Les plantes ont développé, au cours du temps, des mécanismes de protection leur permettant de survivre et de se développer en dépit des nombreux stress biotiques auxquels elles sont soumises. Cette thèse doctorale, en trois volets, visait à caractériser les réponses biochimiques et physiologiques de la pomme de terre (Solanum tuberosum) attaquée par un insecte coléoptère, le doryphore de la pomme de terre (Leptinotarsa decemlineata). Le premier volet du projet visait à caractériser l'impact de l'insecte sur le protéome foliaire de la plante, en utilisant comme modèle des plantes traitées avec des larves de doryphore, des plantes soumises à des blessures mécaniques et des plantes infestées par un insecte suceur, le puceron de la pomme de terre (Macrosiphum euphorbiae). Le second volet visait à caractériser le protéome des sécrétions orales du doryphore, avec pour objectif de cerner l'incidence relative des protéines de l'insecte et de la plante hôte aux sites de blessure générés par l'herbivore. Le troisième et dernier volet visait, enfin, à déterminer l'impact des altérations du protéome foliaire de la plante sur ses capacités photosynthétiques, et à mettre en évidence l'impact possible des composantes moléculaires de la plante sur les réponses observées. En résumé, nos résultats ont démontré que plusieurs protéines des métabolismes primaire et secondaire, incluant des protéines associées à la photosynthèse, sont régulées dans les feuilles en réponse au doryphore de la pomme de terre. L'impact négatif de l'herbivore sur plusieurs protéines photosynthétiques, notamment celles du photosystème I, a toutefois des répercussions négligeables sur la capture de lumière par la plante. La seconde phase du processus photosynthétique, en revanche, est affectée de manière notable par le doryphore, vraisemblablement par l'action de molécules provenant aussi bien de l'insecte que de la plante elle-même. Ces résultats suggèrent, dans l'ensemble, un impact spécifique, mais limité du doryphore de la pomme de terre sur le protéome primaire et les fonctions photosynthétiques de sa plante hôte. Ils suggèrent aussi la mise en place de mécanismes compensatoires in planta et la grande plasticité du métabolisme primaire de la plante en réponse à l'herbivore. / Higher plants have developed, over time, a variety of protection mechanisms allowing them to survive and cope with a variety of biotic stress cues in their surrounding environment. The main goal of this three-part doctoral thesis was to characterize the biochemical and the physiological responses of potato (Solanum tuberosum) to defoliation by the coleopteran insect herbivore Colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata). The first objective of the project was to characterize the impact of the insect on the host plant's leaf proteome, using as a model plants treated with potato beetle larvae, mechanically wounded plants and plants infested with a sucking/piercing insect, the potato aphid (Macrosiphum euphorbiae). The second objective was to gain some insight about the proteome of potato beetle oral secretions, with the aim of assessing the relative incidence of insect and host plant proteins at wound sites generated during insect feeding. The third objective, finally, was to determine the impact of leaf proteome alterations on photosynthetic capacities of the host plant, and to determine the possible impact of the plant's own molecular constituents on the responses observed. In brief, our results showed that several proteins involved in the primary and the secondary metabolisms, including photosynthesis-related proteins, were regulated in leaves in response to potato beetle feeding. However, the negative impact of the insect on several photosynthetic proteins, notably photosystem I proteins, only had negligible effects on the light capture process by the plant. The second phase of photosynthesis, on the other hand, was significantly affected by the insect, presumably via molecular effectors from both the insect and the host plant itself. These findings suggest, overall, a specific, but somewhat limited impact of Colorado potato beetle larvae on the leaf proteome and photosynthetic capacities of the potato host. They also suggest the possible induction of compensatory mechanisms in planta and the high plasticity of primary metabolism functions in the plant upon herbivore feeding.

La gestion de l'azote (N) et de l'irrigation sont des facteurs importants affectant les pertes de N par lessivage de nitrates dans la production de pomme de terre (Solanum tuberosum L.) sur des sols à texture grossière. L'objectif de cette thèse était d'étudier l'effet de la fertilisation azotée (dose et source) sur le lessivage intra-saisonnier et la teneur en nitrates du sol (RSN) ainsi que le rendement total (TY) et commercialisable (MY) dans la pomme de terre irriguée et non-irriguée cultivée en sols sableux. Une expérience de 5 ans (2008-2012) et une autre de 3 ans (2013-2015) ont été menées pour comparer l'application de l'urée enrobée de polymères (PCU) à la plantation avec celle fractionnée d'engrais azotés solubles à plusieurs doses équivalentes. Les résultats ont montré que, lorsque les déficits en eau sont faibles durant la saison de croissance, il ne résulte aucun avantage à apporter de l'eau supplémentaire par irrigation. L'irrigation a augmenté le lessivage intra-saisonnier des nitrates de 52%, mais n'a eu aucun effet sur le TY et le MY. Les rendements total et commercialisable n'ont pas répondu à la fertilisation azotée en raison d'un apport élevé en N du sol. Cependant, l'augmentation de la dose de N a entrainé une augmentation du lessivage intra-saisonnier de nitrates et du RSN. À doses équivalentes, l'apport du PCU a produit un TY et MY similaires par rapport à l'apport fractionné d'engrais conventionnels solubles. Les résultats ont montré que l'efficacité du PCU pour réduire le lessivage intra-saisonnier variait en fonction de la distribution des précipitations et de la période d'irrigation en raison des caractéristiques de libération de l'azote. L'apport du PCU au moment de la plantation était efficace pour réduire le lessivage intra-saisonnier lorsque les précipitations étaient élevées entre la plantation et le buttage. Le mélange PCU + urée appliqué à la plantation a entrainé une réduction du TY et du MY par rapport au PCU et aux engrais conventionnels solubles en raison d'une croissance végétative excessive et d'un retard dans l'initiation des tubercules. Par ailleurs, à doses équivalentes, le PCU+urée a augmenté le lessivage intra-saisonnier des nitrates en comparaison au PCU et aux engrais solubles appliqués. Les résultats ont aussi montré que le RSN était un bon indice du potentiel de lessivage post-récolte des nitrates dans la pomme de terre. Les pertes de N après la saison de croissance étaient plus élevées lorsque le RSN mesuré à l'automne était élevé. Le PCU+urée a été introduit dans le but de diminuer le risque de lessivage post-récolte lié à l'application du PCU. Toutefois, les résultats ont indiqué que l'application du PCU à la plantation, seul ou mélangé avec un engrais soluble, augmentait le risque de lessivage post-récolte par rapport aux engrais solubles. Globalement, les résultats de cette thèse suggèrent que la réduction de la dose de N est plus importante que le choix de la source de N pour minimiser le lessivage des nitrates. / Nitrogen (N) management and irrigation are important factors affecting yield and N losses through nitrate-N (NO₃-N) leaching in potato (Solanum tuberosum L.) production on sandy soils. The objective of this thesis was to investigate the effect of N fertilization (rate and source) on total (TY) and marketable (MY) yields, in-season NO₃-N leaching, and residual soil NO₃-N (RSN) for potatoes grown on sandy soils under two irrigation regimes (irrigated and non-irrigated). Two field experiments were conducted to compare split-applied conventional soluble N fertilizers (ammonium sulfate, ammonium nitrate, and calcium ammonium nitrate) and polymer-coated urea (PCU) products at several N rates during five (2008-2012) and three (2013-2015) years, respectively. The results showed that there was no benefit from additional water by irrigation when water deficits were low. Irrigation increased in-season NO₃-N leaching by 52% but had no effect on TY and MY. Results from the 3-year field experiment showed that TY and MY response to N fertilization were not significant when soil N supplied by soil N mineralization was high. However, increasing the fertilizer N rate increased in-season NO₃-N leaching and RSN. A single application of PCU resulted in similar TY and MY as split-applied conventional soluble N fertilizers at equivalent N rates. Results from both field experiments suggest that the potential of PCU to reduce in-season NO₃-N leaching may vary according to rainfall distribution and irrigation timing due to the N-release characteristics of the PCU. Application of PCU at planting was an effective strategy to reduce in-season NO₃-N leaching when there was significant rainfall during the period between planting and hilling. The results also indicated that PCU+urea applied at planting may reduce TY and MY compared to PCU and conventional soluble N fertilizers due to excessive vegetative growth and delayed tuber initiation. Furthermore, PCU+urea increased in-season NO₃-N leaching relative to PCU and conventional soluble N fertilizers applied at equivalent N rates. Residual soil NO₃-N was an effective index of the potential soil NO₃-N losses in the non-growing season, as overwinter NO₃-N losses were generally higher with greater RSN. The results indicated that a single application of PCU, alone or mixed with a conventional soluble N fertilizer at planting increases the risk of NO₃-N leaching in the non-growing season in comparison to conventional soluble N fertilizers. The overall results suggest that reducing the fertilizer N rate is more important than the choice of N sources to minimize NO₃-N leaching from potato production.

La gale argentée, causée par le champignon Helminthosporium solani, est une maladie importante affectant le tubercule de pomme de terre. Cette étude avait pour objectif d'évaluer l'influence du Fe, Cu, Mn, Zn et Mo, sous différentes formes chimiques, sur le développement de H. solani et de la gale argentée de la pomme de terre. Les résultats obtenus ont permis de démontrer que ces minéraux affectent la croissance mycélienne et la germination des conidies de ce champignon. L'addition de doses élevées des minéraux à l'étude dans le milieu de culture a généralement eu un effet inhibiteur sur la croissance mycélienne et la germination des conidies. Appliqués sur le tubercule, ces minéraux ont également affecté le développement de la gale argentée. Cependant, les travaux réalisés n'ont pas permis de révéler que la composition du substrat de culture en ces minéraux avait un effet sur le développement de la gale argentée ainsi que sur la quantité de H. solani détectée à la surface du tubercule par PCR en temps réel.

Le déficit hydrique affecte plusieurs variables physiologiques de la plante et est synonyme de baisse de rendement et de qualité pour des végétaux de grande culture tels que la pomme de terre. Dès lors, l’irrigation devient une solution préconisée. Celle-ci doit cependant permettre d’appliquer seulement la quantité d’eau dont la plante a besoin pour éviter le lessivage des fertilisants et pesticides pouvant contaminer la nappe phréatique. Depuis plus de vingt ans, la télédétection infrarouge thermique a permis de développer plusieurs outils de détection du stress hydrique. À travers des indices alliant des capteurs et des modèles tels que le CWSI (Crop Water Stress Index), la télédétection est utilisée pour répondre au besoin de dosage contrôlé des nouvelles pratiques agricoles et assurer une meilleure gestion de l’irrigation. Du fait des portions de sol visibles, les cultures partiellement couvrantes peuvent engendrer des erreurs d’estimation dans l’utilisation de ces indices. L’utilisation de radiomètre imageur allié à l’imagerie visible permet de palier à cette faiblesse. Le but de nos travaux est le développement d’un indicateur de l’état hydrique de la culture, accessible par thermographie infrarouge, permettant la détection précoce et la prévention du stress hydrique. Des mesures de température ont été effectuées en serre sur deux variétés de pomme de terre avec le radiomètre imageur ThermaCAM SC 2000. Des mesures répétées ont été prises sur des plants induits en stress hydrique et des plants témoins à plusieurs stades de développement de la culture. L’étude a montré une détection hâtive du déficit hydrique par thermographie infrarouge ainsi que l’influence du stress sur les variables biophysiques (température foliaire, surface foliaire, photosynthèse et conductance stomatique) et le rendement. La différence de température entre le couvert végétal et l’air (Tc – Ta) est fortement corrélée au stress hydrique. Elle a été associée à la surface foliaire pour développer l’Indice de Stress Hydrique Surfacique (ISHS). Les résultats obtenus avec l’ISHS pour la détection du stress hydrique sont très encourageants. / Water stress affect the yield and the crop quality. For more than twenty years, remote sensing allowed several tools developments to assess water stress detection using sensors and model such as Crop Water Stress Index (CWSI). Sparse crop can generate error in the interpretation of this index. The use of an imaging-radiometer combined to a high spatial resolution visible image help to remove this weakness. This study present a new water stress index based in the use of infrared thermography. A first dataset was taken from greenhouse experimental set up on potatoes species (Highlite and Chieftain) using an hand-held imaging-radiometer (ThermaCAM SC 2000). Repeated measurements were made for water-stress induced plants and for well irrigated plants at different growing stages. The study showed that an early detection of water deficit by infrared thermography is possible as well as the detection of the significant response of plant to heat stress and leaf area change based on water stress intensity. Temperature differences between crop canopy and air (Tc - Ta) are strongly correlated with the water stress. The study has permitted the development of a new index named Area Water Stress Index (AWSI) and the results obtained with this index for water stress detection are very encouraging.

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Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 52-58. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. [68]-77. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

The requirements of good quality and appetizing fast food increases continuously as a consequence of a community where food is always available. The crispiness of French fries is an issue that must be considered in this context, since it tends to decrease and give the fries a soft surface not appreciated by the consumer. To prolong the crispiness, the fries can be coated by a batter, a mix of starches. The batters used often consists of modified starches, e.g. cross-linked, acetylated and dextrinizated to increase and prolong crispiness, flour to stabilize the batter and sodium bicarbonate to make the batter “rise”. The cross-linked starch keeps the granules in a swelled state and prevents them from breaking when exposed to heat or processing: therefore, it delays the gelatinization and decreases the stickiness of the batter. The acetylated starch delays the retrogradation since it prevents amylose from packing when retrograded. It also stabilizes the batter. The dextrin added consists of heat and acid processed starch and decreases the gelatinization temperature of the batter. It also gives an appetizing color to the French fries. The aim of this project is to give further understanding of the ingredients´ functions, and to find alternative ingredients in a recipe already used, since the price of some ingredients has increased rapidly during the last few years. By studying an existing recipe and by doing a literary research some of the ideas were applied in the laboratory, followed by sensory and technical evaluations where color, appearance, crispiness, hardness and, to some degree, taste were evaluated. The viscosity of the starch solutions was measured since it indicates the pick-up (the amount of batter attached to the French fries). Pick-up and texture were also analyzed. Experiments confirmed the hypothesis that the acetylated starch was unnecessary and could be replaced by cross-linked starch. A high degree of cross-linking seemed to decrease the crispiness, which may depend on the prevented granule swelling. Replacing the cross-linked starch with native potato starch did not work since the batter became way too sticky. The flour could, to some degree, be replaced by native potato starch since the crispiness was very distinct. Too high concentrations of native starch made all batters very sticky, though, probably because of the early granule “explosion” caused by processing and high frying temperatures. Maize flour was an alternative to the flour currently used, since the color, appearance and crispiness of the French fries were very good according to the sensory evaluations. Although the difference between the batters seemed evident when evaluated sensory, statistics made sure that it was not significant. More research and tests needs to be done to assure the results of this project. It is also necessary to verify that the laboratory results are identical to those in industry. However, the study gave further understanding of the function of the ingredients and confirmed that there are several ways of improving an already good concept. / I takt med att allt större krav ställs på snabbmatsrestauranger och - producenter ökar också pressen att hitta livsmedel som lever upp till dessa. Stärkelsecoating av pommes frites används idag i många industrier i syfte att attrahera konsumenten genom en ökad krispighet och ett mer aptitligt utseende. Som namnet Clear-coat batter anger, ska battern inte synas utan används enbart i syfte att ge en förbättrad struktur. Syftet med det här examensarbetet är att hitta billigare ersättningar till de stärkelsevarianter som i dagsläget används i ett fungerande koncept, samt att öka förståelsen för de ingående komponenternas påverkan på slutresultatet. Arbetet tar sin början med en litteratursökning för att sedan fortsätta med appliceringsförsök och påföljande sensorisk och teknisk analys. De sensoriska analyserna, baserade på färg, utseende, krispighet och hårdhet hos pommes frites coatade med batter, stärkelseblandning, låg till grund för vidare försök och avgjorde vilka receptmodifieringar som skulle granskas ytterligare genom viskositets - pick-up - och texturmätningar. Den acetylerade stärkelse som används i referensreceptet hade inte någon tydlig påverkan på slutresultatet, utan kunde ersättas med tvärbunden stärkelse. Det framgick även att det rismjöl som används till viss del kunde ersättas med nativ potatisstärkelse, samt att majsmjöl gav ett mycket tillfredsställande resultat. Testerna visade att den tvärbundna stärkelsen var oumbärlig då klistrigheten blev för hög utan denna ingrediens. Det förelåg ingen signifikant skillnad mellan de olika recepten vid texturmätning, men fler försök behövs för att säkerställa denna slutsats.

Le secteur de la pomme est sous un système de gestion de prix. La Fédération des producteurs de pommes du Québec (FPPQ) administre un plan-conjoint qui fixe les prix minimums payés aux producteurs de pommes du Québec. Ainsi, le prix minimum des pommes vendues à l’état frais au Québec est déterminé par un comité composé de membres de la FPPQ, de membres de l’Association des Emballeurs de Pommes du Québec et d’un représentant des acheteurs de pommes à l’état frais. Cette étude porte sur la prédiction des prix payés aux producteurs pour quatre variétés de pommes (Cortland – McIntosh – Spartan – Empire) produites et vendues fraîches au Québec. Plus spécifiquement, l’objectif de l’étude est de développer un modèle empirique qui explique les facteurs qui influencent les prix payés aux producteurs de pommes du Québec. Cet outil facilitera la prise de décision des intervenants dans le secteur de la pomme au Québec en permettant prédiction précises des prix. Le modèle empirique inclue des variables qui expliquent les mouvements de la demande et de l’offre des pommes fraîches au Québec. Parmi ces facteurs, le modèle considère le stock de pommes, la quantité mise en marché, les importations, le taux de change et les prix observés pour les quatre variétés de pommes. Le modèle empirique utilise des développements récents dans l’étude des données temporelles qui sont déterminées conjointement. Ainsi, le modèle permet de prédire simultanément le prix des quatre variétés de pommes en tenant compte que le prix de chacune des variétés peut influencer les prix des autres variétés. Cette approche permet d’obtenir des prédictions plus précises que la méthode conventionnelle qui ne tient pas compte du fait que les prix des quatre variétés sont déterminés conjointement. Le modèle empirique montre que le commerce avec les États-Unis et la quantité de pomme mise en marché sont des facteurs particulièrement importants qui affectent le prix des pommes au Québec. Même si le modèle est estimé avec un nombre limité de données il performe très bien pour la prédiction des prix dans un horizon de moins de trois mois. / The apple industry in Quebec is under a price management system. The Fédération des producteurs de pommes du Québec (FPPQ) manages a marketing agreement that sets a minimum for the price paid to Quebec apple producers. The floor price is determined by a committee composed of members of the FPPQ, members of the Quebec apple packers association and one representative of Quebec fresh apples buyers. This study predicts the price paid to Quebec producers for four varieties of apples (Cortland–McIntosh– Spartan– Empire) grown in Quebec and sold fresh in Quebec and in so doing will assist the FPPQ in the determination of the minimum price. Specifically, the objective of this analysis is to develop an empirical model that explains the factors that influence the price paid to Quebec producers for fresh apples. This prediction tool will provide a precise prediction of prices therefore facilitating decision by members of the Quebec apple industry. The empirical model includes variables that affect both the demand for apple and the supply of apple. The model includes variables for the stock of apple, the quantity of apples marketed, the imports of apples, the exchange rate and the prices for the four varieties of apples. The empirical model is at the cutting edge of the literature on time series that are jointly determined. The empirical model in this analysis allows for a precise prediction of the price for the four varieties of apple taking into account that the price for one variety affects and is affected by the price for all the other varieties. This approach allows for more precise prediction than under conventional models that do not account for simultaneity. The results of the estimations how that the net imports of apple from the United States and the quantity of apples marketed are the two most important factors that affect the price of apples in Quebec. The model yields a precise prediction for a time horizon below three months.

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.