus le bouleau jaune et d'autre part entre ce dernier versus l'épinette noire. La présence de différentes quantités d'extractibles associés à l'eau liquide dans les lumens, pourrait expliquer les différences significatives observées pour le pic II entre les trois espèces et pour le pour III, entre l'épinette noire versus chaque feuillu. Les pores apparents des parois cellulaires des trois espèces dont le diamètre moyen, calculé à l'aide de l'équation de Gibbs-Thomson, variait entre 1,27 et 1,61 nm. Des différences significatives ont été observées pour cette variable entre les deux feuillus et entre l'érable à sucre versus l'épinette noire. Celles-ci, seraient attribuées à une différence d'ultrastructure des parois cellulaires des trois espèces. Les résultats obtenus à l'aide de la méthode de MIP, ont montré que la pénétration du mercure dans la structure poreuse des trois espèces a été incomplète et que les pores des parois cellulaires des deux feuillus ont été atteints par le mercure, ce qui ne fut pas le cas pour le résineux. Nous avons également constaté à partir des résultats de MIP, que le diamètre des pores des parois cellulaires de l'érable à sucre serait plus grand que celui des pores dans les parois cellulaires du bouleau jaune et de l'épinette noire.

Une gélivasque est une dépression topographique de faible dimension dépourvue de couvert arborescent à l'intérieur d'un environnement forestier au sein de la forêt boréale. Sa frontière est une limite d'arbre altitudinale inversée. L'absence de couvert arborescent est la conséquence de la récurrence des gels radiatifs pendant toute la saison de croissance. Cette étude a pour but de caractériser le phénomène des gélivasques en fonction de la latitude, entre 47°30' et 57° 15' N et entre 70° et 72° O au Québec. La longueur de la saison de croissance varie avec la latitude. Nous supposons qu'une saison de croissance plus longue comprendra un plus grand nombre de gels radiatifs. Cette augmentation du nombre de gels dans les gélivasques dans la partie méridionale de la forêt boréale aurait un impact négatif sur la capacité de colonisation des gélivasques par les arbres dont l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.). À la faveur d'une saison de croissance plus longue, la fréquence des cernes de gel augmenterait et l'établissement et la croissance en hauteur diminuerait. La colonisation serait plus difficile dans les gélivasques dans la partie méridionale. Par conséquent les gélivasques seraient plus abondantes dans le sud de l'aire d'étude. Une analyse de photographies aériennes a permis de mettre en évidence que la répartition et l'abondance des gélivasques n'est pas fonction de la latitude mais seraient plutôt étroitement reliées à la forêt ouverte. L'analyse dendrochronologique de l'épinette noire colonisant les gélivasques et leurs alentours dans 14 sites différents a permis de mettre en évidence une légère augmentation des cernes de gel dans le sud de l'aire d'étude. On observe également dans les gélivasques de la partie méridionale de la région d'étude une plus grande fréquence d'apparition de thûfurs, formes périglaciaires créées par la géliturbation. Ils sont, avec les cernes de gel, un indice confirmant l'influence d'un plus grand nombre de gel radiatifs dans le sud de l'aire d'étude, là où la saison de croissance est plus longue. Aucune tendance latitudinale n'a été mise en évidence en ce qui concerne les taux de croissance en hauteur et les chronologies d'établissement de l'épinette noire dans les gélivasques. Peu importe l'âge du peuplement adjacent et la latitude, l'établissement de l'épinette noire dans les gélivasques débute toujours après 1933 et cesse au cours des années 1990-2000. La confection d'une chronologie de cernes de gel a permis de mettre en évidence que les années 1990 et 2000 ont été marquées, comparativement aux années 1970 et 1980, par un grand nombre de gels, synchronisés dans toute l'aire d'étude. Des conditions favorables à l'épinette noire ont permis son établissement dans les gélivasques au cours de la seconde moitié du 20e siècle. Les gélivasques peuvent se maintenir dans le temps mais elles sont sensibles aux fluctuations des conditions climatiques.

L’épinette noire Picea mariana est une essence abondamment exploitée au Québec pour la qualité de son bois de charpente. Sa transformation par les scieries génère, en conséquence, d’énormes volumes d’écorces résiduelles. Dans un objectif de transformation de la ressource et de conception de produits et systèmes innovants, ce projet de doctorat a permis de développer un procédé de conversion de la biomasse forestière pour la valorisation complète de l’écorce de l’épinette noire, en utilisant des solvants respectueux de l’environnement. Ce procédé intègre deux types d’extractions différentes : l’hydrodistillation et l’extraction à l’eau chaude. Ainsi il produit simultanément trois extraits naturels, l’huile essentielle et l’hydrolat capturant la fragrance de l’épinette et l’extrait aqueux brut riche en polyphénols antioxydants. L’élucidation de la composition chimique de l’huile essentielle et de l’hydrolat d’écorce de l’épinette noire a mis en évidence plus de cinquante composés volatils et aromatiques appartenant à la famille des terpénoïdes. De plus, la fragrance de l’huile essentielle est très différente de celle produite industriellement à partir des aiguilles. Elle pourrait ainsi constituer un nouveau produit pour les secteurs de la parfumerie et des arômes. L’extrait brut aqueux, quant à lui, est riche en polyphénols antioxydants, en tanins et en sucres. Les composés phénoliques de faibles masses moléculaires appartiennent majoritairement à la famille des stilbènes dont les trans-isorhapontine, trans-resvératrol, trans-picéide et transastringine. Deux nouvelles molécules ont également été découvertes dans cet extrait : deux stéréoisomères de stilbènes, appelés picéasides O et P. Dans le but de récupérer ces molécules d’intérêt en plus grande quantité, une optimisation de l’extraction aqueuse a été réalisée pour établir les meilleurs paramètres d’extraction. La température 80 °C et le ratio écorce/eau 50 mg/mL ont été déterminés comme étant les paramètres les plus efficaces pour enrichir l’extrait aqueux en polyphénols d’intérêt, grâce à une approche statistique impliquant la chimiométrie. Ainsi, trois produits à haute valeur ajoutée sont disponibles à partir de l’écorce de l’épinette noire. Mais le plus pertinent au niveau industriel, c’est qu’ils peuvent être extraits simultanément via le procédé intégré dont le développement a permis de valider les rendements et les compositions chimiques tout en garantissant la disponibilité des écorces résiduelles pour la combustion. Ce projet de doctorat permet d’offrir une solution de gestion efficace des coproduits de transformation du bois par le biais d’un procédé vert produisant trois produits naturels à haute valeur ajoutée. Les extraits riches en polyphénols constitueraient de nouveaux ingrédients naturels potentiels pour les secteurs cosmétiques et de santé nutrition, en tant qu’actifs pour la peau ou compléments alimentaires antioxydants. De plus, les molécules d’intérêt thérapeutique comme le resvératrol et ses dérivés identifiés dans l’extrait aqueux seraient de bons candidats pour l’industrie pharmaceutique. Enfin, l’huile essentielle et l’hydrolat pourraient enrichir la palette du parfumeur ou être employés en tant qu’arômes. / The transformation of black spruce Picea mariana, abundantly operated for the quality of its lumber in Quebec, generates huge volumes of residual bark in sawmills. With the objective of transforming the resource and designing innovative products and systems, this doctoral project has developed a process for converting forest biomass through the complete conversion of black spruce bark, using eco-friendly solvents. This process incorporating two different types of extractions (hydrodistillation and hot water extraction) simultaneously produces three natural extracts, the essential oil and hydrosol capturing the fragrance of black spruce and the hot water extract enriched with antioxidant polyphenols. The elucidation of the chemical composition of black spruce bark essential oil and hydrosol has revealed more than fifty volatile and aromatic compounds belonging to the terpenoid family. In addition, the fragrance of the essential oil is very different from the one produced industrially from the needles. It could thus constitute a new product for the perfume and aroma sectors. The aqueous crude extract, on the other hand, is rich in antioxidant polyphenols, tannins and sugars. Phenolic compounds of low molecular weight mainly belong to the stilbene family, including trans-isorhapontin, trans-resveratrol, trans-piceide and trans-astringin. Two new molecules have also been discovered in this extract: two stereoisomers of stilbene, called piceasides O and P. In order to optimally recover these molecules of interest, an optimization of the hot water extraction has made it possible to highlight the best extraction parameters. Thanks to a statistical approach involving chemometrics, the temperature 80 °C and the bark/water ratio 50 mg/mL were determined to be the most effective parameters for enriching the aqueous extract with polyphenols of interest. Thus, three high value-added products are extractable from the bark of black spruce. But the most interesting at an industrial level is that they can be extracted simultaneously via the integrated process whose development has validated the yields and chemical compositions while ensuring the availability of residual bark for combustion. This doctoral project offers a solution for an efficient management of co-products of wood processing through a green process, producing three natural products with high added value. The cosmetic and health nutrition sectors, constantly in search of new natural ingredients, may be interested in marketing these extracts as skin actives or as antioxidant dietary supplements. Molecules of therapeutic interest such as resveratrol and its derivatives identified in the aqueous extract could also be used by the pharmaceutical industry. Essential oil and hydrosol could enrich the perfumer's palette or be used as aromas.

Les interventions sylvicoles peuvent être un facteur déterminant dans le développement de la régénération des espèces forestières, telles le sapin baumier et l'épinette noire. Leur réaction dépendra toutefois des caractéristiques des semis et du type de coupe effectuée. Notre étude prend en compte quatre types de coupes et examine l’effet de la taille et de la vigueur des semis sur leur réaction de croissance en hauteur et en diamètre. Cinq ans après les interventions, les résultats montrent que le sapin baumier est une espèce qui réagit très bien à l'ouverture de la canopée, alors que l'épinette noire a un processus légèrement plus lent dans les premières années. Les réactions sont en lien direct avec les caractéristiques des semis et l’intensité de la coupe. / Silvicultural interventions can be a determining factor for the development of the regeneration of forest species, such as balsam fir and black spruce. Their reaction will depend however on seedlings characteristics and the type of cutting. Our study takes into account four types of cutting and examines the effect of seedling size and vigor on their growth response in height and diameter. Five years after the interventions, results show that balsam fir responds very well to the opening of the canopy, while black spruce has a slightly slower response in the first years. The responses are in direct link with seedlings characteristics and the intensity of cuttings.

Les produits de bois d’ingénierie jointés sont fréquemment utilisés pour la fabrication des éléments structuraux ou non-structuraux comme le lamellé-collé et les poutrelles en I. L’épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) est l’espèce la plus utilisée pour la fabrication des produits de bois d’ingénierie jointés dans l’est du Canada. Pour obtenir une surface de qualité satisfaisante au jointage, les paramètres d’usinage doivent être ajustés en fonction des propriétés du bois utilisé. L’objectif principal de cette étude est d’évaluer l’effet de la vitesse de coupe et de l’épaisseur du copeau sur la résistance en traction du bois jointé d’épinette noire de haute masse volumique. Des colombages d’épinette noire ont été jointés sous douze conditions de coupe (4 vitesses de coupe entre 1860 m/min et 3960 m/min et 3 épaisseurs de copeau entre 0,51 mm et 1,27 mm). Un profil de type sans épaulement et une colle de type Polyuréthane Émulsion Prépolymère avec une pression d’assemblage de 3,45 MPa ont été utilisés dans le procédé de jointage. L’analyse factorielle a mis en évidence une interaction statistiquement significative entre la vitesse de coupe et l’épaisseur du copeau sur la résistance en traction (UTS). La vitesse de coupe était la variable ayant le plus influencé la valeur de UTS. L’influence de l’épaisseur du copeau était moins importante, son effet se manifestant seulement pour la vitesse de coupe de 3260 m/min. Les résultats montrent qu’on peut obtenir un bon jointage entre 1860 et 3960 m/min de vitesse de coupe et pour une épaisseur du copeau variant entre 0.51 et 1.27 mm. Le meilleur résultat a été obtenu pour une vitesse de coupe de 3260 m/min et une épaisseur de copeau de 0.89 mm. Ces résultats devraient être validés en usine en conditions d’opération en usine, notamment en évaluant le comportement de l’usure des couteaux. Mots-clés: aboutage, épinette noire, paramètres d’usinage, vitesse de coupe, épaisseur du copeau, haute densité, lamellé-collé, isocyanates. / Finger-jointed softwood lumber is widely used in manufacturing of structural or non structural applications such as glued laminated lumber and prefabricated wood I-joists. Black spruce (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) is the most frequently used species for finger jointed engineered wood products in Eastern Canada. However, some of the key machining parameters must be adjusted according to the properties of the wood in order to obtain a surface quality suited for the finger jointing process. The main objective of this study was to evaluate the effect of the cutting speed and chip load on the ultimate tensile strength (UTS) of finger jointed high density black spruce wood. Four different cutting speeds and three chip loads were used as variables. A feather profile was selected with a polyurethane-based adhesive and an end-pressure of 3.45 MPa. A factorial analysis showed a statistically significant interaction between cutting speed and chip load on the UTS. The cutting speed was the most significant variable affecting finger-jointed high density black spruce. The influence of chip load on UTS was lower, being apparent only at 3260 m/min cutting speed. Results indicated that suitable finger-jointing could be achieved within a range of 1860 m/min and 3960 m/min of cutting speed with a chip-load between 0.51 m and 1.27 mm. However, the best result was obtained at 3260 m/min cutting speed and 0.89 mm chip-load. These results need to be validated by performing running mills to verify for tool wear behaviour.

Le psoriasis est une maladie de la peau pour laquelle aucun traitement curatif n’est encore connu, caractérisée par une inflammation accrue. Compte tenu des effets secondaires des traitements conventionnels, on estime qu’un pourcentage non négligeable de patients utilise des produits naturels. Les polyphénols sont des molécules multifonctionnelles pouvant être utilisées pour le traitement de maladies pluricausales comme le psoriasis. L’objectif général de ce travail a été d’étudier l’effet pharmacologique d’extraits polyphénoliques issus d’écorces d’essences canadiennes en vue d’une utilisation possible pour le traitement du psoriasis. Dans un premier temps, les extraits d’écorces de plusieurs essences canadiennes ont été analysés quant à leurs propriétés antioxydantes, toxiques et antiprolifératives. Les résultats de cette étude ont permis d’identifier l’extrait aqueux issu de l’écorce de l’épinette noire (Picea mariana) comme étant l’extrait brut le plus prometteur obtenu à partir d’écorces d’essences canadiennes. Puis, on a effectué la purification de cet extrait dans le but de produire une fraction enrichie en polyphénols et on a déterminé la structure moléculaire des composés majoritaires présents dans l’extrait purifié à l’aide de méthodes d’analyse chimique. Au total 28 composés ont été identifiés dans l’extrait purifié, en incluant le trans-resvératrol, qui a été trouvé dans des quantités importantes dans l’écorce de Picea mariana (104,19 µg.g-1 par masse d’écorce séche). Finalement, on a vérifié l’effet pharmacologique de l’extrait purifié sur la voie de signalisation NF-κB associée au TNF-α en utilisant des kératinocytes psoriasiques. On a constaté que cet extrait a la capacité d’inhiber l’expression d’ICAM-1 ainsi que la production de l’IL-6, l’IL-8, la fractalkine, le VEGF, le monoxyde d’azote et l’élafine au sein des kératinocytes psoriasiques stimulés avec le TNF-α, ce qui a été relié à l’inhibition de l’activation de NF-κB. Ce travail a permis d’étudier pour la première fois le rôle immunopharmacologique d’un extrait polyphénolique en tant qu’agent anti-TNF-α sur les kératinocytes psoriasiques. De plus, il ouvre de nouvelles perspectives pour l’analyse du rôle individuel des composés contenus dans l’extrait purifié d’épinette noire pour le traitement du psoriasis. / Psoriasis is an incurable skin disorder characterized by an important inflammation. Clinically approved antipsoriatic treatments present many undesirable effects, therefore it has been estimated that a non negligeable percent of patients use natural health products. Natural polyphenols are multifunctional molecules that could be used for the treatment of multi-causal diseases, such as psoriasis. The aim of this work was to study the pharmacological effect of polyphenolic extracts obtained from barks of Canadian species in order to evaluate their possible utilisation for psoriasis treatment. Extracts from barks of some Canadian species were firstly analyzed for their antioxidant, toxicological and antiproliferative properties. The black spruce (Picea mariana) extract obtained by hot water extraction was considered as the most valuable crude extract obtained from barks of Canadian species. Then, the purification of this extract was performed in order to produce a fraction enriched in polyphenols and the nature of major compounds present in the purified extract was determined using different chemical analysis methods. A total of 28 compounds were identified in the purified extract, including trans-resveratrol, which was determined to be present at significant level in the bark of Picea mariana (104.19 µg.g-1 dried bark). Finally, the influence of the purified extract on the TNF-α/NF-κB signaling pathway on psoriatic keratinocytes was evaluated. It was found that this extract has the capacity to inhibit the ICAM-1 expression as well as the production of IL-6, IL-8, fractalkine; VEGF, nitric oxide and elafin by psoriatic keratinocytes upon TNF-α stimulation, which was attributed to the inhibition of TNFα-induced NF-κB activation in these cells. This study provides new insight into the immunopharmacological role of a polyphenolic extract in impacting the TNF-induced responses by psoriatic keratinocytes. Additionally, it opens new perspectives for the analysis of the individual role of polyphenolic compounds present in this extract for psoriasis treatment.

Chaque année au Québec, entre 22 et 24 millions de mètres cubiques de bois résineux sont transformés, principalement de l'épinette noire et blanche, du sapin baumier et du pin gris. L'épinette noire, espèce emblématique de la forêt boréale d'Amérique, a longtemps été à la base de l'industrie forestière et papetière du Québec. Aujourd'hui moins vitale à l'approvisionnement des papetières, elle est surtout appréciée dans l'industrie du bois d'œuvre et du bois d'ingénierie. La production de planches et de poutres de bois génère une quantité appréciable de résidus, dont des copeaux et des sciures, le plus souvent valorisés dans l'industrie du papier, du carton, des panneaux, des granules et de la bioénergie. Les hémicelluloses contenues dans le bois sont des composés hygroscopiques et très peu calorifiques, qui possèdent peu de valeur dans le contexte de la valorisation conventionnelle des résidus de bois. À partir des résidus de bois d'épinette, il est possible d'extraire des hémicelluloses de type galactoglucomannanes, avec des proportions variables de pectines, dexylanes et d'arabinogalactanes, en utilisant des procédés d'extraction à l'eau chaude pressurisée. Ces composés naturels presque entièrement constitués d'hexoses et de pentoses peuvent ensuite être valorisés dans la filière énergétique ou alimentaire alors que les sciures ou copeaux traités à l'eau peuvent être remis en circulation dans les industries existantes ou émergeantes de transformation des produits forestiers. La première partie de cette recherche présente une brève recherche de littérature sur les procédés d'extraction aqueux des hémicelluloses du bois, les procédés permettant leur isolement et les applications nouvelles de ces composés dans les secteurs nutraceutique et alimentaire, deux domaines d'application à haute valeur ajoutée. Sont ensuite présentés les paramètres d'un procédé à l'eau chaude, développé dans le cadre de ce projet de maîtrise, permettant la récupération d'hémicelluloses solubles de haut poids moléculaire chez Picea mariana, et son efficacité lorsque appliqué sur des résidus de taille moyenne, fine et très fine (≤ 4,0 mm, ≤ 0,6 mm et ≤ 0,2 mm d'épaisseur). Dans un deuxième temps, les caractéristiques de la fraction de haut poids moléculaire sont présentées et discutées, ainsi que l'analyse de sa fermentescibilité in vitro dans le but d'une application dans le domaine alimentaire. L'analyse de fermentescibilité in vitro des hémicelluloses solubles de haut poids moléculaire (HSHPM) extraites de Picea mariana, réalisée en milieu de culture Macfarlane en présence d'un consortium bactérien simplifié, a dévoilé d'intéressantes propriétés nutraceutiques de l'extrait, tel que sa capacité à être partiellement converti en acide butyrique (C₄H₈O₂) lors de la fermentation colique et sa capacité à inhiber la production de métabolites nocifs associés à la putréfaction. La fermentation colique des HSHPM durant une période de 30 h (comparée à celle des fibres d'inuline) a été corrélée, entre autres, à une augmentation de 200 ± 14 % du C₄H₈O₂ ainsi qu'à une diminution de 54 ± 2 % de l'azote ammoniacal, une diminution de 87 ± 2 % de l'isovalérate et une diminution de 81 ± 1 % de l'isobutyrate. Les extraits riches en HSHPM obtenus à partir de bois d'épinette noire pourraient ainsi représenter une nouvelle source de fibres fonctionnelles ayant des propriétés butyrogènes et donc bénéfiques pour la santé intestinale. / Between 22 and 24 million cubic meters of softwood logs are processed annually in the province of Quebec, mainly from black spruce, white spruce, balsam fir and Jack pine trees. Black spruce is beyond doubt the most emblematic species of the North American boreal forest. Spruce forests have been supplying the provincial and national forest economy for decades and remain a crucial resource for the Canadian timber industry. Lumber production generates important amount of wood residues, including chips and sawdust. Those residues are partly used by paper, cardboard, pellets, or particles board manufacturers. Wood and wood residues contain variable amount of water-soluble hemicelluloses, which are hygroscopic and low-calorific compounds of limited value for conventional wood products. There is a possibility, however, to extract a part of hemicelluloses from softwood residues using superheated water extraction techniques. The main hemicelluloses found in superheated water extracts of spruce's heartwood and sapwood are galactoglucomannans, but such extracts may also contain other minor softwood polysaccharides, such as pectin, methylated glucuronoxylans, and acidic arabinogalactans. These hemicelluloses are hexose-rich and easily fermentable polysaccharides with interesting commercial value (for bioethanol production and other non-wood applications). Their extraction is usually beneficial for further wood processing such as pulping and pelletizing. In this context, the first part of this research presents a short literature review of water-based hemicelluloses extraction processes, hemicelluloses isolation techniques and novel applications for the wood hemicelluloses in the food and nutraceutical industry, for which the hemicellulosic-rich extracts could be considered as high-value ingredients. We present the specific parameters of the water-based process worked out in this study to yield the extract containing the water-soluble high-molecular-weight hemicelluloses from Black spruce wood, and we also determine the efficacy of the superheated water extraction when applied on wood residues of different sizes (≤ 4.0 mm, ≤ 0.6 mm, ≤ 0.2 mm thickness). In the second part of the research, we discuss the results of chromatographic and spectroscopic analysis performed on the high molar mass fraction of the extract, along with its fermentability study (30h in vitro batch fermentation). The results of the fermentability study, performed in a Macfarlane growth medium inoculated with a simplified human gut microbiota, indicated that the high molecular weight fraction (HMWF) of the Black spruce superheated water extract has interesting nutraceutical properties. Notably, the fraction was partially converted into butyric acid (C₄H₈O₂) during a 30 h colonic fermentation and was able to inhibit the production of harmful metabolites associated with putrefaction. Among others, the growth medium containing the HMWF of the Black spruce extract showed a 200 ± 14 % increase of C₄H₈O₂, a 54 ± 2 % inhibition of ammonia, an 87 ± 2 % inhibition of isovalerate and an 81 ± 1 % inhibition of isobutyrate when compared to a control growth medium containing prebiotic inulin fibers. Our results support that high molecular weight hemicelluloses extracted from Black spruce wood are fermentable fibers that could significantly contribute to gastrointestinal health.