La réduction des apports de phosphore (P) de sources agricoles diffuses est une priorité environnementale pour la baie Missisquoi, un plan d’eau partagé par la province de Québec et l’état du Vermont, sérieusement affecté par la prolifération de cyanobactéries. Les objectifs d’un projet de recherche initié en 1997 dans le bassin versant du ruisseau au Castor (11 km2) étaient de 1) décrire le système de transfert du P dans le bassin versant au moyen de descripteurs du paysage et des systèmes de production agricole et 2) évaluer l’effet d’un aménagement hydro-agricole du bassin sur le transfert du P. Une étude réalisée sous pluie simulée sur un réseau de 36 parcelles implantées sur les trois séries de sol dominantes du bassin a démontré un degré élevé d’interaction entre le couvert végétal (sol nu vs. prairie), l’apport d’engrais de ferme et les propriétés physico-chimiques des sols sur l’exportation du P et sa biodisponibilité. L’analyse de variance indique que les contributions des traitements et interactions à l’explication de la variabilité de la concentration en P total du ruissellement suit l’ordre suivant : Type de sol > Couverture du sol > Sol X Couverture du sol > Amendement au lisier. A l’échelle du bassin versant, les exportations annuelles de P total et de P réactif soluble se sont chiffrées, en moyenne, à 1,53 et 0,65 kg-P ha-1, respectivement, pour la période de suivi de six ans. La distribution temporelle des exportations de P fut épisodique. La plus large part des exportations demeure associée aux débits de pointe, à la faveur de conditions de ruissellement de surface associées à la fonte des neiges et aux précipitations sur sol gelé ou saturé à la fin de l’hiver et tôt au printemps. En régime d’écoulement de base, la relation débit-concentration en P du ruisseau indique que les contributions ponctuelles comptent pour 3 à 11% du total des exportations annuelles de P. En conditions de débits élevés du ruisseau, la forte biodisponibilité et la dominance de la forme particulaire du P exporté témoignent de mécanismes de stockage et de transformation dans le réseau hydrographique, de même que d’un transport significatif du P par les voies souterraines. L’analyse de covariance des observations de qualité de l’eau, utilisant le débit comme co-variable, a mis en relief un contrôle hydrologique, lié aux particularités du paysage, de même qu’une influence de la gestion des engrais de ferme sur la mobilité du P. Une réduction significative de l’ordre de 25% de la concentration en P total pondérée pour le débit des crues du ruisseau est associée à l’aménagement de bandes riveraines et de structure de captage du ruissellement le long de la branche principale du ruisseau. / Reduction of non-point source phosphorus (P) related to agricultural land use has been identified as a priority for Missisquoi Bay, a water body impaired by cyanobacteria blooms and shared by Quebec province, Canada, and Vermont state, USA. The objectives of a research initiated in 1997 within the Beaver experimental watershed (11 km2) were 1) to describe the non-point source P transfer to the aquatic ecosystem through landscape and agricultural production systems descriptors and 2) to evaluate the effectiveness of surface runoff management on P transfer. A simulated rainfall study conducted on an array of 36 runoff plots deployed on three benchmark soils of the watershed demonstrated the high level of interaction among cropping (tilled vs hay) and manure treatment and the site-specific influence of soil physical and chemical properties on P export and bioavaibility. Variance analysis indicated significant contributions of treatments in explaining total P concentration in runoff as follows: Soil type effect > Cropping effect > Soil*Cropping interaction > Manure effect. Annual exports of dissolved reactive P and total P averaged 0.65 and 1.53 kg-P ha-1, respectively, over the six years watershed monitoring period. These export loads were temporally episodic in nature and occurred dominantly during peak stream flow events and under late-winter/early-spring conditions when overland runoff was generated through snowmelt or precipitation on thawing or saturated soils. Under base flow conditions, the flux-stream discharge relationship indicated that P point sources contributed between 3 to 11% of annual exports. During elevated stream flow conditions, high bioavailability and particulate ratio of P exports indicated in-stream P storage and transformation mechanisms, as well as a significant contribution of subsurface P transport to the main stream channel. Covariance analysis of water quality data using stream flow as a covariate highlighted a landscape-driven hydrologic control on the spatial pattern in P transfer, as well as an influence of manure P sources management. Temporal trend in water quality from the downstream station also indicated a 25% reduction in total P flow-weighted concentration during high flows in response to the establishment of riparian buffers and catch basins along the stream main stem.

Cette étude porte sur la pertinence économique de la stabilité des marchés agricoles. Pour ce faire, nous avons exploré les explications proposées par la littérature économique sur la dynamique des marchés agricoles, notamment les effets de la volatilité des prix sur l’allocation optimale des ressources au niveau du producteur et sur l’efficience des marchés. De plus, les effets de la stabilité des prix, associés particulièrement à la gestion de l’offre, sont évalués qualitativement à l’aide d’une enquête auprès d’acteurs du secteur agroalimentaire québécois. Une certaine littérature économique considère que le risque et l’incertitude, liés à la volatilité des prix, impactent négativement l’atteinte d’un optimum économique théorique. De mini-études de cas et les résultats de notre enquête semblent confirmer ces effets. Nos résultats suggèrent que les agriculteurs accordent une grande importance à la stabilité des prix en général. La prévisibilité des prix facilite l’optimisation de la production et la gestion financière des fermes. Des prix stables, qui reflètent le coût de production, contribuent à la pérennité de ces fermes dès lors qu’ils peuvent rémunérer suffisamment les exploitants ainsi que les actifs utilisés. Ils sont donc un incitatif aux investissements et aux projets de croissance, lesquels bénéficient aux fournisseurs d’intrants et de services, selon les principaux intéressés. Finalement, la stabilité des marges, associée à la gestion de l’offre, est perçue comme étant une contribution positive à la vitalité économique des villages québécois, ainsi qu’à la présence et la diversité des modèles de production agricole. / This study focuses on the economic relevance of stable agricultural markets. To do this, we explored the explanations offered by the economic literature on the dynamics of agricultural prices, including the effects of price volatility on the optimal allocation of resources at the producer level and the efficiency of markets. In addition, the effects of price stability, associated for instance with supply management, are qualitatively assessed by surveying stakeholders of the Quebec's agrifood sector. Some economic literature considers that the risk and uncertainty associated with price volatility negatively impact the economic optimum. Mini-case studies and the results of our survey seem to confirm these effects. Our results also suggest that farmers attach great importance to price stability in general. Predictability of prices facilitates the optimization of production and the financial management of farms. Stable prices, which reflect the cost of production, contribute to the sustainability of farms as they adequately pay farmers and their assets. Hence, they are an incentive for investments and growth projects that, in turn, benefit input and service providers, according to key stakeholders. In the end, the stability of the margins associated with supply management is seen as a positive contribution to the economic vitality of Quebec villages, as well as to the presence and diversity of agricultural production models.

Les bactéries productrices d’exopolysaccharides (EPS) sont utilisées dans la fabrication du yogourt pour améliorer la viscosité, la texture et la rétention d’eau. Ces améliorations sont plutôt reliées aux propriétés intrinsèques des EPS et à leurs interactions avec les protéines qu'à leurs quantités. Dans plusieurs pays, les polysaccharides commerciaux (PS) sont autorisés comme agents stabilisants dans le yogourt. Les interactions EPS-PS peuvent aussi influencer positivement ou négativement les propriétés finales des yogourts. Malgré plusieurs études réalisées, la relation structure-fonction des EPS particulièrement dans les systèmes avec stabilisants a été peu étudiée et n’est pas entièrement comprise. Même les études portant sur le rôle de certaines propriétés intrinsèques des EPS ont été effectuées dans un système ne contenant que l'EPS. Les effets des EPS dans un système contenant des PS commerciaux sont encore non étudiés et donc inconnus. Ainsi, cette étude a été menée dans le but de mieux comprendre les effets de certaines propriétés intrinsèques des EPS produits in situ seuls ou en présence des PS commerciaux sur les propriétés rhéologiques, physiques et microstructurales du yogourt. Les résultats de cette étude ont montré que la charge négative de l'EPS ou PS contribue à l'amélioration de la fermeté et de la viscosité du yogourt mais augmente la synérèse. La rigidité, la linéarité et le poids moléculaire d'un EPS ou PS ont augmenté nettement la viscosité. Concernant la synérèse, les EPS ou PS neutres et rigides ont permis une très bonne amélioration de la capacité de rétention d'eau du yogourt par rapport au contrôle. Les résultats des PS utilisés avec la souche produisant un EPS anionique, rigide et linéaire n'ont pas montré d'effets majeurs sur la fermeté et la viscosité tandis qu’une diminution de la synérèse a été observée avec la pectine seulement. Une amélioration de la fermeté et de la viscosité a été observée lorsque les PS ont été utilisés avec les souches produisant des EPS neutres. L'amélioration de la viscosité était notamment plus importante avec les PS rigides. Les résultats de cette thèse ont rapporté, pour la première fois, des effets intéressants de certaines propriétés intrinsèques des EPS et/ou PS aussi bien dans la formation du gel laitier que sur les propriétés finales du yogourt. Ces résultats offrent aussi aux industriels et chercheurs laitiers des prémisses permettant de choisir les souches EPS+ et/ou PS afin de corriger ou améliorer une ou plusieurs propriétés spécifiques du yogourt. / Lactic acid bacteria (LAB) producing exopolysaccharides (EPS) are widely used in yogurt to improve viscosity, texture and water retention capacity. These improvements were shown to be related to the intrinsic properties of EPS and their interactions with proteins rather than to their concentration. Additionally, in many countries, commercial PS are used as stabilizers in yogurt. The co-presence of in situ-produced EPS and PS could also positively or negatively influence the properties of yogurt. Up to now, the structure-function relationship of EPS has not been widely studied and is still poorly understood. This context is more challenging since all studies on the role of some intrinsic properties of EPS have been carried out in systems containing only EPS. The effects of EPS in a system containing commercial PS are still unknown. In this context this study was performed to understand the effects of some intrinsic properties of EPS produced in situ by lactic acid bacteria used alone or in the presence of commercial PS on the rheological (gel formation, firmness and viscosity), physical (syneresis) and microstructural properties of yogurt. The results obtained in this study showed that the negative charge of the PS or EPS contributed to both yogurt firmness and viscosity improvements but increased syneresis. The backbone stiffness and linearity as well as the molecular weight of PS or EPS increased yogurt viscosity. Moreover, the neutral and stiff EPS or PS were able to improve yogurt water retention capacity as compared to control. The use of PS with an anionic, rigid and linear EPS producing strain, did not show major effects on both yogurt firmness and viscosity. However, only pectin was able to improve water retention capacity. The addition of PS to yogurt fermented by neutral EPS-producing strains improved viscosity and firmness. The highest viscosity values were obtained with stiff PS. Results of this thesis reported for the first time interesting effects of some EPS and/or PS intrinsic properties in both gel formation and final yogurt properties. Such results would also help dairy manufacturers and researchers to choose the suitable EPS+ strain/PS combination to correct or improve specific properties of yogurt.

Il a été démontré que l’utilisation d’une solution électro-activée (SEA) comme saumure dans le procédé de mise en conserve des légumes permet, par effet barrière, d’éliminer l’étape de stérilisation thermique. L’objectif de cette étude est de vérifier la viabilité économique d’un tel procédé alternatif de mise en conserve des légumes. Le coût pour la création d’un réacteur d’électro-activation a été calculé en tenant compte du prix des matériaux. Les coûts de fonctionnement pour un procédé conventionnel et pour un procédé avec électro-activation intégrée au procédé de conservation ont été calculés par une simulation sur SuperPro Designer pour différents produits : les petits pois, les carottes et le maïs. Après ajustement des données de simulation, un délai de récupération d’environ 2,03 ans pour les 3 produits étudiés a été obtenu. En plus, une fois le réacteur d’électro-activation optimisé, ce délai est passé à 1,03 an, ce qui constitue une avancée significative dans le processus d’amélioration de l’efficacité énergétique est technologique du procédé de conservation des légumes dans le lequel l’étape de stérilisation thermique est éliminée. La simulation par SuperPro Designer a montré une possibilité d’une réduction de 32% de vapeur et de 38% du volume d’eau nécessaire au refroidissement des boîtes de conserve. En tenant compte des modifications apportées au procédé de mise en conserve, l’intégration de l’électro-activation permettrait une économie globale de l’ordre de 17%. / It has been demonstrated that the use of an electro-activated solution (SEA) as a brine in the vegetable canning process makes it possible, by the barrier (hurdle) effect, to eliminate the thermal sterilization step. The objective of the present study is to verify the economic viability of such alternative canning process of vegetables. The cost for the manufacture of an electro-activation reactor was calculated taking into account the price of the materials. The operating costs for a conventional canning process and for process with integrated electro-activation step were calculated by simulation on SuperPro Designer for different products: peas, carrots and maize. After adjustment of the simulation data, a recovery time of approximately 2.03 years for the 3 products studied was obtained. In addition, once the electro-activation reactor has been optimized, this time has risen to 1.03 years, which is a significant step forward in the process of improving technological and energy efficiency of a process of vegetable canning wherein the thermal sterilization step is eliminated. The SuperPro Designer simulation showed a 32% reduction in steam and a 38% reduction in the volume of water needed to cool the cans. Taking into account the modifications made to the canning process, the integration of electro-activation would allow a global saving of around 17%.

Au moment de l'éjaculation, les spermatozoïdes sont exposés à des protéines sécrétées par le testicule, l'épididyme, les vésicules séminales et les glandes sexuelles accessoires. Tous ces tissus contribuent, de par leurs sécrétions, à la formation du plasma séminal. Malgré le fait que 70% des protéines totales qui constituent le plasma séminal proviennent de la famille des «heparin-binding proteins», nous avons mesuré de l'activité 3'-5'AMPc-PDE grâce à des essais enzymatiques. Après avoir déterminé les conditions optimales de l'essai (2uL de plasma séminal frais), nous avons mesuré une activité enzymatique de 11.35±0.85 fMol d'AMPc hydrolizé/minutes/u.g de protéines (n=18). De plus, nous avons réalisé la même expérience sur des aliquots du plasma séminal préalablement analysé et conservé à -80°C, après l'avoir décongelé une fois. Les données suggèrent que l'activité enzymatique totale n'est pas altérée dans ces conditions (10.05±3.96 fMol/min/ug protéines (n^lO). Aussi, en déterminant l'activité 3'-5' AMPc-PDE sensible à différents inhibiteurs nous avons constaté que l'activité totale est inhibée de 70% lorsque l'échantillon est en présence d'IBMX (7.16±0.87 fMol/min/ug de protéines), de 20% lorsqu'en présence de Cilostamide (1.68±0.27 fMol/min/ug de protéines) et de 50% lorsqu'en présence de Papaverine (4.8±0.53 fMol/min/ug de protéines). Ceci nous a permis de dresser le profil des PDE contribuant à l'activité totale dans le plasma séminal bovin. Grâce à une technique de chromatographie échangeuse d'ions, nous avons purifié la protéine responsable de l'activité 3'-5' AMPc-PDE prépondérante (PDE 10) dans le plasma séminal bovin. Afin de vérifier sa présence dans les fractions recueillies d'intérêt, nous avons réalisé des analyses d'immunobuvardages en utilisant un anti-PDE10 monoclonal. Les deux bandes immunoréactives détectées ont un poids moléculaire d'approximativement 75kDa et 65kDa. Finalement, nous avons extrait l'ARN des tissus suivants : testicule, tête et queue de l'épididyme et vésicules séminaux afin de vérifier si le transcrit de PDE 10 se retrouvaient dans ceux-ci. Nous avons détecté une bande à la hauteur attendue (502 paire de bases) pour tous les tissus et l'homologie des produits PCR avec la séquence prédite de Bos taurus (XM582454, pubmed) est de plus de 90%.

L’évolution récente des méthodes d’extraction de la tourbe laisse les tourbières dans un état près d’un stade historique de développement de type minérotrophe plutôt qu’ombrotrophe. Conséquemment, les tourbières industrielles post-exploitation sont fréquemment envahies de colonies monospécifiques de Scirpus cyperinus. Cette étude porte sur l’élaboration de nouvelles méthodes d’intervention visant l’intégration du S. cyperinus dans une biodiversité représentative d’un écosystème de référence. Pour ce faire, deux expériences en serre ont été réalisées. La première expérience évalue la performance de quatre couverts végétaux pour limiter la germination du Scirpus cyperinus en fonction des conditions hydrologiques. Deux couverts végétaux, le Sphagnum warnstorfii et les plants de graminées, ont efficacement limité la germination du Scirpus cyperinus. La seconde expérience évalue le potentiel de deux espèces cibles de restauration à s’implanter parmi le Scirpus cyperinus sous deux régimes hydriques. Une seule espèce, le Calamagrostis canadensis, a réussi à se maintenir en présence du Scirpus cyperinus. / Recent advances in peat extraction methods now leave the environment in a state closer to an historical development stage designated as minerotrophic (fen) rather than ombotrophic (bog). Consequently, industrial peatlands are commonly invaded monospecifically by Scirpus cyperinus soon after the end of operations. This study investigates new intervention techniques promoting biodiversity of the degraded ecosystem. In this context, two greenhouse experiments were carried out. The first one compared the performance of four plant covers to prevent S. cyperinus germination in relation to hydrologic conditions. Sphagnum warnstorfii and graminoid plants mats efficiently limited Scirpus cyperinus germination. The second experiment looked at the potential of two species targeted for reintroduction to grow and compete with Scirpus cyperinus under two hydrologic regimes. The biomass production of one of the two selected species (Calamagrostis canadensis) was able to maintain itself in presence of Scirpus cyperinus.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Notre groupe de recherche a récemment démontré que des apports très élevés en acides gras trans naturels (AGTn) et industriels (AGTi) avaient des effets comparables sur les lipides et lipoprotéines plasmatiques. L'impact des différents AGT sur les processus impliqués dans l'homéostasie du cholestérol demeure toutefois inconnu et il nous est apparu important d'investiguer dans cette voie. Ce mémoire présente les résultats d'une étude dont l'objectif était de comparer l'impact des AGTi et des AGTn sur les marqueurs de la synthèse endogène et de l'absorption intestinale du cholestérol. Les résultats démontrent que le niveau d'absorption du cholestérol est modifié de façon plus importante suite à la consommation d'AGTn que d'AGTi, mais cette différence ne se reflète pas dans les concentrations de LDL-C entre les deux sources d'AGT. Il semble également que la consommation d'AGT n'affecte pas la synthèse endogène de cholestérol, peu importe leur origine.

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.

Le surplus mondial et le faible prix du lactose ont attiré l’attention de chercheurs et de l’industrie pour développer des procédés novateurs pour la production de dérivés du lactose à valeur ajoutée, tels que l’acide lactobionique (ALB), qui est un produit à haute valeur ajoutée obtenu par l’oxydation du lactose, avec d’excellentes propriétés pour des applications dans les industries alimentaire et pharmaceutique. Des recherches sur la production d’ALB via l’oxydation catalytique du lactose avec des catalyseurs à base de palladium et de palladium-bismuth, ont montré des bonnes conversions et sélectivités envers l’ALB. Cependant, le principal problème de ces catalyseurs est leur instabilité par lixiviation et désactivation par suroxydation au cours de la réaction. Les catalyseurs à base d’or ont montré une meilleure performance que les catalyseurs de bismuth-palladium pour l’oxydation de glucides. Cependant, trouver un catalyseur robuste pour l’oxydation du lactose est encore un grand défi. Dans cette dissertation, des nouveaux catalyseurs à base d’or supportés sur des matériaux mésostructurés de silicium (Au/MSM) ont été synthétisés par deux méthodes différentes, et évalués comme catalyseurs pour l’oxydation du lactose. Les catalyseurs ont été caractérisés à l’aide de la physisorption de l’azote, DRX, FTIR, TEM et XPS. Les effets des conditions d’opération, telles que la température, le pH, la charge d’or et le ratio catalyseur/lactose, sur la conversion du lactose ont été étudiés. Finalement, le procédé de déminéralisation de la solution de lactobionate de sodium à la sortie du réacteur a été étudié à l’aide de deux approches: l’électrodialyse avec des membranes bipolaires (EDMB) et la technologie d’échange d’ions. Des catalyseurs Au/MSM hautement actifs ont été synthétisés avec succès par la co-condensation d’un mélange de bis [3-(triéthoxysilyl) propyle] tétrasulfide (BTESPTS), tétra-éthyle ortho-silicate (TEOS) et le précurseur d’or (HAuCl4) en milieu acide, avec le tribloc co-polymère EO20PO70EO20 utilisé comme agent structurant. Il a été trouvé que l’augmentation du ratio molaire BTESPTS/TEOS provoque un changement dans la structure des matériaux, laquelle passe d’une structure 2D-hexagonal très ordonnée à une structure mixte de type hexagonal-vésicule et mousse cellulaire. Dans les conditions opératoires optimales (charge d’or = 0.7% en poids, T = 65ºC, catalyseur/lactose ratio = 0.2, pH = 8-9, débit d’air = 40 mL·min-1), le lactose a été complètement converti en ALB après 80-100 min de réaction, lorsqu’on a utilisé les catalyseurs synthétisés à partir des mélanges contenant une concentration molaire de BTESPTS entre 6-10%. Ces catalyseurs ont été caractérisés par une structure de type « wormhole-like », favorable pour l’accessibilité des réactifs aux nanoparticules d’or (AuNPs) d’environ 8 nm intercalées dans les murs de la silice. AuNPs d’environ 5-6 nm ont été aussi chargées avec succès sur les matériaux mésoporeux SBA-15 et SBA-15-CeO2, par l’adsorption du complexe [Au(en)2]3+ (en=éthylènediamine) en milieu alcalin. Ces catalyseurs ont conservé la structure hexagonale 2D très ordonnée typique de la SBA-15, et ils ont présenté une grande activité pour l’oxydation du lactose. Après 60 min de réaction, les catalyseurs Au/SBA-15-CeO2 (ratio molaire Ce/Si = 0.2) ont présenté l’activité catalytique la plus élevée (100% conversion du lactose) et 100% de sélectivité envers l’ALB, lorsqu’ils ont été utilisés dans les conditions optimales décrites ci-dessus. Ces résultats suggèrent que l’oxyde de cérium joue un rôle dans l’augmentation de l’activité catalytique, où la coordination et les états d’agglomération des atomes du Ce pourraient avoir un effet important. En général, les résultats des analyses XPS sur les états d’oxydation de l’or à la surface des Au/MSM, ont montré la coexistence d’espèces d’or métalliques et oxydées, avec une abondance relative suivant l’ordre Au0 > > > Au+1 > Au+3. Dans le cas des catalyseurs Au/SBA-15-CeO2, la présence des deux états d’oxydation Ce3+ et Ce4+ a été aussi observée. Les expériences de recyclage des catalyseurs ont montré que l’activité des échantillons Au/SBA-15 et Au/SBA-15-CeO2 a été significativement réduite (40-65%) après des cycles de réaction d’oxydation consécutifs, lorsque le lavage avec de l’eau a été utilisé comme procédé de régénération. Par contre, les catalyseurs ont conservé leur activité catalytique, en utilisant la calcination comme méthode de régénération, ce qui indique qu’une des causes de désactivation des catalyseurs Au/MSM pourrait être due à une forte adsorption d’espèces organiques sur la surface des catalyseurs. De plus des quantités significatives d’or ont été trouvées dans la solution après des cycles de réaction consécutifs, ce qui démontre la désactivation est aussi due à la lixiviation de la phase active dans la solution de réaction. Les données expérimentales ont révélé que tant l’EDMB que la technologie d’échange d’ions pourraient être utilisées pour produire l’ALB à partir de son sel de sodium. Cependant, en tenant compte du fait que l’EDMB a été utilisée pour la première fois pour cette application, ce procédé a donc besoin d’une amélioration pour des applications industrielles. En effet, une déminéralisation de 50% a été atteinte après l’application d’une différence de potentiel de 5.0-5.5 V pendant 100-180 min aux bornes d’une cellule d’électrodialyse à trois compartiments, tandis que la solution de lactobionate de sodium a été complètement dépourvue de sodium après 10-30 min, lorsqu’on a utilisé une résine échangeuse de cations commerciale fortement acide (AmberliteTM FPC23 H). / The worldwide surplus and low cost of lactose have drawn the attention of researchers and industry to develop innovative processes for the production of value-added lactose derivatives, such as lactobionic acid (LBA), which is a high value-added product obtained from lactose oxidation, with excellent properties for applications in the food and pharmaceutical industries. Investigations on LBA production by means of catalytic oxidation of lactose over palladium and bismuth-palladium supported catalysts have shown good conversion rates and selectivities towards LBA, but the main problem of these catalysts is their instability by leaching and deactivation by over-oxidation during the reaction. Supported gold catalysts have shown to outperform palladium and bismuth-palladium catalysts for the oxidation of carbohydrates. However, there is still a big challenge in finding a robust catalyst for the lactose oxidation. In this dissertation, new gold catalysts supported on mesoporous silica materials (Au/MSM) have been synthesized by two different methods, and evaluated as catalysts in the oxidation of lactose. The catalytic materials were characterized by nitrogen physisorption, XRD, FTIR, TEM and XPS. The effects of the operating conditions such as temperature, pH, gold loading and catalyst/lactose ratio on the lactose conversion were investigated. Finally, the demineralization process of the sodium lactobionate solution obtained at the reactor outlet has been studied using two approaches: bipolar membrane electrodialysis (BMED) and ion-exchange technology. Highly active Au/MSM were successfully formulated by the co-condensation of a mixture of bis [3-(triethoxysilyl) propyl] tetrasulfide (BTESPTS), tetraethyl orthosilicate (TEOS) and the gold precursor (HAuCl4) in acidic media, using the triblock co-polymer EO20PO70EO20 as template. It was found that by increasing the BTESPTS/TEOS molar ratio, the structure of the synthesized materials changed from a highly ordered 2D hexagonal structure to a mixed hexagonal-vesicle and cellular foam structure. Under the optimal operating conditions (gold loading = 0.7%wt, T = 65ºC, catalyst/lactose ratio = 0.2, pH = 8-9, air flow = 40 mL·min-1), the lactose was completely converted into LBA after 80-100 min reaction, when using the catalysts synthesized from mixtures containing 6-10% molar concentration of BTESPTS. These catalytic materials were characterized by the predominance of a wormhole-like structure, favorable for the reagent accessibility to the gold nanoparticles (AuNPs) of about 8 nm intercalated in the silica walls. AuNPs of about 5-6 nm were also successfully loaded of mesoporous SBA-15 and SBA-15-CeO2 materials, by the wet adsorption of the gold cationic complex [Au(en)2]3+ (en=ethylenediamine) in alkaline media. These catalysts retained the well-ordered 2D hexagonal structure typical of SBA-15, and showed high activity to lactose oxidation. After 60 min of reaction, the Au/SBA-15-CeO2 catalysts (Ce/Si = 0.2) showed the highest catalytic activity (100% lactose conversion) and 100% selectivity towards LBA, when used at the optimal operating reaction conditions described above. These results suggest that ceria plays a role in the enhancement of the catalytic activity, where the coordination and agglomeration states of Ce atoms could have an important effect. In general, the XPS study on the oxidation states of gold on the Au/MSM surfaces revealed the coexistence of metallic and oxidized Au species, whose relative abundance followed the order Au0 > > > Au+1 > Au+3. In the case of Au/SBA-15-CeO2 catalysts, the presence of both Ce3+ and Ce4+ oxidation states was also observed. Catalysts’ recycling experiments showed that the activity of Au/SBA-15 and Au/SBA-15-CeO2 was significantly reduced (40-65%) after consecutive oxidation reaction cycles, when washing with water was used as regeneration process. On the contrary, these catalytic samples conserved their catalytic activity when calcination was used as regeneration method, indicating that one of the causes of deactivation of Au/MSM might be the strong adsorption of organic species on the catalyst surface. Moreover, significant amounts of Au were found in the solution after consecutive reaction cycles, demonstrating that the leaching of the active phase into the reaction solution is another important cause of the catalyst’ deactivation. Experimental data showed that both BMED and ion exchange technology might be used for producing LBA from its sodium salt. However, taking into account that it is the first time that BMED is used for this application, this process still needs further improvement for industrial applications, since a demineralization rate of 50% was achieved after applying a voltage difference of 5.0-5.5 V during 100-180 min to a three-compartment electrodialysis stack, while a complete sodium removal was achieved after 10-30 min when using a commercial strong cation exchange resin (AmberliteTM FPC23 H).

Les abeilles sauvages contribuent significativement au service de pollinisation et connaissent présentement un déclin important. L’une des causes de ce déclin serait la compétition par l’abeille domestique. L’apiculture urbaine, une pratique assez récente, devient rapidement populaire. On ne connait pas de quelle façon la compétition entre les abeilles sauvages et domestiques s’exprime en milieu urbain, d’autant plus que ce milieu a déjà des impacts importants sur les abeilles, sauvages comme domestiques, notamment par la présence d’îlots de chaleur. Les objectifs de ce projet étaient de déterminer comment les paramètres environnementaux (abondance de l’abeille domestique, proportion des îlots de chaleur à l’intérieur de 1500 m, quantité et diversité des ressources florales) expliquent les communautés d’abeilles sauvages en milieu urbain. Nous avons émis les hypothèses : 1) que la compétition avec l’abeille domestique influence négativement les abeilles sauvages, 2) que les sites avec des ressources florales abondantes soutiennent des communautés d’abeilles sauvages plus diversifiées et abondantes et que ces ressources minimisent l’impact négatif de la compétition et 3) que l’urbanisation a des impacts variables sur les abeilles sauvages en fonction de leurs traits fonctionnels. Nous avons testé ces hypothèses à l’aide d’un jeu de données récoltées à Montréal en 2012 et 2013 sur 25 sites où les abeilles furent échantillonnées à l’aide de pièges-bols colorés. Nous avons étudié les patrons des communautés de 166 espèces d’abeilles sauvages ainsi que de l’abondance des espèces les plus communes après avoir tenu compte de la probabilité de détection. Nos analyses n’ont pas permis de détecter de compétition entre les abeilles sauvages et domestiques. Nos résultats indiquent cependant des effets variables des îlots de chaleur et positifs des ressources florales. Les villes permettent potentiellement la cohabitation harmonieuse entre l’apiculture urbaine et les abeilles sauvages à des densités modérées de ruches. / Wild bees are currently declining at a global scale. One of the possible contributors to this decline is the competition with domesticated honey bees for floral resources. Urban beekeeping, a fairly new activity, is rapidly gaining popularity. Competition between domesticated honey and wild bees occurs in some agricultural and natural settings. However, the extent of such potential competition in urban setting is unclear, given that this environment imposes pressures on bees, both wild and domesticated, namely by the presence of impervious surfaces and urban heat islands. The objectives of this project were to determine how environmental parameters (abundance of honey bees, proportion of urban heat islands within 1500 m, and availability and diversity of floral resources) affect wild bee communities in Montreal, Canada. We hypothesized that: 1) competition with honey bees influences wild bees negatively, 2) that high floral resources support abundant and diversified wild bee communities and mitigate the negative impacts of competition with honey bees, and 3) that urbanization has variable impacts on wild bees depending on their functional traits. We tested these hypotheses using an extensive data set collected in 2012 and 2013 on 25 sites where bees were sampled with pan-traps. Floral resources were sampled along transects at 15 of the 25 sites in 2016 and 2017. We investigated community patterns and abundance after accounting for imperfect detection probability. We found no evidence of competition between wild and domesticated bees. However, results indicate mixed effects of the proportion of urban heat islands and positive effects of floral resources. Thus, cities potentially allow the coexistence of urban beekeeping and wild bees under moderate hive densities. However, it will be important to further investigate the competitive interactions between wild and honey bees as urban beekeeping is rapidly gaining in popularity.