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%.

L’ultrafiltration (UF) est utilisée en industrie laitière pour la production de concentrés protéiques laitiers. Récemment, des études ont démontré que l’utilisation des hautes pressions hydrostatiques (HPH) permet d’améliorer la durée de vie du lait mais a un effet important sur les protéines (diminution de la taille des micelles de caséine, dénaturation/agrégation des protéines sériques). Ces effets peuvent ainsi altérer les performances du procédé d’UF. Cette étude avait donc pour but de déterminer l’impact d’un prétraitement du lait par HPH (300 et 600 MPa, 5 min) sur les performances du procédé d’UF. L’effet des HPH a d’abord été étudié sur les différentes fractions protéiques du lait. Ensuite, l’UF a été réalisée en mode recirculation totale afin de déterminer les paramètres de filtration optimaux et l’effet des HPH sur les valeurs de flux critiques et limites. Des filtrations en mode concentration ont également été réalisées afin d’évaluer l’effet des HPH sur les flux de perméation et le colmatage. Il a été observé que la taille des micelles de caséine diminue de 32% et 38% et le taux de dénaturation de la bêta-lactoglobuline (β-LG) atteint 30% et 70% après une pressurisation respective à 300 et 600 MPa durant 5 min. En mode recirculation totale, et comparativement au lait témoin, les flux de perméation ont diminué de 25% suite à la filtration des laits pressurisés. En mode concentration, les flux initiaux étaient 30% plus faibles pour les deux traitements HPH comparativement au lait témoin. Le calcul des résistances membranaires a montré un colmatage irréversible plus important à 600 MPa. Finalement, une caractérisation de la couche de colmatage a permis de confirmer que la caséine et la β-LG étaient responsables des baisses de flux. Les résultats démontrent ainsi qu’un traitement HPH altère drastiquement les performances d’UF et modifie la composition de la couche colmatante. / In dairy industry, ultrafiltration (UF) is largely used to produce milk protein concentrates. Recently, it was demonstrated that high hydrostatic pressure (HHP) extended shelf-life of milk but decreased the casein micelle size and induced denaturation and aggregation of whey proteins. Therefore, these modifications could negatively impact UF performances. Consequently, this study aims to determine the impact of skim milk pre-treatment by HHP (300 and 600 MPa, 5 min) on UF performances. Firstly, impact of HHP was studied on proteins which composed the colloidal and serum phases. Afterwards, UF was performed in full recycle mode to determine optimal parameters for the concentration mode and to characterize the impact of pressurization on critical and limiting fluxes. Then, pressure-treated milks were ultrafiltrated in concentration mode to evaluate permeate flux decline and fouling phenomenon. It was observed that casein micelle size decreased by 32% and 38% while β-LG denaturation reached 30% and 70% at 300 and 600 MPa during 5 min, respectively. During pressure-treated milk concentration by UF, initial fluxes were 30% lower at 300 and 600 MPa compared to control. Moreover, hydraulic resistance of membrane indicate a significant irreversible deposition for milk treated at 600 MPa. Finally, the characterization of the fouling layer confirmed that casein and β-LG proteins represented major fouling species at membrane surface after UF of pressure-treated milks, especially at 600 MPa. Consequently, our results demonstrated that HPP treatment of skim milk had major negative impact on UF performance and modified the composition of membrane fouling layer.

Le séquençage de nouvelle génération (NGS) a révolutionné la recherche chez les plantes et les animaux de plusieurs façons, y compris via le développement de nouvelles méthodes de génotypage à haut débit pour accélérer considérablement l'étude de la composition des génomes et de leurs fonctions. Dans le cadre du projet SoyaGen, financé par Génome Canada, nous cherchons à mieux comprendre la diversité génétique et l'architecture sous-jacente régissant les principaux caractères agronomiques chez le soja. Le soja est la plus importante culture oléagineuse au monde en termes économiques. Dans cette étude, nous avons cherché à exploiter les technologies NGS afin de contribuer à l'élucidation des caractéristiques génomiques du soja. Pour ce faire, trois axes de recherche ont formé le cœur de cette thèse : 1) le génotypage pan-génomique à faible coût, 2) la caractérisation exhaustive des variants génétiques par reséquençage complet et 3) l’identification de mutations à fort impact fonctionnel sur la base d’une forte sélection au sein des lignées élites. Un premier défi en analyse génétique ou génomique est de rendre possible une caractérisation rapide et peu coûteuse d’un grand nombre de lignées à un très grand nombre de marqueurs répartis sur tout le génome. Le génotypage par séquençage (GBS) permet d'effectuer simultanément l’identification et le génotypage de plusieurs milliers de SNP à l'échelle du génome. Un des grands défis en analyse GBS est d’extraire, d’une montagne de données issues du séquençage, un grand catalogue de SNP de haute qualité et de minimiser l’impact des données manquantes. Dans une première étape, nous avons grandement amélioré le GBS en développant un nouveau pipeline d’analyse bio-informatique, Fast-GBS, conçu pour produire un appel de génotypes plus précis et plus rapide que les outils existants. De plus, nous avons optimisé des outils permettant d’effectuer l'imputation des données manquantes. Ainsi, nous avons pu obtenir un catalogue de 60K marqueurs SNP au sein d’une collection de 301 accessions qui se voulait représentative de la diversité du soja au Canada. Dans un second temps, toutes les données manquantes (~50%) ont été imputées avec un très grand degré d’exactitude (98 %). Cette caractérisation génétique a été réalisée pour un coût modique, soit moins de 15$ par lignée. Deuxièmement, pour caractériser de manière exhaustive les variations nucléotidiques et structurelles (SNV et SV, respectivement) dans le génome du soja, nous avons séquencé le génome entier de 102 accessions de soja au Canada. Nous avons identifié près de 5M de variants nucléotidiques (SNP, MNP et Indels) avec un haut niveau d’exactitude (98,6 %). Ensuite, en utilisant une combinaison de trois approches différentes, nous avons détecté ~92K SV (délétions, insertions, inversions, duplications, CNV et translocations) et estimé que plus de 90 % étaient exacts. C'est la première fois qu'une description complète de la diversité des haplotypes SNP et du SV a été réalisée chez une espèce cultivée. Enfin, nous avons mis au point une approche analytique systématique pour faciliter grandement l’identification de gènes dont des allèles ont fait l’objet d’une très forte sélection au cours de la domestication et de la sélection. Cette approche repose sur deux progrès récents en génomique : 1) le séquençage de génomes entiers et 2) la prédiction des mutations entraînant une perte de fonction (LOF pour « loss of function »). En utilisant cette approche, nous avons identifié 130 gènes candidats liés à la domestication ou à la sélection chez le soja. Ce catalogue contient tous les gènes de domestication précédemment caractérisés chez le soja, ainsi que certains orthologues chez d'autres espèces cultivées. Cette liste de gènes fournit de nombreuses pistes d’investigation pour des études visant à mieux comprendre les gènes qui contribuent fortement à façonner le soja cultivé. Cette thèse permet ultimement une meilleure compréhension des caractéristiques génomiques du soja. En outre, elle fournit plusieurs outils et références génomiques qui pourraient facilement être utilisés dans de futures recherches en génomique chez le soja de même que chez d’autres espèces. / Next-generation sequencing (NGS) has revolutionized plants and animals research in many ways, including the development of new high-throughput genotyping methods to accelerate considerably the composition of genomes and their functions. As part of the SoyaGen project, funded by Genome Canada, we are seeking to better understand the genetic diversity and underlying architecture governing major agronomic traits in soybeans. Soybean is the world's largest oilseed crop in economic terms. In this study, we sought to exploit NGS technologies to help elucidate the genomic characteristics of soybeans. To this end, three main research topics have formed the core of this thesis: 1) low-cost genome-wide genotyping, 2) exhaustive characterization of genetic variants by whole-genome resequencing, and 3) identification of mutations with high functional impact on the basis of a strong selection within the elite lines. A first challenge in genetic or genomic analysis is to make possible a rapid and inexpensive characterization of a large number of lines with a very large number of markers distributed throughout the genome. Genotyping-by-sequencing (GBS) allows simultaneous identification and genotyping of several thousand SNPs on a genome-wide scale. One of the major challenges in GBS analysis is to extract a large catalog of high quality SNP from a mountain of sequencing data and minimize the impact of missing data. As a first step, we have greatly improved the GBS by developing a new bio-informatics analysis pipeline, Fast-GBS, designed to produce a more accurate and faster call of genotypes than existing tools. In addition, we have optimized tools for imputing missing data. For example, we were able to obtain a catalog of 60K SNP markers from a collection of 301 accessions that were representative of soybean diversity in Canada. Second, all missing data (~ 50%) were imputed with a very high degree of accuracy (98%). This genetic characterization was performed at a low cost, less than $ 15 per line. Second, to fully characterize the nucleotide and structural variations (SNV and SV, respectively) in the soybean genome, we sequenced the whole genome of 102 Canadian soybean accessions. We have identified nearly 5M of nucleotide variants (SNP, MNP and Indels) with a high level of accuracy (98.6%). Then, using a combination of three different approaches, we detected ~ 92K SV (deletions, insertions, inversions, duplications, CNVs and translocations) and estimated that more than 90% were accurate. This is the first time that a complete description of the diversity of SNP and SV haplotypes has been carried out in a cultivated species. Finally, we have developed a systematic analytical approach to greatly facilitate the identification of genes whose alleles have undergone a very strong selection during domestication and selection. This approach is based on two recent advances in genomics: (1) whole-genome sequencing and (2) predicting mutations resulting in loss of function (LOF). Using this approach, we identified 130 candidate genes related to domestication or selection in soybean. This catalogue contains all of the previously well-characterized domestication genes in soybean, as well as some orthologues from other domesticated crop species. This list of genes provides many avenues of investigation for studies aimed at better understanding the genes that contribute strongly to shaping cultivated soybeans. This thesis ultimately leads to a better understanding of the genomic characteristics of soybeans. In addition, it provides several tools and genomic resources that could easily be used in future genomic research in soybeans as well as in other species.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2017-2018. / La transformation du lactosérum de fromagerie en concentré de protéines du lactosérum dénaturées (CPLD), pour recyclage dans une production fromagère subséquente, est maintenant pratique courante dans l’industrie à grande échelle au Canada. Bien que les CPLD puissent être utilisés comme ingrédients de remplacement de la matière grasse, vu les coûts élevés de la protéine laitière dans le contexte canadien, l’emploi de CPLD vise parfois plutôt à substituer en partie la caséine du lait dans le fromage. Le CPLD ayant servi à réaliser le présent projet représente un CPLD conçu en milieu industriel dans cette optique. De façon générale, l’introduction de CPLD dans le lait de fromagerie est associée à une rétention d’eau accrue dans le fromage et à des changements de texture, mais les mécanismes responsables de ces phénomènes demeurent à clarifier. Cette thèse avait pour but d’étudier et expliquer les conséquences de l’addition de CPLD au lait de fromagerie sur les propriétés physico-chimiques des gels présure et mécaniques du fromage. Une première étude a permis d’évaluer l’effet combiné des niveaux de CPLD et de gras dans le lait de fromagerie sur ses propriétés de coagulation par la présure et la capacité de contraction du gel. L’augmentation du niveau de substitution des protéines du lait par des protéines du CPLD a résulté en une diminution du taux de coagulation et de la rigidité du gel (module d’élasticité - G), ainsi qu’en une diminution de la capacité de contraction du gel. Un effet direct du CPLD sur ces propriétés, au-delà d’un effet attribué à la dilution des caséines, a été mis en évidence. En outre, cette étude a permis de confronter l’effet des agrégats de protéines du lactosérum dénaturées, considérés comme éléments de remplissage des gels, à l’effet d’un autre type d’éléments de remplissage soient les gouttelettes de gras : à fractions volumiques équivalentes, les résultats ont montré des impacts distincts sur les propriétés mécaniques des gels. Une seconde étude a permis d’évaluer l’effet des différentes fractions du CPLD sur les propriétés de coagulation du lait par la présure et la capacité de contraction du gel. Le CPLD a été fractionné par centrifugation et dialyse en trois composantes : agrégats sédimentables, composante non sédimentable et composante diffusible. La composante diffusible (minéraux solubles) n'a pas affecté les paramètres de coagulation et de contraction. Les agrégats sédimentables de même que la composante non sédimentable ont influencé négativement les propriétés de coagulation ainsi que la capacité de contraction du gel. Les résultats ont notamment suggéré que des complexes protéiques solubles (non sédimentables et non diffusibles) retrouvés dans le CPLD puissent interagir avec les micelles de caséine emprésurées et limiter la formation et la contraction du gel. Une troisième étude a permis d’évaluer l'effet du CPLD et de ses fractions sur la composition et les propriétés mécaniques du fromage. La centrifugation a été utilisée pour induire un gradient d'humidité dans le fromage, afin d’isoler la contribution directe du CPLD et de ses fractions aux propriétés mécaniques du fromage. Le rendement et la teneur en humidité du fromage ont augmenté et la rigidité du fromage (module complexe - G*) a diminué avec l’augmentation du niveau de substitution des protéines du lait par des protéines du CPLD dans le lait de fromagerie. Cependant, pour des fromages ayant une même teneur en humidité, l’augmentation du niveau de CPLD n'a pas eu d'effet direct sur les paramètres rhéologiques. Les agrégats sédimentables ont été principalement responsables de l'augmentation du rendement fromager avec l’utilisation de CPLD. Dans l'ensemble, la teneur en humidité a expliqué en grande partie la variation des propriétés rhéologiques du fromage en fonction de la fraction de CPLD. Toutefois, en éliminant l'effet de l'humidité, l'addition des agrégats sédimentables du CPLD a conduit à une augmentation de la rigidité du fromage. Par la mise en évidence de l’effet distinct de chacune des fractions du CPLD, au cours de la transformation du lait en fromage, ces travaux ont conduit à l’identification de mécanismes d’action expliquant l’impact de l’introduction de CPLD dans le lait de fromagerie sur les propriétés des gels présure et du fromage : des connaissances en appui au développement de CPLD de haute performance en fromagerie et à l’amélioration de la qualité du fromage enrichi de CPLD. / Transformation of cheese whey into denatured whey protein concentrate (DWPC) for recycling into a subsequent cheese production is now common practice in large-scale industry in Canada. Although DWPC can be used as a fat replacer, considering the high cost of dairy protein in the Canadian context, DWPC is sometimes used as a substitute for milk casein in cheese. The DWPC used to carry out this project consists in a DWPC designed for this purpose in an industrial context. The introduction of DWPC into cheese milk is generally associated with increased water retention in cheese and changes in texture, but the mechanisms responsible for these phenomena remain to be clarified. This thesis was aimed at studying and explaining the consequences of the addition of DWPC to cheese milk on the physicochemical properties of rennet gels and mechanical properties of cheese. A first study evaluated the combined effect of DWPC and fat concentrations in milk on the rennet-induced coagulation properties and gel contraction capacity. The increase in the substitution level of DWPC proteins for milk proteins in cheese milk resulted in a decrease in coagulation rate and gel rigidity (elastic modulus - G), as well as a decrease in gel contraction capacity. A direct effect of the DWPC on these properties was demonstrated beyond an effect attributed to casein dilution. Moreover, this study allowed to compare the effect of denatured whey protein aggregates to that of fat globules, while both elements are considered to be fillers in rennet gels. For equivalent volume fractions, the results clearly showed different impacts of these fillers on gel mechanical properties. A second study evaluated the effect of different fractions from the DWPC on the rennet-induced coagulation properties and gel contraction capacity. The DWPC was fractionated by centrifugation and dialysis into three components: sedimentable aggregates, non-sedimentable component and diffusible component. The diffusible component (soluble minerals) did not affect coagulation and contraction parameters. The sedimentable aggregates and the non-sedimentable component both negatively influenced the coagulation properties as well as gel contraction capacity. The results suggested that beyond the effect of sedimentable whey protein aggregates, soluble proteinaceous complexes (non-sedimentable and non-diffusible) found in the DWPC could interact with the renneted casein micelles and limit gel formation and contraction. A third study evaluated the effect of DWPC and its fractions on the composition and mechanical properties of cheese. Centrifugation was used to induce a moisture gradient in the cheese to isolate the direct contribution of the DWPC and its fractions to the mechanical properties of cheese. Cheese yield and moisture content increased and cheese rigidity (complex modulus - G*) decreased when the DWPC was substituted for milk proteins in milk. However, for cheeses with the same moisture content, the substitution of DWPC proteins for milk proteins had no direct effect on rheological parameters. The sedimentable aggregates were primarily responsible for the increase in cheese yield with the use of DWPC. Overall, moisture content explained to a large extent the variation in cheese rheological properties depending on the DWPC fraction. However, when the effect of moisture was removed, the addition of the DWPC sedimentable aggregates to milk led to an increase in cheese rigidity. By demonstrating the distinct effect of each of the DWPC fractions during the processing of milk into cheese, this work led to the identification of mechanisms that explain the impact of introducing DWPC in cheese milk on the properties of rennet gels and cheese. These knowledges could support the development of high-performance ingredients that increase whey proteins recovery in cheese and could help to improve the quality of DWPC-fortified cheese.

De nombreuses études ont été publiées sur le potentiel des inhibiteurs de protéases en phytoprotection et les stratégies développées par les insectes herbivores pour éviter l'effet antidigestif de ces protéines. Le but du projet était de documenter plus à fond les mécanismes compensatoires mis en place chez les insectes en réponse à la diète ou aux inhibiteurs de protéases, en utilisant comme système d'étude des larves du doryphore de la pomme de terre (Leptinotarsa decemlineata) se nourrissant de différentes Solanacées ou de lignées transgéniques de pomme de terre (Solanum tuberosum) exprimant différents variants d'un inhibiteur de protéases, la cystatine de tomate SlCYS8, générés par mutagénèse dirigée. Des bioessais ont été réalisés pour étudier l'impact de la diète sur la croissance, la consommation foliaire et l'abondance des protéases digestives sécrétées par l'insecte. D'autres bioessais ont été réalisés pour étudier l'impact des variants SlCYS8, administrés ex planta sur feuilles de pomme de terre ou in planta par voie transgénique. Les insectes étaient comparés à l'aide d'indicateurs macroscopiques (prise de poids, consommation foliaire) et biochimiques (protéases digestives, protéome digestif). Des analyses protéomiques étaient notamment réalisées pour estimer l'impact global de la diète sur les protéases digestives de l'insecte et identifier les protéases sensibles aux variants cystatine à l'étude. Ce projet aura contribué, dans l'ensemble, à une meilleure compréhension des mécanismes de compensation digestive chez les insectes herbivores. Il aura aussi permis de confirmer le potentiel des approches courantes du génie des protéines pour une amélioration rationnelle des inhibiteurs de protéases à des fins de phytoprotection.

Depuis quelques années, on observe une demande croissante pour des aliments santé, goûteux, produits localement et disponibles en toutes saisons. En raison de la localisation nordique du Québec, un apport supplémentaire de lumière pour les cultures en serre est souhaitable pour l'atteinte d'une productivité élevée et de qualité. Chez la tomate, il a été récemment observé que la modification du spectre de lumière près des fruits peut améliorer la valeur nutritive des fruits. Afin d'évaluer le potentiel d'utilisation d'un éclairage artificiel (ÉA) intra-canopée sur l'accroissement de la qualité de la tomate de serre cultivée au Québec au printemps / été et en automne / hiver, neuf traitements d'ÉA ont été étudiés : bleu / rouge, bleu / rouge + bleu + rouge lointain, bleu / rouge + rouge lointain + bleu + rouge lointain, UV ; positionnement horizontal et vertical des lampes ; témoin (blocs complets, 9 traitements x 2 cultures x 4 répétions). Nos résultats ont démontré que l'utilisation d'un ÉA intra-canopée a permis d'augmenter significativement la biomasse fraîche (31 à 42 %) et sèche (34 à 50 %) des feuilles ainsi que la biomasse sèche des tiges (37 à 46 %). En comparaison des fruits témoins, le délai de maturation a été réduit sous un ÉA DEL de 3 à 7 jours alors que la masse fraîche des fruits a quant à elle été plus élevée de 30 à 42 % (P < 0,05). Le contenu en sucre des fruits soumis à un ÉA DEL et UV a été accru de 9 à 12 %, alors que la conductivité électrique et l'acidité titrable des fruits exposés à un ÉA UV a augmenté respectivement de 13 % et de 24 % (P < 0,05). Similairement, le contenu des fruits en vitamine C a augmenté de 17 à 22 % sous ÉA DEL par rapport aux fruits témoins, alors que l'acide coumarique-o-hexoside 2 a augmenté de 59 à 307 %. Une diminution de concentration par rapport aux fruits témoins (P < 0,05) a toutefois été observée pour l'acide coumaroylquinique (36 à 51 %), la phlorétine-c-diglycoside (28 à 47 %) et le K (11 à 19 %). En général, le positionnement des lampes a eu peu d'effet sur la qualité des fruits alors que la saison de culture a influencé l'effet des traitements d'ÉA sur la qualité des fruits. Cette étude a permis d'acquérir de nouvelles connaissances scientifiques de l'effet d'un ÉA DEL sur la qualité des fruits, contribuant ainsi au développement d'une nouvelle stratégie d'ÉA adaptée à notre climat.

Des impacts du changement climatique sur les communautés de phytoplancton microbien ont déjà été reportés dans l'océan Arctique. Cependant, peu d’attention a été portée sur le microzooplancton aux rôles écologiques multiples tels que les ciliés et les dinoflagellés. Le but de cette thèse était d'améliorer les connaissances et la compréhension de l'écologie du microzooplancton, mais aussi de permettre la prédiction de leur réponse dans un Arctique en mutation. Nous avons utilisé la technique de séquençage d'amplicons à haut débit du gène 18S ARNr et de l'ARNr 18S (à partir d'ADNc) afin d’étudier le profil des communautés ainsi que leur diversité. Par la suite, nous avons testé différentes hypothèses reposant sur les variations temporelles et spatiales de ces assemblages microzooplanctoniques. Les résultats ont montré que le microzooplancton présente une forte saisonnalité dans le golfe d'Amundsen en réponse aux conditions changeantes. Des assemblages estivaux semblables ont été observés de 2003 à 2010, à l'exception de juillet 2008, après le record de minimum de glace en été 2007. Cet évènement particulier a permis de nous indiquer une sensibilité de ces espèces face aux conditions de glace. Les communautés de dinoflagellés du bassin du Canada sont régies par des processus déterministes et stochastiques qui dépendent de la variabilité de l'environnement, indiquant une sensibilité potentielle aux changements environnementaux. Nous en avons déduit que les dinoflagellés et autres taxons apparentés, ayant des rôles fonctionnels similaires, peuvent fournir une stabilité des flux alimentaires et énergétiques dans des conditions de limitation de lumière ou de nutriments, associées à l’approfondissement de nitracline. Étant donné que de nombreux ciliés et dinoflagellés sont mixotrophes, ils pourraient indirectement influencer les cycles biogéochimiques par le broutage sur les bactérivores et le petit plancton, et ainsi relier la boucle microbienne avec les niveaux trophiques supérieurs. La grande diversité et l'ubiquité des ciliés et des dinoflagellés suggèrent également une complexité dans les réseaux trophique microbiens et de nouvelles possibilités de recherche pour les océanographes. / Impacts of climate change on microbial communities in the Arctic Ocean have been mostly reported for major phytoplankton groups, with less attention to microzooplankton, such as ciliates and dinoflagellates, which have multiple ecological roles. For example, many ciliates and dinoflagellates are mixotrophic and could indirectly influence biogeochemical cycles by grazing on bacterivores and small plankton and linking the microbial loop with the higher trophic levels. The aim of this thesis was to address knowledge gaps in microzooplankton phylogeny, ecology and distribution with a goal of providing information needed to eventually predict of microzooplankton responses to the changing Arctic. We used high throughput amplicon sequencing of the 18S rRNA gene and 18S rRNA (as cDNA) to generate community and diversity profiles, which were used to test hypotheses on microzooplankton assembly across time and space. Results showed that microzooplankton exhibited strong seasonality in response to changing conditions in Amundsen Gulf. Similar summer assemblages were seen from 2003-2010 with the exception in July 2008 following the summer ice minimum record in 2007. Canada Basin dinoflagellate communities were governed by both deterministic and stochastic processes that were dependent on the variability of the environment, indicating potential sensitivity to environmental change. We inferred that dinoflagellates and other taxa with similar functional roles could provide stability to food and energy flows under conditions of light- or nutrient-limitation associated with a deepening nitracline. The high diversity and ubiquity of ciliates and dinoflagellates also suggest a complexity within microbial food webs and new research opportunities for oceanographers.

Les pertes de fertilisant azoté utilisé en agriculture sont parmi les principaux polluants impliquées dans la dégradation de la qualité de l’eau au Québec. Sous couvert de grande culture, les nitrates lessivés peuvent atteindre 185 kg ha-1. Synchroniser la fertilisation azotée avec le prélèvement des cultures serait une manière d’optimiser l’utilisation de l’azote et ainsi de réduire le lessivage de nitrate. La modélisation déterministe du cycle de l’azote couplé à un modèle de dynamique de l’eau dans le sol pourrait aider à cette optimisation. Les objectifs de l’étude étaient : (1) de développer un modèle empirique de production de nitrate à la surface du sol, (2) de combiner ce modèle avec HYDRUS afin de prédire la quantité de nitrate lessivé vers les drains et (3) d’évaluer la contribution de l’azote fourni par la matière organique du sol au lessivage de nitrate. Dans cette étude, nous avons utilisé des équations d’estimations des pools d’azotes et de leurs transformations. Les équations ont été combinées en 60 patrons de relâchement du N utilisant une fonction de mise en solution de N pour le nitrate, 4 fonctions pour l’ammonium, 5 pools d’azote organique du sol et 3 fonctions de relâchement de N de l’azote organique du sol et des lisiers. Ces patrons de relâchement de N ont été appliqués dans un traitement de fertilisation minérale et quatre traitements de fertilisation organiques pour un total de 300 patrons uniques de relâchement de nitrate. Les résultats démontrent que les méthodes d’évaluation des contributions des formes d’azote basées sur des données atmosphériques, de rotation de culture ou de granulométrie du sol peuvent mener à des résultats intéressants. La méthode de prédiction doit être différente si le fertilisant appliqué sur la parcelle est organique ou minéral. / Agricultural nitrogen fertilizer losses are among the main pollutants involved in water quality degradation in Quebec. Under maize crop, leached nitrate can reach up to 185 kg ha-1. Synchronizing nitrogen fertilization with crop uptake would be a way to optimize the use of nitrogen fertilizer and reduce nitrate leaching. The process-oriented modeling of the nitrogen cycle coupled with a soil water model could contribute to simplifying the optimisation of nitrogen fertilizer use. The objectives of this study were to: (1) to determine the most suitable soil surface empirical nitrate production model, (2) to couple this model with HYDRUS in order to predict nitrate leaching into subsurface drains, and (3) to evaluate the soil organic nitrogen contribution to nitrate leaching. In this study, we used nitrogen pools and transformations in governing mass balance equation. The equations were combined into 60 N-release patterns taking into account one dissolution function of nitrate, 4 transformation and dissolution functions for the ammonium, 5 organic nitrogen pools and 3 N organic nitrogen from the soil and manure release functions. These N release patterns were applied for a mineral fertilizer treatment and four organic fertilizer treatments for a total of 300 unique nitrate release patterns. The results demonstrate the accuracy of the methodological framework to evaluate the contributions of nitrogen based on atmospheric data, crop rotation or soil particle size. The prediction method must be different if the fertilizer applied to the plot is organic or mineral. In addition, the study showed that the soil organic nitrogen contribution tends to decrease as the organic fertilizer application rates increases. The simulations also showed that the nitrate masses leached are closely related to the fertilizer supply nitrogen content.

Dans un premier temps, ce projet visait à évaluer la possibilité d'utiliser des accéléromètres pour automatiser l'analyse comportementale des porcs à l'engraissement envers des objets d'enrichissement. Les accéléromètres ont été placés dans sept différents objets qui ont été mis à la disponibilité de 328 porcs logés en groupes, dans des parcs entièrement lattés et sans litière, sur des périodes de cinq jours. Les analyses des données d'accéléromètres ont été effectuées à l'aide d'un algorithme de classification basé sur des seuils de vélocité et de durée de déplacement. Chacun des parcs était muni d'une caméra vidéo pour comparer les résultats d'analyse d'accélérométrie et d'analyse vidéo de référence, toutes les deux basées sur la fréquence et le temps d'interactions avec les objets. Les comparaisons par objet montrent que la correspondance des deux types d'analyses dépend de la mobilité et de la disposition des objets, mais que pour l'instant, elle n'atteint en aucun cas un niveau satisfaisant pour baser une analyse comportementale sur les données d'accélérométrie. Néanmoins, certaines modifications des paramètres des accéléromètres pourraient apporter un plus haut taux de fiabilité. Ce projet de recherche visait également à évaluer l'intérêt des porcs à l'engraissement envers différents types d'objets d'enrichissement placés dans leur parc. L'effet de la propreté des objets ou de leur renouvellement quotidien sur l'intérêt des porcs à l'engraissement a aussi été déterminé. Les porcs ont un intérêt supérieur pour les objets faits de matériaux flexibles, destructibles et qui sont aisément manipulables avec la gueule ou le groin. Les porcs ne semblent pas avoir de préférence pour les objets qui sont lavés (objets de plastique ou de caoutchouc) ou renouvelés (objets destructibles) quotidiennement, sur une période de cinq jours, comparativement aux mêmes objets intouchés.

De plus en plus de travaux de recherches portent sur le yogourt brassé mais, très peu ont su étudier les impacts combinées des étapes de productions à l’échelle pilote. Le but de ce projet était de déterminer les effets combinés de la teneur en matières grasses (MG), du temps de fermentation (TF), du type de refroidissement durant le brassage et de l’entreposage du yogourt sur leurs propriétés physico-chimiques, texturales et rhéologiques. Les yogourts ont été standardisés à 4,2% de protéines et 16,5% de solides totaux (ST) et la teneur en MG a été ajustée entre 0,0 et 3,9%. Un yogourt sans gras à 14% de ST a servi de témoin. Les TF étaient de 3, 4 et 5 heures. Après fermentation, le yogourt (25 kg) de chaque cuve a été brassé à l’aide d’un système pilote simulant les conditions de production industrielle (brassage en cuve, pompage, lissage, refroidissement) et refroidi avec un système tubulaire, imposant un faible cisaillement, ou un système à plaques, provoquant un cisaillement élevé. La synérèse, la fermeté, l’hystérèse et la viscosité apparente ont été mesurées pendant les 34 jours d’entreposage à 4°C. Les résultats ont démontré que le TF et la teneur en ST ont eu peu d’impact sur les propriétés physico-chimiques, texturales et rhéologiques des yogourts brassés. L’augmentation de la teneur en MG a permis de réduire la synérèse et d’augmenter la fermeté, les aires des courbes d’hystérèse et la viscosité des yogourts brassés. L’utilisation d’un système de refroidissement à plaques a contribué à réduire la synérèse et à augmenter la fermeté sans modifier la viscosité. L’entreposage a permis d’augmenter la fermeté et la viscosité mais, l’indice de synérèse est resté constant. Les résultats obtenus permettent d’établir que le type de refroidissement a un impact important sur les propriétés rhéologiques mais que la présence de MG, à partir de 2,6%, permet au yogourt de mieux résister à une déstructuration du réseau protéique provoqué par un cisaillement élevé lors du brassage et ainsi de réduire la synérèse et d’augmenter la fermeté et la viscosité. / More and more research subjects are about stirred yogurt but, only few have worked on combined impacts of yogurt production at a pilot scale. The purpose of this project was to determine the combined effects of milk fat (MF) content, fermentation time (FT), type of cooling during stirring, and storage time on the physico-chemical, textural and rheological properties of stirred yogurt. The yogurts were standardized at 4.2% protein and 16.5% total solids (TS), and the MF content was adjusted to values between 0.0% and 3.9%. A fat-free yogurt with 14% TS was used as a control. The FT was set at 3, 4 and 5 hours. After fermentation, yogurt (25 kg) of each tank was stirred using a pilot system that simulated industrial production conditions (tank stirring, pumping, smoothing, cooling) and cooled using a tubular heat exchanger, causing low shear, or a plate heat exchanger, which caused high shear. Syneresis, firmness, hysteresis and apparent viscosity were measured during 34 days of storage at 4 °C. The results showed that MF content and TS had little impact on the physico-chemical, textural and rheological properties of stirred yogurts. A higher MF content reduced syneresis and increased firmness, hysteresis loop areas, and viscosity in stirred yogurts. High shear of the plate heat exchanger led to a reduction in syneresis and an increase in firmness, but without changing the viscosity. Storage led to an increase of firmness and viscosity but, syneresis did not change. The results suggest that the type of cooling system used has an important impact on rheological properties but that the presence of MF at 2.6% and higher makes the yogurt more resistant to the disruption of the protein network caused by high shear during stirring, leading to lower syneresis and higher firmness and viscosity.