Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2003-2004 / La pomme de terre est une culture très exigeante en engrais phosphatés. Au Québec, elle est principalement cultivée dans des sols légers, acides, pauvres en matière organique et réputés pour leur pouvoir fixateur en phosphore très élevé. Dans cette étude, l'utilisation du LIOR, un lisier de porc bio-traité et déshydraté, a permis d'augmenter significativement l'efficacité des engrais phosphatés dans la culture de la pomme de terre tout en ayant l'avantage d'offrir un débouché intéressant pour les surplus de lisier de porc au Québec. C'est à partir de données recueillies lors d'essais de fertilisation réalisés de 1999 à 2002 dans les comtés de Portneuf et de Lotbinière et dans la région de Lanaudière, qu'un modèle de réponse de la pomme de terre aux différentes formulations minérales, organiques et organo-minérales à base de LIOR fut élaboré. À partir de ce modèle et des outils géostatistiques, une scénarisation de l'utilisation du LIOR à l'échelle du champ a amené une augmentation moyenne des rendements totaux de 2,4 Mg ha-1 dans la pomme de terre au-delà de l'erreur expérimentale déterminée dans les essais de fertilisation et dans le modèle de réponse.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2005. / Titre de l'écran-titre (visionné le 9 février 2006). Bibliogr.

Dans l'écosystème naturel, les insectes phytophages suceurs spécialistes tels que les pucerons sont exposés à une diversité de stress environnementaux, qui sont soit des facteurs biotiques impliquant les ressources alimentaires (stress indirect exercé via la plante hôte) ou des antagonistes naturels (parasites, pathogènes), soit des facteurs abiotiques tels l'exposition au rayonnement solaire intense, ou à des variations importantes de la température. Dans le cadre de mon projet, j'ai examiné les réponses du puceron de la pomme de terre Macrosiphum euphorbiae (Thomas) aux stress causés par (i) la réaction de sa plante hôte à l'herbivorie simultanée impliquant un défoliateur (doryphore, Leptinotarsa decemlineata) ou au stress hydrique sévère, (ii) le parasitisme par des endoparasitoïdes spécialiste et non-spécialiste (Aphidius spp.), et (iii) le rayonnement solaire intense causant un stress de température élevée ainsi qu'une exposition au rayonnement ultraviolet de type B (UV-B). Dans l'ensemble, mes résultats démontrent que peu importe le traitement de stress, la performance des pucerons est affectée d'une manière ou d'une autre, avec un impact sur divers indices de fitness. Mes résultats ont confirmé que M. euphorbiae était très affecté (croissance, reproduction, survie) par le stress hydrique de sa plante hôte. Cependant, il est intéressant d'observer qu'aucune baisse de performance n'a été détectée même lorsque sa plante hôte était substantiellement défoliée par le doryphore, ce qui suggère qu'il s'adapte facilement à ce type de stress. Quant aux stress consécutifs à l'attaque par des endoparasitoïdes, mes résultats ont confirmé que M. euphorbiae était très résistant à Aphidius ervi (généralement associé à des pucerons sur légumineuses); par contre, il était très susceptible à A. nigripes (spécialiste des pucerons associés à la pomme de terre). En ce qui concerne la troisième étude, l'effet d'un stress thermique fluctuant journalièrement affecte aussi fortement le comportement, la croissance, le développement et la fécondité de M. euphorbiae, à l'inverse des rayonnements UV-B, auxquels cet insecte réagit moins. L'étude du protéome du puceron soumis à ces stress divers a permis l'analyse quantitative simultanée d'un grand nombre de protéines et ce sans a priori quant au choix de protéines modèles particulières. Les patrons d'expression et de répression observés différaient en fonction du stress exercé sur le puceron. Certains groupes de protéines modulées sous des stress particuliers révèlent des stratégies de réponse spécifiques aux différents stress. À l'inverse, d'autres groupes montraient une réponse plus générale face aux différents stress. De plus, plusieurs protéines modulées sont probablement des protéines de bactéries symbiotiques qui semblent jouer un rôle important dans la réponse métabolique du puceron suite aux stress. Cette étude est l'une des premières à aborder les effets du stress environnemental sur les insectes phytophages par une approche protéomique. Elle illustre clairement aussi le potentiel des outils de la protéomique pour contribuer à identifier les gènes codant pour ces protéines chez les pucerons, un groupe important dont le génome n'a pas encore été complètement séquence.

Les hyperparasitoïdes sont des guêpes parasitoïdes des parasitoïdes primaires. Au sein d’un écosystème, ils occupent le quatrième niveau trophique. Une meilleure connaissance de la biologie et du comportement des hyperparasitoïdes est indispensable pour comprendre leur relation avec les parasitoïdes et leur rôle dans les écosystèmes. Dans cette étude, quatre espèces d’hyperparasitoïdes de pucerons différant quant à leur phylogénie, mode de développement (koinobionte vs. idiobionte), stades d’hôte attaqués, et spécificité parasitaire ont été choisies: Dendrocerus carpenteri (Curtis) (Megaspilidae), Asaphes suspensus Walker (Pteromalidae), Alloxysta victrix (Westwood) (Alloxystidae) et Syrphophagus aphidivorus (Mayr) (Encyrtidae). Au laboratoire, j’ai comparé leurs paramètres d’histoire de vie et comportements de recherche par une approche comparative directe au sein du système trophique: pomme de terre (Solanum tuberosum L.); puceron de la pomme de terre, Macrosiphum euphorbiae (Thomas); parasitoïde hôte Aphidius nigripes Ashmead. Les résultats ont révélé une grande variation interspécifique des paramètres d’histoire de vie des hyperparasitoïdes. Cette variation n’a pu être attribuée exclusivement à la dichotomie du mode de développement (koinobionte ou idiobionte), tel que démontré pour les parasitoïdes primaires. L’hyperparasitoïde S. aphidivorus est atypique, ayant la capacité d’attaquer soit la larve parasitoïde dans le puceron vivant, soit sa pupe après la momification du puceron. Les femelles préféraient cet hôte, lequel s’est également avéré le plus convenable au développement. Des tests d’olfactométrie et des observations comportementales ont révélé que les femelles hyperparasitoïdes en quête d’hôtes ne seraient pas attirées à distance par des odeurs. Toutefois, elles utilisent des stimuli de contact sur la plante afin de localiser leur hôte. À ce niveau, le miellat de puceron est apparu comme l’un des principaux stimuli utilisés par les femelles, lesquelles discriminaient entre le miellat de puceron et celui de cochenille, Coccus hesperidum, n’abritant pas d’hôtes potentiels. Par contre, les femelles hyperparasitoïdes n’ont pas distingué le miellat de pucerons sains non-parasités, et celui de pucerons parasités par A. nigripes. Cette étude indique que plusieurs facteurs influencent simultanément l’histoire de vie des hyperparasitoïdes de pucerons. Leur subdivision habituelle en endoparasitoïdes koinobiontes de larves parasitoïdes dans les pucerons vivants, et ectoparasitoïdes idiobiontes de pupes de parasitoïdes dans les pucerons momifiés ne traduit pas toutes les différences interspécifiques observées. Des différences d’ordre phylogénique seraient également importantes, ces espèces provenant de taxons différents. A bien des égards, les paramètres de vie et le comportement des hyperparasitoïdes de pucerons diffèrent de ceux des parasitoïdes primaires de pucerons. / Hyperparasitoids are parasitic wasps that attack primary parasitoids. They constitute the fourth trophic level in many ecosystems. A better understanding of hyperparasitoid biology and behaviour is needed to unravel the nature of parasitoid - hyperparasitoid interactions and their role in the functioning of communities and ecosystems. In this thesis, the life history traits and host searching behaviour of aphid hyperparasitoids are studied using a direct comparative approach. Four species were chosen that differ in development mode (koinobiont or idiobiont), host stage attacked and host range: Dendrocerus carpenteri (Curtis) (Megaspilidae), Asaphes suspensus Walker (Pteromalidae), Alloxysta victrix (Westwood) (Alloxystidae) et Syrphophagus aphidivorus (Mayr) (Encyrtidae) have been studied on the same potato (Solanum tuberosum L.), potato aphid (Macrosiphum euphorbiae (Thomas)) and primary parasitoid (Aphidius nigripes Ashmead) system. The results revealed a large variation in life history traits between species, which could not be explained simply by dichotomy in development mode, as proposed for primary parasitoids. The hyperparasitoid S. aphidivorus is special because females can attack the parasitoid host in the still-living aphid, or in the mummified aphid. Female S. aphidivorus had a preference for aphid mummies, which also contain the most profitable host stage for hyperparasitoid development. Olfactometer tests and behavioural observations indicated that searching hyperparasitoid females were not attracted by olfactory cues. However, they clearly reacted to host-related contact cues while searching on a plant. Here, honeydew was one of the principal contact cues used by female hyperparasitoids to locate hosts. Females discriminated between honeydew from an aphid host and that from a non-host, the soft brown scale, Coccus hesperidum, but made no difference between honeydew from healthy, unparasitised aphids, and those parasitised by A. nigripes. This study indicates that several factors probably act simultaneaously on life history strategies. The simple classification of aphid hyperparasitoids as koinobiont endoparasitoids of parasitoid larvae in living aphids, or idiobiont ectoparasitoids of parasitoid pupae in mummified aphids does not explain all observed interspecific differences. Lineage specific effects must also be important, as the species belong to different taxa. Finally, in many aspects, the life history parameters and behaviour of aphid hyperparastoids differ from those reported for primary aphid parasitoids.

L'infusion du tourteau de graines de neem, suivie d'un lavage au méthyl-tert-butyl-éther, a été la procédure optimale pour extraire l'azadirachtine. L'importance de l'azadirachtine a été mise en relief par les bio-essais visant à évaluer la toxicité des extraits de neem contre le puceron vert du pécher. En effet, pour une même concentration en azadirachtine, les formulations NEEMAZAL®-EC, H2O/MTBE et AZT ont eu le même délai d'action sur la survie de larves de M. persicae. De plus, l'application de 30 ppm d'azadirachtine sur des feuilles de pommes de terre infectées par le PLRV a permis de réduire de 61% l'acquisition du virus par des adultes aptères. Cependant, l'ajout d'huile de neem à l'azadirachtine fut nécessaire pour obtenir une formulation capable de réduire la transmission du PVY par des adultes ailés. En revanche, aucun des traitements appliqués avec les formulations élaborées en laboratoire, même celles contenant de l'huile de neem, n'ont été capable de réduire de façon significative la transmission du PLRV, bien que ceux effectués avec le NEEMAZAL®-EC aient permis, dès 11 ppm d'azadirachtine, une réduction significative de la transmission du virus circulant.

Le but de cette thèse était d’évaluer le potentiel antimicrobien de 21 sels organiques et inorganiques pour contrôler la pourriture molle de la pomme de terre, causée par les bactéries Erwinia carotovora subsp. carotovora et Erwinia carotovora subsp. atroseptica. Les résultats obtenus ont montré que 11 sels ont complètement inhibé la croissance bactérienne in vitro, parmi lesquels le carbonate de sodium, le métabisulfite de sodium, le phosphate de sodium tribasique, le lactate d’aluminium, le chlorure d’aluminium, le bicarbonate de sodium, l’acétate d’ammonium, le di-hydroxy acétate d’aluminium, le sorbate de potassium et le benzoate de sodium se sont avérés bactéricides. Appliqués sur les tubercules de pomme de terre, seuls le chlorure d’aluminium, le métabisulfite de sodium et dans une moindre mesure le benzoate de sodium ont permis de réduire la sévérité de la maladie, et ce de façon curative et préventive. Il semble à la lumière des résultats obtenus, que l’effet inhibiteur des sels observé in vitro résulte de la capacité d’ionisation de l’eau (faible pKa ou pKb) de leurs constituants, ainsi que de leur lipophilicité (dans le cas du benzoate de sodium et du sorbate de potassium). Cette capacité d’ioniser l’eau des ions serait cependant altérée par le pouvoir tampon du tubercule. Pour leur part, les sels efficaces contre la maladie disposeraient de caractéristiques spécifiques leur permettant de demeurer actifs dans le tissu. Des études ultrastructurales ont montré que le chlorure d’aluminium provoque le bris de l’enveloppe bactérienne, une disparition des vésicules extracellulaires et une agrégation du cytoplasme, phénomènes non observés chez les bactéries traitées avec le métabisulfite de sodium. Enfin, l’évaluation de l’effet de certains sels sur la qualité des tubercules a montré d’une part que la perte de poids a été généralement plus importante chez les tubercules traités au chlorure d’aluminium ou au métabisulfite de sodium, et d’autre part que l’application des sels organiques, particulièrement de benzoate de sodium, a favorisé une augmentation du contenu en sucres solubles chez les tubercules. Cette étude démontre que le chlorure d’aluminium et le métabisulfite de sodium pourraient être mis à profit pour la conservation de la pomme de terre. / The objective of this thesis was to evaluate the antimicrobial potential of 21 organic and inorganic salts to control Erwinia carotovora subsp. carotovora (Ecc) and Erwinia carotovora subsp. atroseptica (Eca), two bacteria responsible for soft rot development in stored potato tubers. The results have shown that eleven salts (at 0.2 M) have completely inhibited the bacterial growth in vitro, among which sodium carbonate, sodium metabisulfite, trisodium phosphate, aluminum lactate, aluminum chloride, sodium bicarbonate, ammonium acetate, aluminum di-hydroxy-acetate, potassium sorbate and sodium benzoate were bactericidal. On potato tubers, only aluminum chloride, sodium metabisulfite and to a lesser extent sodium benzoate have markedly controlled the disease severity, during both curative and preventive applications. Based on the obtained results, it appears that the inhibitory effect of salts in vitro relates to the water ionization capacity (low pKa or low pKb) of their constituent ions, as well as their lipophilicity. However, the effect was dampened in vivo, presumably due to the buffering capacity of tuber tissue and Donnan effect which could lead to generation of less effective ionic species. It is likely that those salts effective in vivo exhibit other properties contributing to their effectiveness. Ultrastructural studies on Eca showed that aluminum chloride caused rupture of bacterial envelope, and cytoplasmic aggregation, which were not observed in the bacteria treated with sodium metabisulfite. These observations suggest that a part of the toxic effect of aluminum chloride originates from alterations of the bacterial envelope, whereas rapid bacterial death caused by sodium metabisulfite occurs intracellularly through interaction with biomolecules, facilitated by the diffusion of SO2. Finally, evaluation of the effect of salts on tuber quality revealed that tuber weight loss was generally higher with aluminum chloride and sodium metabisulfite treatments, while the organic salts, particularly sodium benzoate, increased sugar content of the tubers. It was concluded that aluminum chloride and sodium metabisulfite can be profitably used to fight potato storage soft rot.

La résistance au PVY chez des lignées transgéniques exprimant un inhibiteur de protéase est due en partie à des changements physiologiques occasionnés par l'inhibiteur recombinant exprimé dans la plante. Après clonage et expression hétérologue des protéases de maturation du PVY, nous avons étudié les interactions entre ces protéases et différentes cystatines végétales, démontrant par des tests in vitro que les protéases du PVY ne sont pas sensibles à l'action des inhibiteurs testés. Nous avons ensuite inoculé le virus sur des lignées transgéniques de pomme de terre exprimant la cystatine II du maïs (CCII) et des lignées transgéniques exprimant un inhibiteur de type aspartate, l'inhibiteur de cathepsine D (CDI) de tomate. Ces deux lignées présentent des altérations aux niveaux de leur métabolisme et étaient résistantes au virus PVY. Ces résultats, suggèrent que les inhibiteurs de protéases CCII et CDI exprimés chez les Solanacées entraînent des changements physiologiques significatifs chez la plante hôte induisant indirectement une résistance partielle ou totale au PVY.

La pomme de terre est la culture agricole qui est victime du plus grand nombre de maladies et de ravageurs pouvant ainsi causer des dégâts de rendements relativement importants. La télédétection en agriculture permet de spatialiser ces stress par la correspondance entre les caractéristiques biophysiques de la végétation et les propriétés optiques des images. Les aéronefs sans pilote (ASP) constituent des plateformes de plus en plus répandues permettant l’acquisition d’imagerie aérienne à très hautes résolutions spatiale et temporelle. L’objectif général du projet visait à développer un outil d’aide à la surveillance phytosanitaire de cultures de pomme de terre, économique, opérationnel sur le terrain et basé sur la télédétection, en appui aux méthodes traditionnelles de dépistage. Les objectifs spécifiques suivants étaient visés : automatiser une chaîne de traitement d’imagerie pour l’agriculture, acquise à partir d’un aéronef sans pilote ; appliquer des indices basés sur l’imagerie visible proche infrarouge et infrarouge thermique pour la détection de stress dans la culture de la pomme de terre ; développer un outil d’aide à la décision en appui aux méthodes de dépistage actuelles ; évaluer le potentiel des ASP pour le suivi des cultures de pommes de terre. Le projet s’est déroulé en deux phases et sur deux sites d’études au Québec, en Montérégie et au Saguenay-Lac-Saint-Jean. La première année, des corrélations entre les mesures des paramètres biophysiques et les valeurs spectrales de l’imagerie ont permis d’établir une estimation de la biomasse humide à partir de l’indice de végétation MSAVI 2 avec un coefficient de détermination de 0,81. Une fois la relation végétation/imagerie établie, des cartes zonales de ravageurs, maladies et problèmes de développement pour les dépistages ont pu être réalisées la seconde année. Les classifications supervisées des zones de maladies ont été validées à 100 %, celles des ravageurs à 89,5 % et celles des problèmes de développement à 81 %. Enfin, une analyse technico-économique a été effectuée pour évaluer l’utilisation des ASP dans le domaine agricole et comparer l’utilisation d’un tel outil d’aide à la décision par rapport à d’autres types d’imagerie multispectrale (satellite, aérienne). Les coûts de production de cartes de dépistage par ASP sont actuellement beaucoup plus importants que par les autres moyens d’acquisition. Cependant, la croissance du nombre d’entreprises d’opérations et de services par ASP aura vraisemblablement comme conséquence de faire diminuer les coûts de vols dans les prochaines années. De plus, la très haute résolution spatiale et la rapidité de mise en place constituent des avantages techniques qui jouent en faveur de l’emploi des ASP en agriculture. Un projet comme celui-ci illustre l’utilité des ASP en télédétection agricole mais également les nombreuses problématiques à résoudre pour obtenir un produit livrable à l’agriculteur en concordance avec ses besoins techniques et financiers dans une optique de préservation de l’environnement. Du vol de l’ASP jusqu’au traitement de l’imagerie, en passant par l’intégration des capteurs, les défis à relever sont nombreux. Cependant, la ferveur actuelle pour ces technologies est telle que les avancées technologiques dans le domaine sont très rapides. On peut imaginer qu’à l’échelle mondiale, l’utilisation des ASP en agriculture pourrait faire diminuer les quantités d’intrants agricoles tout en augmentant les rendements des cultures.

Le glioblastome multiforme est le plus fréquent et le plus agressif des gliomes malins. Suite au diagnostic, la survie médiane des patients est de 12 à 15 mois. Le traitement de première ligne consiste en une chirurgie de résection suivie de chimiothérapie combinée à la radiothérapie. Malgré la combinaison de plusieurs modalités de traitement, la survie des patients n'est prolongée que de quelques mois. Or, plusieurs études ont démontré que les extraits de pelure de pomme peuvent inhiber la prolifération et induire la mort cellulaire de lignées cancéreuses in vitro, dont quelques-unes sur des cellules provenant de gliomes malins. Des propriétés anticancéreuses ont été observées in vivo sur des tumeurs d'hépatome, de cancer du sein et de mélanome. Dans ce contexte, il apparaissait intéressant d'évaluer le potentiel thérapeutique de la pelure de pomme dans le cancer cérébral. Nous avons donc conçu une étude en 2 volets: tout d'abord un volet in vitro impliquant 3 lignées cellulaires de gliomes de haut grade (F98, U-118 MG et U-87 MG) exposées à 0,1, 0,2 et 0,4 mg/mL de PPPS; puis un volet in vivo portant sur des tumeurs développées suite à l'implantation de cellules F98 chez les rats Fischer, qui ont été gavés quotidiennement avec de la PPPS (61,71 mg/kg ou 123,43 mg/kg) ou de l'eau (contrôle) à partir du 10e jour post implantation. Dans les 3 lignées cellulaires, les traitements de PPPS diminuent de façon significative le métabolisme cellulaire et augmentent la proportion de la population hypodiploïde. En présence de PPPS, la croissance et l'invasion des sphéroïdes de F98 et de U-87 MG sont inhibées. La PPPS diminue de moitié la proportion de cellules F98 en phase S, et fait augmenter dans les U-118 MG les deux marqueurs d’autophagie étudiés, soit p62 et LC3-II. Par contre, aucune différence dans la survie des rats Fischer-F98 n'a été observée entre le groupe contrôle et les groupes traités. La taille des tumeurs ainsi que les marqueurs d'apoptose et d'autophagie ne présentaient pas de différence entre les groupes. Les résultats obtenus ouvrent la voie à l'exploration plus approfondie des mécanismes des effets in vitro observés, tout en suggérant d'envisager d'autres voies d'administration de la PPPS in vivo.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.