La dégradation de la qualité des eaux de surface par le phosphore (P) provenant de sources diffuses, surtout agricoles, a initié le développement d’outils de prédiction des risques de perte de P tenant compte des facteurs transport et source. Aux États-Unis, plusieurs indices de perte de phosphore (IPP) ont été mis au point. Ces IPP n'étant pas nécessairement applicables au Québec, une méthode d’indice modifiée a été proposée : l'Indice de Risque de Phosphore (IRP). L’objectif de ce projet de recherche était de valider et, possiblement, d’améliorer la méthode IRP en se basant sur les pertes de P mesurées sur neuf parcelles expérimentales situées sur la ferme de l’IRDA à Saint-Lambert-de-Lauzon. Les pertes de P par érosion hydrique, par ruissellement et par drainage souterrain ont été mesurées en continu durant deux années (2001-2002) par des systèmes automatiques de mesure et d’échantillonnage quantifiant les volumes d’eau ruisselée et drainée et leur concentration en P pour chaque parcelle. Les pertes de P total (PT) ont été en moyenne de 540 g ha-1, dont 95 % a été perdu par le drainage souterrain. Pour chaque parcelle expérimentale, l’indice de classe de risque sélectionné pour chaque composante de la méthode IRP a été multiplié par le poids de chaque composante pour obtenir une valeur pondérée. Les valeurs pondérées de chaque composante ont ensuite été additionnées pour donner la valeur finale de l’IRP. Les résultats montrent que les masses de PT perdues et les valeurs de l'IRP correspondantes sont corrélées à 0,63. Afin d’améliorer la relation entre les pertes réelles de P et les valeurs de l'IRP, l’algorithme Trust-region de la procédure de programmation non-linéaire (proc NLP) de SAS a été utilisée pour optimiser la valeur des poids et le classement de la valeur des composantes. L'optimisation a résulté en un ensemble de poids et de valeurs de classement ayant une corrélation de 0,92. Les changements apportés ont conservé la structure additive de la méthode IRP. Il faut souligner que les résultats ne sont valides que pour le site de Saint-Lambert. Une généralisation à l'ensemble du territoire agricole du Québec nécessiterait des sites expérimentaux couvrant un plus large éventail de conditions climatiques, édaphiques et agronomiques. Néanmoins, les résultats obtenus montrent la possibilité d'améliorer la capacité prédictive de la méthode IRP. Mots-clés : indice de risque de phosphore, perte de phosphore, optimisation, évaluation du risque, facteurs source, facteurs transport. / Surface water quality impairment is primarily caused by phosphorus (P) lost from surrounding agricultural fields. This knowledge triggered the development of P losses predicting tools taking into account transport and source factors. In the United States, a great number of P index (PI) approaches has been developed and adopted. Because these PIs are not necessarily applicable in the province of Québec, a P index specific to Québec has been developed : the Phosphorus Risk Index (PRI). The objective of this research was to validate and possibly improve the PRI method using P losses measured on nine experimental agricultural plots located on the IRDA farm in Saint-Lambert-de-Lauzon. For each plot, P losses and the amounts of water from runoff and tile-drainage were continuously measured during a two-year period (2001-2002) using automated systems. The total P losses were on average 540 g ha-1 from which 95% was exported via the subsurface drainage system. For each plots, the selected P loss value of each of the PRI components were multiplied by the weight assigned to each components and summed to obtain the final PRI value which is associated to one of the five P loss ratings (i.e. very low, low, medium, high and very high). Results indicate that the measured total P losses and PRI values showed a correlation coefficient of 0.63. In order to improve the relationship between P losses and the IRP, the Trust-region algorithm of the SAS none-linear programming (proc. NLP) was used to optimize weights and P loss potential values of the components. Optimization resulted in a correlation coefficient of 0.92. Modifications to the method kept the additive structure of the PRI method. Results were only valid for the Saint-Lambert plots. Generalization across Québec would require experiments on a range of soil, climate, and agronomic conditions. Results from this research indicated possible improvement in the predictive accuracy of the PRI method. Keywords: Phosphorus index, phosphorus losses, optimization, risk assessment, source factors, transport factors.

A cause du prix élevé des engrais importés au Mali, le phosphate naturel de Tilemsi (PNT) constitue une source de phosphore, locale, peu coûteuse pour les paysans. Dans plusieurs zones, malgré ses bonnes caractéristiques physiques et chimiques, les plantes cultivées, particulièrement le blé, ont faiblement répondu à l’application du PNT. À cause du besoin croissant d’améliorer biologiquement l’absorption du P par le blé, nous présentons dans ce travail les résultats de l’utilisation de microorganismes solubilisant le phosphore (MSP) dans un essai d’inoculation au champ. Dans la rhizosphère (Zone d’interactions intenses entre les racines et les microorganismes) et le rhizoplan (les microorganismes du rhizoplan ont ceux qui sont directement liés à la surface externe des racines) de trois cultivars de blé du Mali, 7 à 12% des microorganismes étaient capables de solubiliser le PNT. Six bactéries et deux champignons ont été sélectionnés, pour leur fort pouvoir de solubilisation du PNT en milieu liquide et sur milieu solide, et testés au champ à Koygour (Diré) en 2000-2001. Deux champignons Aspergillus amovari (C1), Penicillium chrysogenum (C13) et une bactérie Pseudomonas sp. (BR2) ont significativement amélioré la taille du blé (cv. Tétra) après 6 semaines, ainsi que, le poids et le contenu en P de la matière sèche (paille et graines) après 90 jours de croissance. Des essais au champ ont été réalisés à Koygour (Diré) en 2001-2002. Les traitements d’inoculation incluent C1, C13, BR2, C1+BR2, C13+BR2 et un contrôle en présence et à l’absence de Glomus intraradices (Gi). Les traitements de phosphore incluent le PNT, le phosphate biammoniacal (DAP) et un contrôle non fertilisé. La colonisation des racines de blé par les mycorhizes à vésicules et arbuscules (MVA) a été significativement améliorée avec Glomus intraradices quand la source de P utilisée est le PNT. La présence de BR2 améliore encore plus la colonisation des racines par les MVA. En général, les quantités de graines et paille récoltées ont été significativement améliorées après inoculation avec les microorganismes solubilisant le PNT et Glomus intraradices. La plus forte concentration de P dans les graines a été obtenue avec la co-inoculation avec C1+BR2 et Gi en présence de PNT, tandis que, les plantes inoculées avec BR2+Gi présentaient les plus fortes quantités de P dans la paille en présence du DAP. / Because of the high price of imported P-fertilizers in Mali, the Tilemsi rock phosphate (TRP) is a cheaper locally available P source alternative for farmers. In many areas regardless of its good physical and chemical characteristics, crops and particularly wheat showed very slow response to TRP. With the broad aim of biologically improving P uptake by wheat, in this work we describe the use of TRP solubilizing microorganisms in field inoculation trials. In 3 different Malian wheat cultivars, 4 to 12% of the rhizosphere microorganisms were able to dissolve TRP. Six bacterial and two fungal isolates were selected for their high P-solubilizing activity in solid and liquid media, and were tested in a field in Koygour (Diré) in 2000-2001. Two fungal isolates Aspergillus niger (C1) and Penicillium chrysogenum (C13) and Pseudomonas sp. (BR2) significantly increased plant heights after 60 days, and the fresh and dry matter yields and P-uptake after 90 days of growth. Field assays were performed in Koygour (Diré) in 2001-2002. Inoculation treatments included C1, C13, BR2, C1+BR2, C13BR2, and a control in the presence or absence of the AM fungus Glomus intraradices. P treatments included Tilemsi rock phosphate (TRP), phosphate biammoniacal (DAP) and an unfertilized control. The colonization of wheat root with AM was significantly higher following inoculation with G. intraradices, and when TRP was the P source used. The presence of Pseudomonas strain (BR2) improved root colonization by the AM fungus. In general, straw and grain yield improved significantly following inoculation with AM and phosphate solubilizing microorganisms. The highest P concentration in wheat grain and straw was recorded in treatment including a combinaison of AM, BR2 and C1 in the presence of TRP.

L'étude a pour but de mettre au point une stratégie nutritionnelle de réduction de la charge en phosphore (P) des effluents piscicoles au Québec. Elle a duré 112 jours et consisté à évaluer les effets de trois types d'alternances répétées (à 1, 2 et 4 semaines) de régimes carencé ou RO (0,2 % P disponible) et équilibré ou RIO (0,3 % P disponible) en P sur la croissance et l'excrétion de P chez Oncorhynchus mykiss. Ces alternances ont été comparées à l'alimentation en continu avec RO, RIO et un régime témoin, bien équilibré, ou RG (0,5 % P disponible). Les alternances n'ont pas différé significativement (P<0,05) entre elles pour la croissance, la minéralisation des tissus et les rejets de P. Elles ont été globalement meilleures par rapport à l'alimentation en continu avec RO et RIO. C'est le RG ±en continu¿ qui a, cependant, eu des valeurs plus élevées pour la croissance, mais aussi des rejets de P plus élevés (4,2 contre 2 g de P par kg de poids frais). L'étude a montré qu'une alternance de régimes carencé et équilibré en P est une avenue intéressante pouvant permettre d'atteindre et même de dépasser l'objectif provincial du Québec en matière de rejet de P.

La fixation biologique d’azote réalisée par les cyanobactéries est un processus important dans les écosystèmes où la productivité est limitée par la disponibilité de l’azote. Dans des conditions de changements globaux, l’augmentation du CO2 atmosphérique pourrait engendrer une augmentation des taux de fixation d’azote permettant de combler la demande croissante d’azote nécessaire à la croissance. Cependant cette augmentation des taux de fixation d’azote pourrait dépendre des disponibilités en molybdène (Mo) et en phosphore (P), mais également être contrebalancée par l’azote minéral apporté via les dépositions atmosphériques. La complexité des systèmes naturels, notamment les caractéristiques de la symbiose cyanobactérie-végétaux supérieurs rends difficile l’étude de l’effet de l’augmentation du CO2 et des dépositions atmosphérique sur la fixation d’azote, dépendamment des disponibilités en Mo et P. Nous avons donc tenté de déterminer les effets de ces facteurs environnementaux (CO2 et apport d’azote minéral), en utilisant des cultures pures de cyanobactéries (Anabaena variabilis) dans différentes conditions de disponibilités en Mo et P. Cette approche expérimentale réductionniste nous a permis de mettre en évidence un effet significatif du P sur la concentration de la chlorophylle, indépendant des conditions environnementales (CO2, N) ainsi qu’une interaction entre le Mo et le P pour la variable chlorophylle, dans des conditions de CO2 augmenté sans apport d’azote. Cette interaction entre le Mo et le P pourrait être expliquée par un compromis entre l’acquisition du carbone, facilitée dans des conditions de CO2 augmentée, et la fixation biologique d’azote. Notre étude a également permis de mettre en évidence un effet significatif du P sur la croissance d’A. variabilis, dans des conditions de CO2 ambient et en présence d’azote. De façon plus spécifique, à haut P (2.5 10-5 M) le taux de croissance était plus faible (P = 0.02), alors que la quantité de chlorophylle et l’activité de la nitrogénase étaient toutes deux plus élevée (P = 0.002 et P = 0.015 respectivement). Cet effet du P pourrait être expliqué par une différence de stratégie de croissance de la cyanobactérie. A faible P, la cyanobactérie pourrait investir dans de courts filaments composés de cellules volumineuses, contrairement à des conditions de concentration en P élevées, où la cyanobactérie pourrait investir plus dans la formation d’hétérocystes et de filaments plus longs, composés de cellules plus petites. Cette étude apporte des pistes de réflexion quant aux stratégies permettant aux cyanobactéries filamenteuses de s’adapter à l’augmentation du CO2 atmosphérique et des dépositions azotées, en fonction des disponibilités en Mo et P. Un compromis entre l’acquisition de C et la fixation d’azote ou un changement de la stratégie de croissance des filaments pourrait permettre aux cyanobactéries filamenteuses d’être moins sensibles aux stress environnementaux (augmentation du CO2 atmosphérique et disponibilité des nutriments tels que l’azote).

Dans une première partie est décrite une réaction de Ugi-Smiles avec des équivalents d'ammoniaque ainsi que des post-condensations à cette réaction. Dans une seconde partie, des nouvelles réactions de Passerini entre des isonitriles, des phosphonates d'acyle et différents partenaires acides ont été décrites. Dans une dernière partie, une synthèse originale de cétène-imines basée sur une séquence Nef-Perkow ainsi que des applications en synthèse hétérocyclique sont présentées.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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

La pollution diffuse provenant des milieux agricoles a une influence majeure sur la qualité de l’eau. Le transport de sédiments et de nutriments, tels que le phosphore et l’azote, est particulièrement préoccupant. Les changements climatiques anticipés modifieront le régime hydrologique des rivières, ce qui entraînera des conséquences difficiles à anticiper, notamment sur la qualité de l’eau. Le site à l’étude est le bassin versant de la rivière Tomifobia, situé au sud-ouest du Québec, qui possède une superficie de 436 km² et qui comporte une forte activité agricole. Il a un impact important sur la qualité de l’eau du lac Massawippi puisqu’il draine 70% de son bassin versant. Le modèle hydrologique spatialisé Soil and Water Assessment Tool (SWAT) a été utilisé pour effectuer l’évaluation quantitative et qualitative de l’apport en eau à la rivière. Les activités agricoles ont été représentées dans le modèle selon un calendrier typique pour chacune des différentes cultures. Le calage et la validation du modèle pour le débit de la rivière Tomifobia ont été effectués à l’aide de la reconstitution des apports au lac Massawippi. Pour la qualité de l’eau, les données provenant de l’Institut de recherche et de développement en agroenvironnement (IRDA), du Comité de gestion du bassin versant de la rivière Saint-François (COGESAF) et la campagne d’échantillonnage du Groupe de recherche sur l’eau de l’Université de Sherbrooke (GREAUS) ont été utilisées. Les éléments analysés par rapport à la qualité de l’eau sont les sédiments, le phosphore et les nitrates. Différentes projections climatiques ont été entrées dans le modèle dans le but de déterminer les tendances hydrologiques futures. L’impact des changements climatiques sur le régime hydrologique se traduit principalement par une augmentation des débits hivernaux et une diminution des débits printaniers. Aucune tendance statistiquement significative n’a été observée pour la période estivale et automnale. L’effet des changements climatiques sur les exportations de nitrates est similaire à celui sur le débit. Pour les exportations de sédiments et de phosphore, on note une hausse à l’hiver, une baisse au printemps et une hausse pour l’été et l’automne.

Alors que l’Imagerie par résonance magnétique (IRM) permet d’obtenir un large éventail de données anatomiques et fonctionnelles, les scanneurs cliniques sont généralement restreints à l’utilisation du proton pour leurs images et leurs applications spectroscopiques. Le phosphore jouant un rôle prépondérant dans le métabolisme énergétique, l’utilisation de cet atome en spectroscopie RM présente un énorme avantage dans l’observation du corps humain. Cela représente un certain nombre de déEis techniques à relever dus à la faible concentration de phosphore et sa fréquence de résonance différente. L’objectif de ce projet a été de développer la capacité à réaliser des expériences de spectroscopie phosphore sur un scanneur IRM clinique de 3 Tesla. Nous présentons ici les différentes étapes nécessaires à la conception et la validation d’une antenne IRM syntonisée à la fréquence du phosphore. Nous présentons aussi l’information relative à réalisation de fantômes utilisés dans les tests de validation et la calibration. Finalement, nous présentons les résultats préliminaires d’acquisitions spectroscopiques sur un muscle humain permettant d’identiEier les différents métabolites phosphorylés à haute énergie. Ces résultats s’inscrivent dans un projet de plus grande envergure où les impacts des changements du métabolisme énergétique sont étudiés en relation avec l’âge et les pathologies. / Although magnetic resonance imaging (MRI) provides a wide array of anatomical and functional contrasts, clinical MRI systems are typically limited to imaging of tissue water and spectroscopy based on hydrogen atoms in more complex molecules. Given the important role of phosphate metabolism in virtually all biological processes, there has been considerable interest in the development of technology allowing detection and spectroscopy of magnetic resonance signals associated with phosphorus in the human body. This poses a number of technical challenges, due to the lower natural abundance and resonant frequency of phosphorus. The objective of this project was to develop and implement a basic in vivo phosphorus capability on a clinical 3 Tesla MRI scanner. We present here the various steps toward building and testing a working prototype of MR coil tuned to phosphorus frequency. We also provide information on building a set of test phantoms required for this project that can be used for signal calibration. Finally we show preliminary phosphorus spectra from muscle, in human subjects, demonstrating the main constituents in high-energy phosphate metabolism. These results pave the way for future applications in which the metabolic physiology of the human brain will be studied during aging and in disease.

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