Le potassium (K), le calcium (Ca) et le magnésium (Mg) sont en compétition pour saturer la CEC du sol. Le lessivage du K a été peu documenté. Cette étude porte sur l'effet de la fertilisation potassique sur le lessivage du K en lien avec celui du Ca et du Mg sous culture de pomme de terre en sols sableux. De 2012 à 2014, deux sites par année étaient établis sur des sols de texture sable loameux près de la ville de Québec. Les séries de sols étaient Morin, Orléans et Saint-Nicolas. Chaque site comprenait huit traitements potassiques constitués d’une combinaison de doses et de sources de KCl et de Sul-Po-Mag répétées trois fois. En 2012, le K fut appliqué à quatre doses (0, 70, 140 et 210 kg K2O ha-1). En 2013 et 2014, une dose de plus de K fut ajoutée (105 kg K2O ha-1) ainsi que trois doses de calcium (15, 125, 250 kg Ca ha-1) appliquées sous forme de CaSO4. L’échantillonnage de la solution du sol dans des lysimètres à succion a eu lieu toutes les deux semaines de la plantation à la récolte. Les concentrations en K (SSK), Ca (SSCa) et Mg (SSMg) furent dosées dans la solution du sol. De 2012 à 2014, l’ajout de fertilisants potassiques n’a pas influencé significativement la SSK sauf à des dates précises. La perte du K était plus élevée au début de la saison de culture, ensuite elle diminuait progressivement mais augmentait à la sénescence de la plante. Pour les sites en 2013 et 2014, la SSCa et la SSMg, étaient significativement influencées par les traitements de K et la date d'échantillonnage. La dose de K n’a généralement pas eu d’impact sur le lessivage du K en sol sableux mais a augmenté le lessivage de SSCa et de SSMg. / Quantification of nutrient movement from agricultural soils is important for both fertilizer and environmental management. This study evaluated the impact of potassium (K) fertilization on K leaching in relation to calcium (Ca) and magnesium (Mg) leaching under potato crop in sandy soils. From 2012 to 2014, two sites per year were established on loamy-sand textured soils near Quebec City. Soil series were Morin, Orleans and Saint-Nicolas. Each site included eight K treatments as a combination of rates and sources of KCl and Sul-Po-Mag with three replications. In 2012, the K was applied at four rates (0, 70, 140 and 210 kg K2O ha-1). In 2013 and 2014, another K rate was added (105 kg K2O ha-1) as well as three rates of calcium (15, 125, 250 kg Ca ha-1) applied as CaSO4. The soil solution was sampled biweekly from planting to harvest using suction lysimeters and the concentrations of K (SSK), Ca (SSCa) and Mg (SSMg) in the soil solution were measured. From 2012 to 2014, adding K fertilizers did not significantly influence the SSK except on specific dates. K leaching was higher at the beginning of the growing season, then it gradually decreased but increased at the end of the growing season until plant reached senescence stage. For all the sites, SSCa and SSMg were significantly influenced by the K treatments and the sampling period. The rate of K generally had no impact on the leaching of K in sandy soils but increased SSCa and SSMg leaching.

Le phosphore (P) est indispensable pour la pomme de terre, la principale culture des provinces de l’Est canadien. La diminution des réserves phosphatées et le risque de perte de cet élément dans les cours d’eau constituent des contraintes majeures pour la sécurité alimentaire et pour l’environnement. L’objectif de ce projet de recherche est d’optimiser la dose et le type d’engrais phosphaté en vue de minimiser le risque d’accumulation du P dans le sol, et de substituer les engrais de synthèse par des engrais recyclés. Un total de 141 échantillons représentatifs des sols de l’Île-du-Prince-Édouard (ÎPE) a été d’abord analysé et a montré que l’acidité du sol influait grandement sur le pourcentage de saturation des sols en P. Ainsi, les seuils critiques environnementaux en terme d’indice de saturation en P, (P/Al)M3 ont été de 19% pour les sols très acides (pHeau<5,5), et de 14% pour les sols moins acides (pHeau>5,5), au-dessus desquels la fertilisation en P devrait être limitée aux besoins de la culture. Six classes de risque environnemental ont été identifiées et leur répartition spatiale a montré que la classe de risque modéré était prédominante à l’ÎPE. Nous avons ensuite développé un modèle agro-environnemental de P pour la pomme de terre basé sur 42 essais de fertilisation conduits dans les provinces maritimes (ÎPE, Nouveau-Brunswick (NB) et Nouvelle-Écosse (NÉ)). Ce modèle, basé sur l’indice (P/Al)M3, a été composé de sept classes de diagnostic et de recommandation pour la fertilisation phosphatée : (0-2,5%), (2,5%-5%), (5%-10%), (10%-14%), (14%-16%), (16%-23%) et (P/Al)M3>23% correspondant, respectivement, aux doses optimales en P de 105, 81, 70 kg P ha-1 pour les trois premières classes, et à une dose de 21 kg ha-1 pour les classes dont le (P/Al)M3 est supérieur à 10%. Finalement, pour évaluer l’efficacité d’un engrais phosphaté recyclé (Crystal Green®), nous avons conduit 8 essais de fertilisation au Québec et dans les provinces maritimes. Il a été conclu que la fertilisation phosphatée avec le Crystal Green® pourrait substituer le triple superphosphate (TSP) jusqu’à 75% sans que les niveaux de rendements en pomme de terre, le prélèvement du P, et le statut du P dans le sol et dans la plante ne soient changés / Phosphorus (P) is essential for potatoes, the main crop in the Canadian eastern provinces. The depletion of phosphate reserves and the risk of loss of this element in watercourses are major constraints for food security and for environment. The objective of this study is to optimize the rate and type of phosphate fertilizer in order to minimize the risk of P accumulation in the soil, and to substitute synthetic fertilizers with recycled ones. A total of 141 soil samples representative of Prince Edward Island (PEI) soils were first analyzed. It have been shown that soil acidity greatly influenced P soil saturation percentage. Thus, critical thresholds in terms of P saturation index, (P/Al)M3, were 19% for very acid soils (pHwater <5.5), and 14% for less acidic soils (pHwater>5.5), above which P fertilization should be limited to the crop’s requirement. Six environmental risk classes were identified and their spatial distribution showed that the moderate risk class was predominant in PEI. We then developed an agro-environmental model of P for potato based on 42 fertilization trials conducted in the Maritime provinces (PEI, New Brunswick (NB) and Nova Scotia (NS)). This model, based on the (P/Al)M3 index, was composed of seven fertility and environmental risk classes: (0-2.5%), (2.5%-5%), (5%-10%), (10%-14%), (14%-16%), (16%-23%) and (P/Al)M3>23% corresponding, respectively, to the optimal P rates of 105, 81, 70 kg P ha-1 for the first three classes, and to a P rate of 21 kg ha-1 for classes with (P/Al)M3 greater than 10%. Finally, to evaluate the effectiveness of a recycled P fertilizer (Crystal Green®), we conducted 8 fertilization trials in Quebec and in the Maritime provinces. It was concluded that P fertilization with Crystal Green® could substitute triple superphosphate (TSP) up to 75% without noticing any significant decrease in potato yield levels, P uptake, and P status in the soil and in the plant.

Afin d'utiliser les phéromones sexuelles dans les programmes de lutte intégrée des espèces nuisibles d'insectes, il est essentiel d'identifier les composés chimiques phéromonaux et de comprendre adéquatement la biologie reproductive des espèces considérées. Cette thèse porte sur l'étude de ces deux thèmes chez le puceron de la pomme de terre, Macrosiphum euphorbiae (Homoptera: Aphididae), un insecte nuisible pour l'agriculture à l'échelle mondiale. Les femelles sexuées vierges du puceron de la pomme de terre émettent leur phéromone sexuelle afin d'attirer les mâles conspécifiques. Lorsque soumisent à des températures froides, elles expriment ce comportement à un plus jeune âge que dans des conditions plus chaudes. En laboratoire, pour tous les régimes thermiques, une grande différence était observée au niveau du comportement d'appel en fonction de l'âge (i.e., les vieilles femelles appelaient plus tôt après l'ouverture des lumières et passaient plus de temps à appeler). Toutefois, sur le terrain, compte tenu des effets des faibles températures, des vents élevés et de la pluie sur l'activité des femelles en appel, les changements liés à l'âge étaient beaucoup moins prononcés. La phéromone sexuelle libérée par les femelles de M. euphorbiae a été identifiée comme étant un mélange de deux monoterpenoïdes, le nepetalactol (I) et la nepetalactone (II). Ces deux composés étaient présents dans un rapport de 4:1 à l'émergence des femelles. Ce ratio a changé avec l'âge, les femelles les plus âgées libérant un mélange au rapport de 2:1. Des proportions semblables de mâles de M. euphorbiae ont répondu aux mélanges synthétiques des rapports de 3:1, 4:1 et 5:1 et aux femelles vierges en appel. Cependant, les mâles mettaient plus de temps pour atteindre une source de phéromone synthétique que des femelles en appel. Le comportement des mâles face aux femelles sexuées en appel a été étudié dans des bioessais en laboratoire et sur le terrain. En laboratoire, les mâles détectaient la phéromone et s'orientaient vers la source mais ne volaient pas contre le vent lorsqu'ils étaient exposés à une source de phéromone. Par contre, ils rejoignaient la source si un pont était présent entre la source de phéromone et les cages de relâche pour leur permettre de marcher contre le vent. Sur le terrain, les comportements d'appel des femelles et de marche des mâles ont été étudiés pour différentes vitesses de vent inférieures à 5 m/s. Les femelles appelent jusqu'à une vitesse de 4 m/s mais le comportement de vol des mâles était inhibé à des vélocités supérieures à 2 m/s. Tel qu'observé en laboratoire, les mâles marchaient vers la source à des vitesses de vent élevées. Toutefois, contrairement aux résultats de laboratoire où les mâles atteignaient tous la source en marchant, 30% des mâles volaient contre le vent et se posaient sur la source. L'étude détaillée des patrons de vent a démontré qu'en présence de vent, les mâles marchaient vers la source, mais s'envolaient et progressaient vers l'avant lorsqu'une accalmie temporaire du vent se présentait. / In order to use insect sex pheromones in integrated management programme of pest species, it is essential to have the correct identification of the chemical composition of pheromones and a solid understanding of the reproductive biology for the species in question. In this thesis, I examined the two aspects in the potato aphid, Macrosiphum euphorbiae (Homoptera: Aphididae), an agricultural pest of importance worldwide. Virgin female oviparae of the potato aphid release sex pheromone to attract conspecific males. At cooler temperatures females express this behavior at a younger age that at warmer ones. Under all constant temperature regimes in the laboratory there was a significant change in calling behavior as a function of age, with older females calling sooner after the "lights on" signal and spending more time calling. However, under field conditions the age related changes were much less evident due to the effects of low temperatures, high winds and rain on female calling activity. The sex pheromone emitted by calling females of M. euphorbiae was identified as a mixture of two monoterpenoids nepetalactol (I) and nepetalactone (II). The two components were present in a 4:1 ratio in the young females, but this changed with age and older females released a 2:1 ratio. A similar proportion of M. euphorbiae males responded to 3:1, 4:1, and 5:1 synthetic blends and to calling virgin, although the time taken to reach the source was less when conspecific females were used. Males' behaviour to the calling females was examined in the laboratory and field bioassays. In the laboratory, males detected and oriented themselves to the source but did not fly upwind when exposed to calling females or appropriate lures, and only reached the source if there was a bridge available between the release cage and pheromone source allowing them to walk upwind. Under field conditions female calling, and male walking behavior were observed under variable wind speeds <5m/s, but male flight behavior was inhibited at variable winds >2m/s. In contrast to laboratory results where males only reached the source by walking, nearly 40% of males reaching the source did so by flying. A detailed examination of the wind patterns showed that in the presence of wind males walked towards the source but would take flight and make forward progress when there was a temporary lull in the wind.

Parmi les éléments nutritifs influençant la croissance de la pomme de terre, l'azote est considéré comme étant le plus limitant. Le coefficient de recouvrement azoté des engrais minéraux appliqués à la pomme de terre est d'environ 45% en raison des sols sableux sur lesquels on la cultive et de son système racinaire peu développé. Pour cette raison, le fractionnement spatio-temporel des applications azotées se révèle nécessaire afin d'optimiser les rendements et de minimiser les pertes d'azote dans le sol, l'air et l'eau. L'objectif principal de cette thèse est le développement d'un modèle de simulation et de prédiction des rendements de pommes de terre à l'échelle intra-champ. Pour ce faire, un premier sous-objectif vise à développer un modèle par réseau de neurones permettant d'estimer la radiation solaire incidente, donnée importante pour les modèles de croissance mais faisant souvent défaut dans les bases de données météorologiques. Nos résultats concernant ce premier sous-objectif montrent qu'un réseau de neurones utilisant la radiation solaire extraterrestre, les écarts diurnes de température et le jour de l'année performe mieux que deux modèles empiriques classiques. Le deuxième sous-objectif consiste à développer un modèle de croissance et de prédiction des rendements à l'échelle intra-champ par réseau de neurones et de comparer celui-ci à une régression linéaire multiple et au modèle SUBSTOR. Cette comparaison s'est faite tant au niveau de la simulation des rendements, utilisant des données couvrant toute la saison de croissance, qu'au niveau de la prédiction des rendements considérant des horizons temporels de 9, 10 et 11 semaines. Ces horizons de temps correspondaient plus ou moins au stade de floraison, durant lequel une seconde application de N est généralement appliquée sous nos conditions. Les résultats démontrent qu'un modèle par réseau de neurones utilisant des fonctions du LAI et la pluviométrie cumulative permettrait de simuler et de prédire les rendements en tubercules de façon plus précise que SUBSTOR et un modèle de régression linéaire multiple. Cela suggère que la période critique influençant les rendements de pomme de terre se situerait entre 5 et 8 semaines après la plantation et que la croissance subséquente des tubercules serait essentiellement contrôlée par le transfert de biomasse vers les tubercules. Cette période critique varie selon les cultivars, étant d'environ 5 semaines pour 11 les cultivars hâtifs et d'environ 8 semaines pour les cultivars tardifs. Nos résultats suggèrent aussi que la mesure de LAI intégrerait plusieurs paramètres pris en compte par les modèles de croissance mécanistes classiques, comme par exemple les paramètres pédologiques et génétiques. On observe d'ailleurs une forte corrélation entre le LAI saisonnier maximal et la concentration du sol en nitrate. Ce travail de recherche devra être complété en évaluant, notamment, la capacité d'un tel modèle à tenir compte 1) des effets d'applications différentielles de N sur le rendement et 2) de la sensibilité des différentes zones d'aménagement aux pertes environnementales de N.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Une plante tropicale de la famille des Fabaceae, Sesbania pachycarpa, a fait l'objet d'une évaluation insecticide et/ou insectifuge sur le charançon de la carotte, Listronotus oregonensis (Lec.), et sur le doryphore de la pomme de terre, Leptinotarsa decanlineata (Say). Dans une première phase des travaux, le plus polaire de deux extraits obtenus par séparation chimique de la poudre de la plante a démontré, sur le charançon de la carotte, une activité 3 à 4 fois supérieure à celle de l'huile de neem, ou Azadirachta indica, plante tropicale de référence pour ses propriétés insecticides. Le second extrait, faiblement polaire, n'a démontré aucun effet après 72 heures, à une concentration de 4 %. L'action répulsive d'une concentration de 1 % de l'extrait polaire assure une protection foliaire significative contre la larve LT et l'adulte du doryphore de la pomme de terre ; il faut doubler la quantité d'extrait moins polaire pour assurer une protection équivalente à celle obtenue avec l'extrait de neem. Dans une seconde phase de l'étude, les 17 fractions qui sont obtenues par chromatographie "flash" des deux extraits sont testées sur la larve L^ du doryphore de la pomme de terre. La mortalité après 72 h donne l'ordre d'activité décroissante suivant : 84, B5, AI i, Ag et 85. Les extraits Ag, A^, 84 et 85 ont une activité antiappétante équivalente. Les autres fractions sont peu actives ou en proportion insuffisante pour entreprendre des tests biologiques. L'étude des fractions plus actives 84 et 85, sans le synergiste piperonyl butoxide (PBO), a permis de démontrer qu'une concentration de 0,3125 % assure une protection foliaire significative après 24 h et qu'une augmentation atteignant 8 fois cette concentration n'améliore pas cette protection. Après 24 et 48 h, la mortalité n'est pas significative ; mais elle le devient après 72 h, à la concentration de 2,5 %. En présence du PBO (1 % de la fraction), les 2 fractions, à une concentration de 0,3125 %, assurent une protection foliaire de la plante et une mortalité des insectes significatives. Les résultats indiquent que la fraction 84, après 24 heures, possède une action précoce plus marquée que la fraction B5. Après 72 heures, les deux fractions ont une activité semblable. L'étude chimique a permis de déterminer qu'une monoamine tertiaire, l'hydrochlorure de méthylamine, était le composé le plus abondant de la fraction 84. Dans les conditions expérimentales, cette molécule pourrait plutôt provenir des solvants utilisés que d'une origine végétale ; néanmoins, une petite ouverture sur cette dernière est envisageable, en référence aux études antérieures qui montrent une diversité des monoamines aliphatiques chez diverses espèces végétales.

Le potassium est l’élément requis en plus grande quantité par la pomme de terre (Solanum tuberosum L.). L’effet de la fertilisation potassique sur la pomme de terre a été largement décrit en bibliographie. Cependant, aucune méta-analyse n’a encore été effectuée sur la base de données québécoise des essais de fertilisation potassique. L’objectif de ce projet est d’évaluer les performances de trois méthodes diagnostiques du potassium du sol en culture de pomme de terre au Québec, à savoir : la méthode du niveau de suffisance de nutriments disponibles (SLAN), la méthode de saturation en base (BCSR) et la méthode d’analyse compositionnelle, centred log ratio (CLR), afin de contribuer à des grilles de fertilisation pour cette culture. Pour ce faire, les résultats de 57 essais de fertilisation potassique réalisés au Québec entre 1970 à 2013 ont été compilés dans une base de données. La réponse de la pomme de terre aux ajouts de potassium a été analysée par la méthode de Cate-Nelson et traitée par méta-analyse. Le diagnostic par suffisance des nutriments du sol (SLAN) et l’analyse compositionnelle, l’indice log centré, étaient les plus précis lors de la répartition Cate-Nelson. Le BCSR s’est montré peu performant. Le SLAN a surévalué les cas de carences en K par rapport à l’indice log centré, soit 32 vrais positifs contre 21, et avait tendance à sous-évaluer les cas de faible réponse au K, avec 10 vs. 23 vrais négatifs. Le SLAN tendait à surévaluer la dose de K dans les sols de teneur intermédiaire en K échangeable par rapport au CLR.L’indice CLR montre une diminution graduelle des besoins en K avec l’augmentation du poids du K dans le ratio, et se prête donc mieux à la modélisation que l’indice SLAN. Il est suggéré que la dose de K dépasse les exportations de K par la récolte lorsque le log centré se situe sous -2,9 et qu’au-delà de -2,9, la fertilisation potassique complète la fourniture du sol. La recommandation potassique de la pomme de terre suggérée par le CRAAQ (2010) pourrait donc être améliorée avec l’indice CLR. / Potassium is the element required in largest quantities by the potato (Solanum tuberosum L.). The effect of potassium fertilization on potato yield and quality has been extensively described in the bibliography. However, no meta-analysis has yet been performed on the Quebec potato database on potassium fertilization trials. The objective of this project was to evaluate the performance of three diagnostic methods for soil potassium to improve fertilizer recommendation for potato in Quebec: the traditional sufficiency level of available nutrients (SLAN), basic catioon saturation ratios (BCSR) and and the new compositional data analysis method of centred log ratios (CLR). The results of 57 trials of potassium fertilization in Quebec between 1970 and2013 were compiled in a database. The database was analyzed by Cate-Nelson method and meta-analysis. Diagnosis by SLAN and CLR were more accurate compared to BCSR. SLAN generated 32 vs. 21true positive specimens compared to CLR but over estimated cases of K deficiency with10 vs. 23 true negative specimens, hence underestimating cases of small response to added K. The SLAN tended to overestimate the K requirements in the intermediate soil K fertility class compared to CLR. It is suggested that the dose of K should exceed K exportations through harvest when CLR is below -2,9 and that, above a CLR value of -2,9, K fertilization should complement soil K supply. The potassium recommendation potato suggested by CRAAQ (2010) could be improved with the index CLR.

Les réticences de la société à l'égard de l'utilisation pharmaceutique de protéines purifiées à partir de sources potentiellement porteuses d'agents pathogènes ont contribué à l'émergence d'une nouvelle approche pour l'expression hétérologue des protéines, baptisée "moléculture végétale" (de l'anglais : molecular farming). Prometteuse à plusieurs égards, cette nouvelle discipline a attiré l'attention de plusieurs équipes de recherche en biotechnologie végétale, qui se sont aussi penchées, depuis quelques années, sur les limites associées à cette approche. En dépit des avantages évidents associés à la production des protéines recombinantes dans les tissus végétaux, l'activité biologique de la protéine recombinante et les mécanismes de protection endogène de la cellule hôte contre les protéines étrangères [la reconnaissance du non-soi] constituent, notamment, des contraintes souvent importantes pour la production efficace de protéines in planta. L'expression de certaines protéines recombinantes chez les plantes pourrait par exemple, en théorie, interrompre des interactions protéine-protéine spécifiques ou créer des réactions métaboliques indésirables en altérant des processus biochimiques ou des sentiers métaboliques essentiels au bon fonctionnement de la cellule hôte. Dans le but de mieux comprendre l'impact de l'expression des protéines recombinantes chez les plantes, le présent projet visait à étudier l'effet de la compartimentation cellulaire sur l'intégrité structurale et l'activité biologique in planta d'un inhibiteur de protéases à large spectre d'action, l'aprotinine bovine, exprimé chez la pomme de terre, Solanwn tuberosum L. Des lignées de pomme de terre accumulant l'aprotinine dans trois compartiments cellulaires - le cytosol, le réticulum endoplasmique (RE) et le milieu extracellulaire - ont d'abord été développées, après quoi le niveau d'expression du transgène et le taux d'accumulation de la protéine ont été déterminés par des procédures courantes de PCR en temps réel et d'immunodétection sur membrane solide. Une nouvelle technique pour la détection, la quantification et la caractérisation des protéines a ensuite été développée pour l'étude de la protéine recombinante exprimée, basée sur l'emploi conjoint de biopuces à protéines et d'un spectromètre de masse, le système SELDI-TOF/MS. Afin de cerner l'impact métabolique possible de la protéine recombinante sur la plante hôte, des analyses protéomiques basées sur l'électrophorèse bidimensionnelle, l'analyse d'images et la spectrométrie de masse ont finalement été réalisées afin de détecter et d'identifier, le cas échéant, les composantes du protéome endogène éventuellement modulées dans la plante modifiée. La rapidité et la précision de l'approche de détection des protéines par SELDITOF/MS font de la nouvelle approche d'analyse une technique prometteuse dans le domaine de la moléculture, utile pour l'étude préliminaire rapide des formes protéiques accumulées. En bref, cette approche nous a permis de détecter trois formes tronquées d'aprotinine bovine chez les plantes dirigeant cette protéine dans le RE, démontrant que la stabilité des protéines recombinantes dans ce compartiment cellulaire n'est pas universelle, à l'inverse des théories courantes. Malgré l'absence d'effet notable de l'inhibiteur recombinant sur la croissance et la morphologie des clones produits, des analyses protéomiques- subséquentes ont révélé, par ailleurs, que plusieurs protéines montrant une teneur altérée chez ces clones étaient impliquées dans la synthèse et la maturation des protéines endogènes au niveau cellulaire, suggérant un effet d'interférence de l'aprotinine sur la synthèse protéique cellulaire et expliquant possiblement une baisse significative de la teneur en protéines foliaires totales observée chez les mêmes clones. En dépit d'un taux d'accumulation plus faible chez les clones accumulant l'inhibiteur dans le milieu extracellulaire, ce dernier compartiment s'est avéré mieux adapté à l'accumulation d'aprotinine, générant une protéine entière et non tronquée montrant peu d'effets sur le métabolisme générale de la plante hôte. Ces résultats, qui illustrent la complexité des interactions moléculaires et cellulaires pouvant survenir in planta entre une protéine recombinante et la plante hôte, mettent aussi en évidence l'importance d'études empiriques détaillées sur l'impact des signaux d'adressage ajoutés aux constructions génétiques développées à des fins de moléculture.

En agriculture, la façon la plus courante de protéger les cultures des insectes nuisibles est l'application régulière d'insecticides chimiques. Toutefois, certains insectes comme le doryphore de la pomme de terre, Leptinotarsa decemlineata (Say), réussissent à développer au fil des ans, une résistance à la plupart des insecticides chimiques appliqués. Actuellement, le doryphore de la pomme de terre développe une résistance à l'imidacloprid, un insecticide efficace largement utilisé au cours des dernières années pour contrôler cet insecte nuisible. Par conséquent, les applications massives d'insecticides chimiques pour lutter contre cet insecte nuisible dans les cultures de pommes de terre deviennent inefficaces à long terme et peuvent entraîner de graves problèmes de santé et environnementaux. L'une des plus prometteuses alternatives aux moyens chimiques consiste à utiliser des ennemis naturels pour lutter contre le doryphore de la pomme de terre. L'usage de la punaise masquée prédatrice, Perillus bioculatus au deuxième stade larvaire (L2) pour contrôler le doryphore de la pomme de terre a été réalisé avec succès à petite échelle. Ce n'est pas le cas à grande échelle, car la distribution manuelle de ce prédateur n'est pas réalisable. L'objectif principal de cette étude était de concevoir, construire et tester un distributeur mécanique capable de libérer un grand nombre de Perillus bioculatus (L2) au champ au bon moment pour contrôler le doryphore de la pomme de terre. Étant donné que Perillus bioculatus n'était pas commercialement disponible au Canada au moment de l'étude, Podisus maculiventris qui possède des caractéristiques physiologiques semblables a été utilisé au cours de l'expérimentation en laboratoire. Comme il fut déterminé qu'il fallait mélanger les prédateurs à un matériel de support, une série d'essais préliminaires fut effectuée afin de sélectionner les deux matériaux les plus prometteurs, à savoir les copeaux de bois minces et le pop-corn. Les résultats obtenus ont confirmé qu'il est possible d'effectuer des lâchers mécaniques de Podisus avec un taux moyen de lâcher de 94,2% et que les deux matériaux de support sélectionnés sont adéquats. De plus, les taux de survie des prédateurs après un jour atteignirent 98,3 et 98,9% avec l'utilisation des copeaux de bois minces et du pop-corn, respectivement. Les taux de survie après sept jours ont chuté à 91 et 94,8%. Cependant, aucune différence significative entre ces deux matériaux de support ne fut trouvée. Finalement, il fut également démontré que la distribution mécanique n'a pas d'incidence sur le taux de survie des prédateurs comparativement au lâcher manuel peu importe le matériel de support utilisé.

Avec le développement récent des variétés végétales transgéniques, la mise au point et l'application d'approches adaptées à l'étude de leur innocuité apparaît importante. L'intégration de nouveaux caractères montrant un impact réel ou possible sur les caractéristiques de la plante modifiée, en particulier, rendent impératif la mise au point de stratégies à la fois exhaustives et efficaces pour une prise en compte correcte de leurs impacts éventuels sur la santé humaine. À titre d'exemple, des lignées de pomme de terre transgéniques exprimant un inhibiteur de protéases de type aspartate, l'inhibiteur CDI (pour Cathepsin D lnhibitor) de tomate, ont été développées dans notre laboratoire dans le double but de protéger la plante contre les insectes et de stabiliser les protéines recombinantes éventuellement exprimées dans ses tissus. Suite à des démonstrations diverses quant à leur efficacité (Brunelle et al., 2004, Rivard et al., 2006), il est apparu clair rapidement que l'expression du transgène cdi avait un impact marqué sur le métabolisme de la plante, avec des effets éventuels possibles sur les caractéristiques de ses tissus comestibles. Afin d'évaluer l'innocuité de ces lignées pour la santé humaine, une étude en plusieurs volets a été réalisée ici, basée sur les normes définies par les agences internationales de sécurité alimentaire. L'évaluation sanitaire des OGM repose en général sur un principe de base appelé équivalence en substance, qui consiste à comparer les teneurs en macronutriments, en micronutriments et en composés anti-nutritionnels et toxiques dans les lignées transgéniques à l'étude et dans leur contrepartie conventionelle. Dans le cadre du présent projet, une analyse compositionnelle de base a été faite pour les composantes majeures, mineures et toxiques de tubercules produits à partir de lignées de pomme de terre CDI et de lignées témoins transgéniques et conventionnels. Toutes les composantes analysées n'ont montré aucune variation significative quant à leur teneur dans les lignées analysées (ANOVA; P < 0.05), à l'exception de variations mineures pour le magnésium. Afin d'obtenir une image plus générale (ou "holistique") et pour augmenter les chances de détecter d'éventuels effets pléiotropiques suite à l'insertion du transgene cdi dans le génome de plante, une analyse protéomique basée sur l'électrophorèse bidimensionnelle (2-DE) a été réalisée pour le suivi comparatif de nombreuses protéines en simultané. Les données obtenues indiquent que les pommes de terre CDI étaient équivalentes aux pommes de terre conventionnelles obtenues de la lignée-mère, exception faite de la protéine recombinante CDI. Etant donné les liens de parenté entre l'inhibiteur CDI et un ensemble de protéines potentiellement allergènes retrouvés naturellement dans les tubercules, il convenait ensuite d'effectuer une évaluation spécifique des risques d'allergénicité associés aux tubercules modifiés. L'évaluation du potentiel allergène des OGM, effectuée généralement selon des normes établies par l'OMS et la FAO, tient compte de l'origine du transgène inséré, de l'homologie de séquence entre la protéine recombinante et les protéines connues comme étant allergènes, des phénomènes de réactivité croisée avec des allergènes connus, des propriétés physico-chimiques de la même protéine et de son immunogénicité potentielle évaluée in vivo dans des modèles animaux. In silico, l'inbiteur CDI de tomate s'est avéré partager un haut degré de similarité avec son équivalent structural de la pomme de terre, et avec d'autres protéines de type Kunitz de la pomme de terre reconnues comme étant allergènes. Ces données nous suggéraient alors d'évaluer plus à fond le comportement de ces différentes protéines dans les différentes lignées testées. Des tests de digestibilité in vitro ont d'abord été réalisés pour étudier la stabilité relative de ces différentes protéines en conditions de pH extrêmes et en présence de protéases de type pepsique et pancréatique. En bref, nous avons observé que les protéines de type Kunitz dans le tubercule cru étaient résistantes à l'hydrolyse pepsique et pancréatique sur une période d'au moins 60 min. Tenant compte des procédés de transformation auxquels la pomme de terre est généralement soumise, des pommes de terre cuites dans l'eau, des pommes de terre cuites au four à micro-ondes et des frites ont été préparées pour estimer la stabilité des protéines endogènes à la chaleur. Toutes les protéines de type Kunitz se sont avérées relativement stables mais néanmoins digérées complètement et en quelques minutes (par les protéases) après un traitement à 100 °C pendant 5 min, ce qui suggère que la protéine CDI et ses homologues de type Kunitz pourraient montrer un potentiel allergène à l'état cru, mais pas après cuisson. Afin de compléter cette évaluation des lignées CDI, des splénocytes isolés de la rate de souris BALB/c naïves ont été mis en culture pour déterminer leur taux de prolifération in vitro et leur profil en cytokines en réponse aux protéines de pomme de terre. Les résultats ont montré une prolifération élevée pour les protéines natives (non dénaturées), en comparaison à celles traitées à la pepsine ou à la chaleur. Une induction plus élevée de l'interféron gamma (IFN-y), au détriment de l'interleukine-4 (IL-4), a aussi été notée. Un autre groupe de souris BALB/c a été administrée oralement des protéines solubles de la plante afin de distinguer 1' immunogénicité des protéines de leurs effets allergènes. Il a été démontré, en bref, que les protéines de pomme de terre sont immunogènes plutôt qu'allergènes chez les souris. Étant donné que la protéine CDI montre une homologie de 30% avec l'inihibeur de trypsine de soya SBTI et que les deux protéines appartiennent à la même famille, la famille Kunitz, un test complémentaire avec le sérum de patients humains allergiques au soya a finalement été réalisé in vitro. En résumé, aucune activité croisée n'a été démontrée, nous suggérant à nouveau que les pommes de terre CDI étudiées dans cette étude n'étaient pas plus (ou moins) allergènes que leur équivalents conventionnels analysés en parallèle. L'ensemble de données obtenues dans le cadre de ce projet suggèrent, en somme, que les tubercules issus de lignées CDI sont équivalents aux tubercules conventionels correspondants, et que le transgène cdi exprimé dans les lignées modifiées n'est à l'origine d'aucun effet immunogène ou allergène particulier à l'inverse des effets parfois observables pour les protéines endogènes de même famille retrouvées dans le tubercule.

La pomme de terre est l’une des cultures les plus exigeantes en engrais et elle se cultive généralement sur des sols légers ayant de faibles réserves en N, P, K, Ca et Mg. Ces cinq éléments sont essentiels à la croissance des plants, à l’atteinte des bons rendements et à l’obtention de bonne qualité des tubercules de pomme de terre à la récolte et à l’entreposage. La recherche d’un équilibre entre ces cinq éléments constitue l’un des défis de pratiques agricoles de précision. La collecte de 168 échantillons de feuilles de pommes de terre selon une grille de 40 m × 60 m (densité d’échantillonnage de 2,9 échantillons ha-1) dans un champ de pommes de terre de 54 ha au Saguenay-Lac-Saint-Jean et la détermination de leur teneur en N, P, K, Ca et Mg au stade début floraison, jumelée à une lecture de l’indice de chlorophylle avec SPAD-502, a permis d’établir les faits suivants : parmi tous les indicateurs de diagnostic foliaire selon les 3 approches connues VMC, DRIS et CND, le contraste logarithmique entre les deux éléments nutritifs type anioniques (N et P) vs les trois éléments type cationiques (K, Ca et Mg), noté ilr (log ratio isométrique) du coda (Compositional Data Analysis) est l’indicateur le plus fortement relié à la lecture SPAD-502 (r=0,77). L’étude géostatique spatiale appliquée au Coda a montré une grande similitude entre le CND-ilr (anions vs cations) et la lecture SPAD-502. Ce CND-ilr devrait être interprété en termes de fertilisation de démarrage (N+P), en lien avec les apports des cations sous forme d’engrais (K, Ca et Mg) ou d’amendement (Ca et Mg).