Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2016-2017 / Le fromage Mozzarella entre dans la composition de plusieurs mets populaires d’Amérique du Nord. L’aptitude de ce fromage à être râpé et ses propriétés caractéristiques de cuisson en font un ingrédient idéal. Ces qualités sont attribuées principalement aux propriétés physiques particulières de ce fromage sous certaines conditions de cisaillement et de température. Le but de ce projet était d’évaluer l’impact de différentes stratégies couramment mises en oeuvre dans l’industrie fromagère sur la composition, la microstructure et les propriétés physiques du fromage. Diverses stratégies ont été étudiées : les conditions de filage du caillé lors du procédé de « pasta filata », l’addition de protéines sériques dénaturées, le contrôle de la minéralisation et le vieillissement du fromage. Les résultats ont démontré que le contrôle de l’intensité mécanique et thermique fournie lors du filage permettait respectivement de réduire les pertes de solides et d’améliorer la répartition de la phase aqueuse dans la matrice fromagère. L’aptitude au râpage du fromage peut être optimisée en combinant l’utilisation de plusieurs stratégies dont la réduction du calcium colloïdal, un temps de vieillissement adéquat et un râpage à basse température. Par ailleurs, des changements aux facteurs mentionnés précédemment sont apportés lors de l’ajout de protéines sériques dénaturées, ces dernières ayant un impact sur la composition et la structure du fromage. Des modèles prédictifs de l’aptitude au râpage ont été développés en sélectionnant uniquement les descripteurs de composition et de texture pertinents. La perception sensorielle du fromage cuit sur pizza et les propriétés physiques du fromage fondu ont été considérablement influencées par l'évolution physico-chimique du fromage au cours du vieillissement. L’utilisation d’une nouvelle approche pour la caractérisation des propriétés rhéologiques du fromage fondu sous fortes contraintes a permis d’établir de bonnes relations avec les descripteurs sensoriels de texture. Ce travail a permis de valider l’hypothèse que l’utilisation d’une ou plusieurs stratégies simples et accessibles pouvait être mise de l’avant afin d’optimiser les propriétés physiques du fromage Mozzarella. Cela contribue à une meilleure compréhension des facteurs pouvant être contrôlés afin de développer des fromages avec des attributs spécifiques, lorsqu’utilisés comme ingrédient. / Mozzarella cheese is expected to perform various key attributes when used as a food ingredient. The shreddability and the melting properties of cheese during and after baking are mainly governed by the physical properties of cheese when subjected to external factors such as shear and temperature. Therefore, the goal of this project was to evaluate the impact of cheese-making strategies commonly used in the dairy processing industry on the cheese composition, microstructure, and physical properties. Various strategies were studied: pasta filata process conditions, addition of denatured whey protein (WP-D) to milk, control of curd mineralization, and cheese aging. Results showed that controlling the mechanical and thermal intensity during the pasta filata process can lead to reduced cheese solid losses and a better distribution of water within cheese microstructure, respectively. The ability of cheese to be shredded can be increased using a combination of multiple factors such as lowering colloidal calcium phosphate associated with casein, proper aging, and by reducing cheese temperature before shredding. However, an optimisation of the previous factors should be done if WP-D is added because of its impact on cheese composition and structure. Predictive models to assess cheese shreddability were built using only few relevant compositional and textural descriptors. Sensory perception of baked cheese texture and physical properties of melted cheese were dramatically influenced by the physico-chemical evolution of cheese during aging. Melted cheese texture was satisfactorily related to different sensory attributes using a novel approach to determine the rheological properties under the large stress experienced during mastication. This work validated the hypothesis that simple cheese-making strategies, alone or combined, can be used to optimize the cheese physical properties. This contributes to a better understanding of the factors that can be controlled to improve or develop cheese ingredient with specific attributes.

Contrairement à la croyance populaire, la canneberge ne pousse pas dans l’eau et la gamme de potentiel matriciel de l’eau dans le sol optimale pour la croissance des plants se situe entre −3.0 et −7.5 kPa. Un sol gorgé d’eau et mal aéré diminue la capacité des plants à prélever les nutriments dans le sol et peut augmenter les maladies racinaires. Il est donc primordial d’entretenir un système de drainage efficace afin de maintenir les plants dans un environnement optimal. L’objectif de ce projet était le développement d’une méthode de diagnostic des systèmes de drainage souterrain dans la production de canneberges. Les hypothèses étaient : (a) les variabilités spatiales verticale et horizontale des propriétés hydrodynamiques du sol influence l’efficacité d’un système de drainage et (b) l’étude de données tensiométriques et de l’évolution de la hauteur de la nappe en fonction du temps permet de déterminer l’efficacité d’un système de drainage. Aux étés 2013 et 2014, un dispositif expérimental de suivi de la nappe (puits d’observation, tensiomètres, sondes de pression) a été mis en place sur 21 champs. En parallèle, 960 échantillons de sol ont été prélevés sur huit champs et rapportés en laboratoire afin d’estimer la variabilité spatiale des propriétés hydrodynamiques du sol. Les analyses des données obtenues de vitesse de rabattement de la nappe, conductivité hydraulique à saturation, masse volumique, porosité, rendement, granulométrie, paramètres de rétention en eau et teneurs en eau du sol ont permis de mettre en évidence leur influence sur le rendement et l’efficacité de drainage. En se basant sur des courbes de rabattement de la nappe, la vitesse de rabattement de la nappe et le profil de charge, une charte de diagnostic a pu être développée. Cette charte de diagnostic, à l’issue de quatre grandes questions directrices, permet l’identification d’un possible problème de drainage. / Efficient drainage systems are essential in the development of more intelligent precision irrigation methods in cranberry production. Most cranberry fields are equipped with subsurface drainage systems used for excess water removal and water table control. In fact, cranberry reveals high sensitivity to wet conditions with an important decrease in crop yields caused almost exclusively by dysfunctional drainage systems. Previous works have highlighted the need to improve existing drainage systems. The main objective of this study was to develop a real-time method for assessment of subsurface drainage system performance. The hypotheses were : (a) the vertical and horizontal spatial variability of the hydrodynamic soil properties influence underground drainage system efficiency and (b) the study of tensiometric data and changes in the water table height versus time, allows us to assess drainage system efficiency. During the 2013 and 2014 crop seasons, real-time experimental devices (observation wells, tensiometers, and pressure sensors) were installed in 21 fields (13 in Manseau and eight in the Lac-St-Jean region, Québec, Canada) in order to monitor the water table and soil matric potential. In order to assess the relationship between drainage efficiency and soil properties, 960 undisturbed soil cores were collected over eight fields and brought back to the laboratory for hydrodynamic soil properties characterization. Data obtained from water table drawdown speed, saturated hydraulic conductivity, bulk density, porosity, granulometry, water retention parameters and water contents allowed to highlight their influence on crop yields and drainage efficiency. Based on water table drawdown curve, water table drawdown speed and water height profile, a diagnostic diagram was developed. This diagnostic charter, based on four guiding questions, allows for the identification of drainage problems.

Les producteurs commercialisant en circuits courts doivent, du fait d’un recours limité aux intermédiaires, maîtriser un large éventail de compétences non seulement dans la production primaire, mais également dans la transformation des produits (le cas échéant) et la distribution. Qui plus est, cet élargissement de la profession d’agriculteur s’insère dans un ensemble variable de contraintes et ressources, ce qui complexifie d’autant plus l’organisation du travail. Ce faisant, il devient intuitif d’assumer que ces producteurs peuvent difficilement atteindre un aussi bon niveau de productivité que les producteurs spécialisés, les firmes de transformation et les grandes chaînes de distribution, ne serait-ce que du point de vue de la division du travail où il est admis que la productivité du travail croît avec la spécialisation des actifs. L’étude de l’organisation du travail et des conditions de viabilité de 32 exploitations agricoles québécoises engagées dans les circuits courts, basée sur les principes de la méthode Bilan Travail et sur le concept de système d’activité complexe, montre tout d’abord une très grande hétérogénéité. Une analyse fine de la productivité apparente du travail dans les différents segments d’activité internalisés par les exploitations, montre ensuite une faible productivité au niveau de la production, généralement compensée par une meilleure productivité dans les autres segments d’activité de sorte que la viabilité financière de la majorité de ces systèmes repose, au final, sur les performances en transformation ou en distribution. Ces résultats confirment ainsi l’importance de l’internalisation des métiers pour consolider les revenus de ces exploitations. Nos résultats montrent aussi que la viabilité n’est pas seulement dépendante de la productivité et de la rentabilité. Lorsque les revenus globaux (revenu de l’exploitation et hors exploitation) du ménage satisfont ses besoins, les agriculteurs maintiennent leur système d’activité pour des raisons extra économiques (projet de vie, plaisir au travail, contact avec les clients et reconnaissance sociale). Enfin, certains agriculteurs accordent beaucoup d’importance aux valeurs qu’ils défendent à travers leurs activités agricoles, et ce même lorsque ces choix impliquent des coûts supplémentaires non compensés. Mots clés : circuits courts, méthode Bilan Travail, système d’activité complexe, productivité apparente du travail, viabilité, organisation du travail. / Producers marketing through short food supply chains must, due to limited use of intermediaries, master a wide range of skills not only in primary production but also in processing (where applicable) and distribution. Moreover, this enlargement of the farming profession introduces variable sets of constraints and resources, which complicates further the organization of work. In doing so, it becomes intuitive to assume that these producers can hardly achieve a good level of productivity as other specialized producers, processing companies and large retail chains, supported by the point of view of the division of work where it is recognized that labor productivity increases with the specialization of assets. Our study of work organization and viability conditions of 32 Quebec farms engaged in short food supply chains, based on the principles of Bilan Travail method and the concept of complex activity system, draws first a vast heterogeneity within the cases. A detailed analysis of the apparent labor productivity in the three business segments incorporated by such farms, shows a low labor productivity level in food production, usually offset by improved productivity in other business segments in a way that their financial sustainability majorly depends, ultimately, on their performances in processing or distribution. These results confirm the importance of the internalization of the intermediate segments through the marketing chain to consolidate the revenues of these farms. Our results also show that viability is not only dependent on productivity and profitability. When the total income (income from the farm and from exterior sources) meets household needs, farmers maintain their agricultural activities for factors beyond economic reasoning (life project, fun at work, contact with customers and social recognition). In the end, some farmers give great importance to some principles they defend through their farming profession, even when those choices involve additional non remunerated costs. Key words : short food supply chain, Bilan Travail method, complex activity system, apparent labor productivity, viability, organisation of work.

Un enjeu actuel en biotechnologie est d'obtenir des plantes haploïdes doublées par la technique de la culture de microspores isolées (CMI). Pourtant, la CMI génère parfois une proportion importante de plantes albinos, laquelle peut atteindre 100 % chez certains cultivars. Des travaux antérieurs ont indiqué que des remaniements du génome chloroplastique seraient à l'origine de cet albinisme. Afin de mieux comprendre ce processus menant à l'albinisme, nous avons entrepris d'étudier l'intégrité du génome chloroplastique au sein de microspores d'orge et de plantes albinos via une approche de séquençage à grande échelle. L'ADN total extrait de microspores à un stade précoce de la CMI, d'une feuille de la plante-mère (témoin), et de feuilles albinos, a été séquencé et les séquences chloroplastiques ont été analysées. Ceci nous a permis de documenter pour la première fois une diminution de l'ADN chloroplastique chez les microspores. De plus une étude de variations structurales a démontré un abaissement généralisé de la quantité de génomes chloroplastiques chez les microspores. Enfin, d'importants remaniements du génome chloroplastique ont été observés chez les plantes albinos, révélant une forte abondance de génomes chloroplastiques altérés de forme linéaire.

L’abeille domestique (Apis mellifera Linnaeus) joue un rôle crucial comme pollinisateur dans l’industrie de l’agriculture. Cependant, durant les dernières décennies, une mortalité des colonies d’abeilles a été observée partout à travers le monde. La conservation du sperme d’abeille est un outil efficace pour sauvegarder la diversité génétique. Sa conservation est possible à température pièce, mais la cryoconservation serait une meilleure méthode pour la conservation à long terme. Notre objectif général est de développer une méthode de cryoconservation de la semence d’abeille. L’hypothèse no.1 était que la cryoconservation de la semence d’abeille est plus efficace à long terme que les températures au-dessus de 0 °C. Nous avons évalué l’efficacité, basé sur la viabilité des spermatozoïdes, de deux températures de conservation: -196 °C et 16 °C. Après un an de conservation, la semence congelée avait une meilleure viabilité comparée à 16°C (76% ± 5% vs 0%; p < 0,05). Par la suite, la spermathèque des reines inséminées avec la semence cryoconservée a été évaluée par la migration des spermatozoïdes ainsi que la viabilité des spermatozoïdes. Il y avait beaucoup de variabilités dans nos résultats. Nous n’avons pas été en mesure de vérifier si l’ajout de la centrifugation après la conservation améliore la fertilité des reines après insémination. Toutefois, nos résultats confirment que la cryoconservation est une technique efficace pour conserver la semence d’abeille à long terme. / Honey bees (Apis mellifera Linnaeus) are critical players in the agricultural industry for food production as they account for the vast majority of insect pollination. In the last decades, however, there have been dramatic losses of honey bee colonies worldwide. Coupled with instrumental insemination, conservation of honey bee sperm is an effective strategy to protect the species and their genetic diversity. Sperm storage is possible at room temperature, but for many mammal species, cryopreservation is the preferred method for the long-term storage of gametes. However, cryopreservation of honey bee drone semen is not optimized. Our overall objective is to develop a method of drone semen cryopreservation, therefore, two experiments were conducted. Hypothesis #1 was that cryopreservation of drone semen is more effective for long-term storage than at above-freezing temperatures. We therefore compared the efficacy based on sperm viability, of two honey bee semen preservation temperatures: frozen (-196°C) and 16°C. After 1 year of storage, frozen sperm viability was higher than at 16°C (76% ± 5% vs. 0%; p < 0.05), showing that cryopreservation is necessary to conserve semen in vitro. However, the cryoprotectant used for drone sperm freezing, DMSO (dimethyl sulfoxide), is toxic to queens after instrumental insemination. Hypothesis #2, therefore, was that centrifugation of cryopreserved semen to remove DMSO prior to insemination improves queen fertility. Our results indicate that centrifuging semen does not affect sperm viability (78% ± 3% vs 75% ± 4% viable sperm; p > 0.05). After queen insemination, both spermathecae and brood production were evaluated, but the results varied greatly, possibly due to the undesirable mucus present in the semen. Therefore, we cannot yet confirm that centrifugation improves queen health after insemination. Nonetheless, our study confirms that cryopreservation of honey bee sperm is necessary and possible for long-term conservation.

L’utilisation des pesticides n’a cessé d’augmenter en particulier le glyphosate, herbicide utilisé principalement dans l’agriculture. Ses effets ont été démontrés néfastes sur l’environnement et sur la santé humaine. Bien que la plupart du glyphosate résiduel soit adsorbé par les constituants du sol, une partie peut être désorbée ou atteindre les eaux de surface par érosion. Le renforcement des normes de qualité de l'eau en milieu agricole et urbain entraîne le développement de nouveaux procédés. Les photocatalyseurs à base de TiO2 peuvent procurer une solution attrayante pour l’élimination de cet herbicide. Actif uniquement dans le domaine de l’UV qui représente 4% du rayonnement solaire, étendre cette réactivité photocatalytique dans le domaine du visible est un enjeu majeur. Le dopage du TiO2 à l’azote et au graphène a permis une élimination totale du glyphosate au bout de 30 minutes. Après sa synthèse, le photocatalyseur GR-N/TiO2 a été caractérisé par différentes techniques à savoir la diffraction des rayons X (DRX), l’infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), la spectroscopie de photoélectrons X (XPS) et la microscopie électronique par transmission (TEM). L'activité photocatalytique est testée sur la dégradation du glyphosate sous irradiation de la lumière visible. Les résultats montrent que le composite GR-N/TiO2 peut effectivement photodégrader le glyphosate grâce à une amélioration impressionnante de l’activité photocatalytique due à une grande adsorption du glyphosate sur le nanomatériau synthétisé et à l’extension de l'absorption au domaine du visible. / Pesticide use has been increasing especially for glyphosate an herbicide used mainly in agriculture. Its effects have been proven harmful to the environment and human health. Although most of the residual glyphosate can be adsorbed by the soil constituents, a part may be desorbed or reach surface waters by erosion. Strengthening the quality standards of water in agricultural and urban areas leads to the development of new processes. TiO2- based photocatalysts can provide an attractive solution for the elimination of this herbicide. Active under UV light which represents only 4% of solar radiation, extending this photocatalytic activity to the visible range is a major issue. Doping TiO2 with nitrogen and graphene shows a total elimination of glyphosate within 30 minutes of reaction. The photocatalyst GR-N/TiO2 was characterized by various techniques namely X-ray diffraction (XRD), infrared Fourier transform (FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and transmission electron microscopy (TEM). The photocatalytic activity was tested under visible light irradiation to glyphosate degradation. Results showed that the GRN/ TiO2 composite can effectively photodegrade glyphosate with an impressive improvement of the photocatalytic activity due to a large adsorption of glyphosate on the synthesized nanomaterial and the extension of the absorption to the visible light region conferred to photocatalyst.

La technique du transfert muscinal, largement appliquée pour la restauration des tourbières perturbées par l’extraction de la tourbe en Amérique du Nord, vise le retour d’un couvert végétal dominé par des mousses accumulatrices de tourbe. Bien qu’efficace en ce sens, l’approche ne restaure pas l’hétérogénéité des habitats qui supportent la grande biodiversité des tourbières naturelles. Les mares de tourbière sont des habitats auxquels une faune et une flore caractéristiques sont associées et qui contribuent significativement à la biodiversité des tourbières. La création de mares dans les tourbières restaurées devrait y augmenter l’hétérogénéité des habitats et, ainsi, la biodiversité. Dans virtuellement tous les écosystèmes, les arthropodes sont diversifiés et abondants, et ils sont sensibles aux variations environnementales à une échelle fine, ce qui fait d’eux des indicateurs écologiques intéressants. Pour ce projet, 21 mares réparties dans deux classes de profondeur (profondes et peu profondes) et trois classes de végétation (mousses, arbustes et plantes graminoïdes) ont été aménagées lors de la restauration d’une tourbière minérotrophe dans la région du Bas-Saint-Laurent. Les mares de quatre tourbières des environs ont été inventoriées en tant qu’écosystème de référence. Les araignées (Araneae) et les dytiques (Coleoptera : Dytiscidae) ont été échantillonnés sur les berges et dans les mares à l’aide de pièges-fosses et de nasses, respectivement. Pour voir quelles variables environnementales ont une influence sur les assemblages d’arthropodes, ces derniers ont été comparés, à l’aide d’analyses multivariables, entre les mares du milieu restauré et celles de l’écosystème de référence. Des trois types de végétation à l’essai, les mares artificielles aménagées de plantes graminoïdes présentaient une arachnofaune et un microenvironnement plus similaires à l’écosystème de référence. La diversité des dytiques des mares artificielles peu profondes était similaire à celle de l’écosystème de référence. La création de mares de profondeurs variables et l’introduction d’une végétation de type graminoïde sur les berges est recommandée afin d’optimiser le retour d’une biodiversité semblable à celle de l’écosystème de référence dans les fens en restauration. / The moss layer transfer technique, widely used for peatland restoration after peat extraction in North America, aims to facilitate plant cover re-establishment dominated by peat-accumulating mosses. Efficient in that regard, the approach fails to restore habitat heterogeneity that supports the high biodiversity of natural peatlands. Peatland pools are habitats with an associated characteristic fauna and flora, contributing significantly to peatland biodiversity. In restored peatlands, man-made pools should increase habitat heterogeneity and thus, species diversity. In virtually all ecosystems, arthropods are diverse and abundant, and they are sensitive to fine-scale environmental changes, making them relevant as ecological indicators. To assess how pools should be designed in order to facilitate arthropod recolonization, 21 pools distributed in two depth classes (deep and shallow) and three vegetation classes (mosses, shrubs and graminoid plants) were designed in a restored fen in the Bas-Saint-Laurent region. Four natural fens with pools of the same region were assessed as reference ecosystem. Spiders (Araneae) and predacious diving beetles (Coleoptera: Dytiscidae) were sampled around and within pools using pitfall traps and funnel minnow traps, respectively. In order to determine how treatments and measured environmental variables influence arthropod assemblages, the later were compared, using multivariate analysis, between pools in the restored and reference ecosystems. Of the three vegetation types tested, man-made pools with graminoid plants showed an arachnofauna and a microenvironment more similar to the reference ecosystem. Dytiscid diversity of shallow man-made pools was similar to that of reference ecosystem. The creation of pools of variable depth and the introduction of graminoid-type vegetation on pool margins is recommended in restored fens in order to optimize the return of a biodiversity similar to reference ecosystems.

L’objectif principal de cette étude était d’évaluer la faisabilité et l’acceptabilité d’une intervention utilisant un blogue dans le but d’aider les femmes à améliorer leurs habitudes alimentaires. Les résultats obtenus révèlent qu’une telle intervention est faisable selon les critères préétablis, soit un taux de conformité supérieur à 70%, un taux de participation supérieur à 75% et un taux de rétention supérieur à 80%. Selon les commentaires recueillis lors de groupes de discussion, les participantes ont trouvé l’intervention acceptable. Ce mémoire de maîtrise permet donc la mise en œuvre d’une étude randomisée à plus grande échelle qui aura pour but d’étudier les effets d’une intervention nutritionnelle menée par l’intermédiaire d’un blogue sur les habitudes alimentaires. Ces travaux contribuent également à justifier la pertinence d’étudier les effets de l’implication des professionnels de la santé dans les médias sociaux, tels que les blogues, afin de promouvoir une saine alimentation. / This pilot study aimed to evaluate the feasibility and acceptability of an intervention and study procedures of a large RCT that will evaluate the effects of an evidence-based healthy eating blog (HEB) on women’s eating behaviors. Our results show that such an intervention is feasible according to pre-established feasibility criteria : more than 70% of questionnaires were completed, attendance rate was over 90% for in-person appointments with the research coordinator, participants accessed at least 75% of the blog posts and attrition rate was below 25%. The intervention was acceptable according to participants’ comments from the focus groups. This study therefore supports the relevance of conducting the first randomised controlled trial using the same methodology. This master’s thesis justifies the study of the effect of health professionals’ involvement on social media, such as blogs, to promote healthy eating behaviors.

Les fraises sont souvent produites dans des régions où l’eau est limitante et les producteurs doivent choisir la stratégie d’irrigation optimisant le rendement et l’efficacité d’utilisation de l’eau (EUE). En Californie, une gestion tensiométrique des irrigations a été comparée à un modèle climatique, et un potentiel matriciel du sol (ψ) variable a été investigué. Sur un sol faiblement perméable, -10kPa, -35kPa, un témoin, un ψ à deux paliers (-35/-10 kPa) et une gestion par ψ ajustée quotidiennement à l’évapotranspiration prévisionnelle de la culture (ETc), n’ont pas affecté les rendements. Sur un sol hautement perméable, des traitements appliquant 100% ETc, 75% ETc, 50% ETc, un témoin, -10kPa et -35/-10 kPa ont mené à de meilleurs rendements pour les régies pleinement irriguées, -10 kPa et 100%ETc, mais l’EUE a été meilleure avec -10 kPa. En irrigation de déficit, la gestion par ψ a maximisé le rendement et l’EUE contrairement au modèle climatique démontrant l’intérêt de cette approche relativement au contexte de restriction en eau affectant les régions sensibles à la sécheresse.

Les composés phénoliques ont été peu étudiés dans les baies et les vins des cépages cultivés au Québec, malgré leur importance sur la qualité des vins. Au cours de ce projet, le profil des composés phénoliques a été étudié dans les baies et les vins de dix cépages rouges et blancs récoltés au Québec. Les résultats ont montré que les vins rouges contenaient une forte concentration en pigments rouges et peu de flavan-3-ols. Au contraire, les baies des cépages blancs avaient une teneur élevée en flavan-3-ols. L’impact de la présence de pigments sur la polymérisation des proanthocyanidines a été étudié en microfermentation et a permis de démontrer que la polymérisation des proanthocyanidines est accrue lorsqu’un moût blanc est fermenté avec un marc rouge. Ce projet a permis d'établir une base de connaissance sur les cépages hybrides qui contribuera au développement de vins nordiques de grande qualité.