Les différentes colles utilisées actuellement par l’industrie du meuble au Canada nécessitent des temps de polymérisation constituant un goulot dans la production des meubles et limitant l’atteinte de la production unitaire. Ces adhésifs synthétiques généralement issus de la pétrochimie nécessitent énormément d’énergie lors de leur confection. L’utilisation de connecteurs métalliques ou plastiques, quant à elle, limite les phases de découpage et sablage subséquentes. La présence d’adhésifs et connecteurs, considérés comme une source de contamination tant dans des procédés de valorisation par la filière énergétique que dans les procédés existants de recyclage des produits du bois, limite la recyclabilité du produit rendant sa gestion en fin de vie utile très difficile. L’assemblage de composants en bois par la technique de soudage par friction rotationnelle est une alternative intéressante aux colles et connecteurs métalliques dans l’industrie du meuble. Le soudage du bois permet d’offrir un produit minimisant l’impact environnemental d’une entreprise alors que ce mode d’assemblage ne constitue pas une contrainte à la gestion en fin de vie du produit. La recyclabilité ou revalorisation des assemblages soudés permet d’offrir un produit en mesure de séquestrer du carbone plus longtemps ou encore de ralentir la réémission de celui-ci dans l’atmosphère. Le présent projet de recherche visait à évaluer l’aptitude du soudage par friction rotationnelle pour la fabrication de panneaux lamellés-soudés à usage intérieur. L’objectif était de concevoir des panneaux aussi performants que leur équivalent collé tout en réduisant les coûts de conception en éliminant l’utilisation d’adhésifs synthétiques, conférant du même coup un aspect écologique et durable au produit. Les objectifs spécifiques du projet étaient: de déterminer les paramètres optimaux variables du soudage rotationnel pour deux essences feuillues canadiennes soit l’érable à sucre et le bouleau jaune; de caractériser les propriétés mécaniques des joints soudés ainsi que la stabilité dimensionnelle de panneaux lamellés-soudés; de procéder à la caractérisation de la zone de fusion afin de comprendre les phénomènes physico-chimiques en cause afin de les mettre en relation avec les performances mécaniques des assemblages; d’analyser les émanations volatiles produites lors du soudage afin d’évaluer l’impact environnemental de ce procédé. ii Ce projet de recherche à fait l’objet d’une collaboration avec FPInnovations, EQMBO-Entreprises et le Centre de recherche industrielle du Québec (CRIQ) qui a conçu et assemblé un banc d’essai spécifiquement pour le panneautage par le procédé de soudage rotationnel. Considérant cette collaboration, une tangente industrielle a été donnée à la méthodologie employée afin de répondre aux objectifs des partenaires. Le banc d’essai a d’ailleurs fait l’objet d’ajustements et d’améliorations tout au long du projet en vue de son optimisation pour un transfert de cette technologie en milieu industriel. Le matériel utilisé pour cette étude visait également à refléter la matière première utilisée chez les fabricants de produits d’apparence en bois. Le banc d’essai conçu par le Centre de recherche industrielle du Québec (CRIQ) a permis d’étudier l’effet de différents paramètres sur la qualité de soudage pour l’érable à sucre (Acer saccharum) et le bouleau jaune (Betula alleghaniensis). Les facteurs à l’étude étaient: l’essence (érable à sucre et bouleau jaune), la vitesse de rotation du goujon (1000 tours min-1, 1500 tours min-1 et 2500 tours min-1), la vitesse d’insertion du goujon (12,5 mm s-1, 16,7 mm s-1 et 25,0 mm s-1) et enfin l’angle d’insertion par rapport au fil du bois (insertion tangentielle à 0° par rapport au fil du bois et insertion radiale à 90° par rapport au fil du bois) pour un total de 36 combinaisons de facteurs. Dix répétitions pour chacune des combinaisons ont été effectuées pour un total de 360 soudages. Des essais mécaniques de traction appliqués à la zone de soudage ont permis de connaître les paramètres d’assemblage optimaux pour les deux essences considérées. Des mesures de température effectuées au moyen d’un système d’acquisition munis de thermocouples ont également été effectuées. Les résultats obtenus démontrent une interaction significative entre l’essence, la vitesse de rotation et la vitesse d’insertion. L’érable à sucre a permis de produire les joints soudés ayant les meilleures propriétés mécaniques en traction. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec une vitesse rotationnelle de 1000 tours min-1 tant pour l’érable à sucre que le bouleau jaune. Une vitesse d’insertion de 25,0 mm s-1 s’est avérée optimale pour le soudage de l’érable à sucre. Dans le cas du bouleau jaune, une vitesse d’insertion de 16 mm s-1 a permis de produire les joints soudés les plus solides pour cette essence. L’angle d’insertion par rapport au fil du bois n’a pas eu d’effet significatif sur les essais mécaniques en iii traction. L’essence et la vitesse rotationnelle ont eu un effet significatif sur la température maximale à l’interface lors du soudage. Des températures maximales à l’insertion de 244 ˚C et 282 ˚C ont été mesurées pour l’érable à sucre et le bouleau jaune à partir des paramètres des soudages optimaux pour chaque essence, respectivement. Cette étude a également examiné la faisabilité du panneautage pour des applications d’apparence intérieures à partir de la technologie de soudage du bois par friction rotationnelle. Pour chacune des essences étudiées, douze panneaux lamellés-soudés de 30 mm x 225 mm x 300 mm ont été fabriqués. Six panneaux lamellés-collés de mêmes dimensions, assemblés avec une émulsion de type acétate de polyvinyle (PVA), ont été assemblés pour chaque essence étudiée pour fins de comparaison. Des essais de flexion statique en trois points ont été effectués afin d’adresser la performance mécanique des assemblages. Des essais non destructifs sous caisson climatiseur ont également été effectués afin comprendre le comportement d’un panneautage lamellé-soudé sous atmosphère alternativement humide (20 °C et 80 % d’humidité relative) correspondant aux conditions estivales et sec (20 °C et 20 % d’humidité relative) pour des conditions hivernales afin d’observer les déformations ou délaminations possibles pouvant se produire sur les panneautages. Des forces maximales à la rupture en flexion de 1,79 kN et 1,70 kN ont été obtenues pour les panneaux lamellés-soudés de bouleau jaune et d’érable à sucre, respectivement. La fracture se produisait généralement dans la section transversale du goujon. Aucun déplacement des goujons n’a été observé à l’interface de soudage. De la délamination dans les panneautages a été constatée au terme des cycles à atmosphère variable autant pour les constructions soudées que collées. Toutefois, celle-ci n’a pas affecté les propriétés en flexion des panneaux lamellés-soudés. Les résultats confirment le potentiel du soudage par friction rotationnelle pour la production de panneaux lamellés-soudés à partir d’essences feuillues canadiennes. La caractérisation de la ligne de soudage a permis de saisir certains aspects fondamentaux liés au soudage du bois par friction rotationnelle. Grâce aux méthodes de pyrolyse couplée à un chromatographe en phase gazeuse et un spectromètre de masse (Py-GC/MS), de spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier sur un montage de réflexion totale iv atténuée (ATR-FTIR) et de spectrométrie de photoélectrons induits par rayon-X (XPS), il a été possible d’évaluer les changements thermochimiques durant le soudage par friction rotationnelle chez l’érable à sucre et le bouleau jaune. Le matériel ligneux de référence et le matériel à l’interface de soudage de deux pièces de bois, un goujon et un substrat, ont été comparés dans le but d’expliquer les différences de propriétés mécaniques entre les essences. Les émissions volatiles libérées durant le procédé de soudage ont été analysées en reproduisant le traitement thermique par Py-GC/MS de même qu’avec un chromatographe en phase gazeuse avec détection de conductivité thermique et d’ionisation de la flamme (GC/TCD-FID) afin d’analyser les émanations captées lors du soudage. Les résultats démontrent que le procédé thermique lié au soudage du bouleau jaune et de l’érable à sucre dégrade les hémicelluloses et affecte les polymères de la lignine via une dépolymérisation. L’efficacité du procédé de soudage est ainsi directement liée aux propriétés initiales des constituants du bois, essentiellement la lignine et les glucides. Les changements liés à la lignine à l’interface de soudage ont été plus nombreux chez l’érable à sucre que le bouleau jaune corroborant les résultats obtenus lors des essais mécaniques. Les proportions d’émission volatile ont été similaires pour nos deux essences. L’analyse des composés organiques volatils a permis de conclure que les émanations produites lors du soudage sont négligeables et ne présentaient pas de risque pour la santé humaine ou pour l’environnement. / Gluing is a valid and extensively used alternative to paneling in the furniture industry. However, adhesives, which are generally produced by the petrochemical industry, require curing times (up to 24 h) and multiple handling, which limits the production flow and flexibility required for customized production. Moreover, they are generally derived from non-renewable fossil resources, making the end product expensive from both an ecological and economic standpoint. They also pose a recovery problem, as they are considered a source of contamination in biomass energy methods and wooden waste recycling. Wood welding can shortens the production cycle and reduces dependence on the petrochemical industry. By replacing synthetic resins with the intrinsic lignin binders present in lignocellulosic fibre materials, the depletion of fossil resources could be abated. Wood, which is a renewable, CO2 neutral raw material, can play a key role in sustainable development and have a significant impact on responsible residual waste management. This study examines the suitability of wood welding technology for producing composite panels for furniture applications with two Canadian hardwood species, sugar maple (Acer saccharum) and yellow birch (Betula alleghaniensis). The specific objectives of the present study were: to define optimal wood-dowel welding parameters for two North American hardwood species frequently used for indoor appearance products: sugar maple and yellow birch; to produce wood-welded panels made from sugar maple and yellow birch using a specifically designed panelling machine; to assess the flexural properties of the wood-welded panels, considering the required load-bearing capacity for a typical standard panel used for furniture components; to assess the performance of the wood-welded panels at standard moisture conditions and after humidity cycling; to investigate chemical changes occurring at the welding interface; and to determine the gases released during welding under conditions of optimised welding parameters. High-speed rotation-induced mechanical friction wood-dowel welding was performed using a panelling machine specifically designed at the Centre de Recherche Industrielle du Québec. A comparative analysis of wood-dowel welding parameters was performed. The investigated parameters for both species were grain orientation (tangential or radial), vi rotational speed (1000 rpm, 1500 rpm, and 2500 rpm) and insertion speed (12.5 mm s-1, 16.7 mm s-1, and 25.0 mm s-1) for 36 possible combinations. Ten samples were prepared for a total of 360 wood welded specimens. Optimal welding mechanical properties were determined from the dowel withdrawal strength using a standard tensile strength test. Temperature profile measurements at the interface during rotational wood-dowel welding were also carried out. Results revealed a significant interaction between species, rotational speed, and insertion speed. Sugar maple produced wood joints with higher withdrawal strength than yellow birch. The best results for sugar maple and yellow birch were obtained with a rotational speed of 1000 rpm. A 25 mm s-1 insertion speed produced significantly stronger welded joints in sugar maple than at 12.5 mm s-1. For yellow birch, a 16.7 mm s-1 insertion speed provided the best results. Both species and rotational speed had a significant effect on peak temperature at the interface during welding. Peak welding temperatures with optimal parameters were 244˚C and 282˚C for sugar maple and yellow birch, respectively. This study examined the suitability of wood welding technology for producing composite panels for furniture applications with sugar maple and yellow birch. For each species, twelve 30 mm x 225 mm x 300 mm panels were manufactured using a panelling machine specifically designed for rotational wood-dowel welding with optimized parameters. Six edge-glued panels of the same size were manufactured from each species using a non-structural polyvinyl acetate (PVA) adhesive and tested for comparative purposes. The experimental program included three-point bending at 255-mm span and visual inspection of the panels to assess performance at standard moisture conditions and after an aging cycle with variable relative humidity. Cycling conditions were 20 °C and 80% relative humidity (RH) and 20 °C and 20% RH. Wood-welded panel bending properties were not affected by wood species, with average load at break of 1.79 kN and 1.70 kN for yellow birch and sugar maple, respectively. Fractures consistently occurred in the dowels as splintering tension, and no slippage was observed along the welded interface. No distortion was observed in wood-welded panels following humidity cycling. The cycling did not negatively affect the panel’s bending properties. Edge splitting was observed in both wood-welded and glued panels due to wood vii slat shrinkage in response to dry conditions. The results confirm that wood-dowel welding could be suitable for producing panels from certain North American species. Thermochemical changes during wood-dowel welding were investigated. The original reference wood sample and the welded interface between two bonded wood pieces, a dowel and a substrate, were compared to explain differences in mechanical properties between species. Pyrolysis gas chromatography - mass spectrometry (Py-GC/MS), attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were used. The gases emitted during wood welding were determined by Py-GC/MS and gas chromatography coupled with a thermal conductivity detector and a flame ionization detector (GC-TCD/FID). The results of this investigation showed that thermal treatment of birch and maple wood degrades hemicelluloses through acid hydrolysis and dehydration mechanism and affects lignin polymer through depolymerisation reactions. The gas emission results show similar proportions of non-condensable gases for the two studied species. Most of the volatile compounds identified during pyrolysis were non-toxic products derived from degradation of wood polymers. No carbon monoxide was produced during welding, and only traces of hydrogen and carbon dioxide were present. The proportion of detected volatile organic compounds was relatively low and below the lower exposure limits. Hence, wood welding appears to be an ecological technique for assembling furniture components and other applications, and is not harmful for human health.

La coupe à rétention de bouquets est un type de coupe à rétention variable visant à atténuer l'impact de la coupe totale sur la diversité biologique et sur la qualité visuelle des paysages. Puisque l'utilisation des types de coupe associés à l'aménagement écosystémique est encore récente au Québec, très peu d'études ont été réalisées afin d'en vérifier l'impact réel sur les écosystèmes forestiers. La présente étude vise à déterminer si les bouquets réussissent à préserver des attributs qui sont perdus lors de coupes traditionnelles en comparant la structure et les communautés de plantes de sous-bois retrouvées dans ces deux milieux. Nos résultats indiquent que la diversité végétale des deux milieux est semblable. Cependant, l'approche par traits fonctionnels montre que la tolérance à l'ombre semble jouer un rôle significatif dans la répartition des espèces entre les deux environnements. À court terme, la coupe à rétention de bouquet devrait également préserver une plus grande quantité de bois mort qu'une coupe avec protection de la régénération et des sols (CPRS), ce qui pourrait avoir des effets bénéfiques à long terme pour le maintien de la biodiversité.

Le dépérissement et l’effondrement des peuplements matures dominés par le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx.) ont souvent été observés un peu partout en Amérique du Nord. Des études récentes indiquent que la sécheresse, la défoliation par les insectes, l’activité des pathogènes fongiques et les changements climatiques constituent les facteurs majeurs responsables de ces phénomènes dans l’ouest canadien. Ils s’observent également au Québec aux endroits où l’on retrouve de vieux peuplements de peuplier. L’objectif de cette étude est de déterminer les taux d’apparition de dépérissement et d’effondrement du peuplier faux-tremble dans le nord-est de l’Alberta et de déterminer leur variabilité dans le paysage. Nous avons utilisé des données de deux inventaires forestiers consécutifs réalisés en 1978 et en 1990 pour produire un échantillon de 6837 points (peuplements ou parties de peuplements). Nous n’avons retenu que les peuplements de peuplier purs ou presque purs, âgés de 60 ans et plus et dont la hauteur dans le premier inventaire est supérieure à 6-12m. Les attributs du peuplement, tels que la hauteur, l’âge, la densité et la composition du sous-bois, ont été analysés pour déceler des trajectoires de succession possibles et identifier le dépérissement et l’effondrement. Ces attributs du peuplement, avec l’indice d’humidité du climat, le type de couvert forestier et l’intervalle de temps entre les inventaires ont été utilisés comme variables dans les modèles de régression logistique prédisant l’effondrement et le dépérissement. Nos résultats confirment qu’il y a bel et bien dépérissement et effondrement de peupliers: sur un échantillon final de 1756 peuplements, 171 sont classés comme peuplements ayant connus un dépérissement ou un effondrement sur une période d’environ 17 ans, soit 9,73 % de notre échantillon final. Le taux annuel d’effondrement et de dépérissement est de 0,59%, tandis que celui du dépérissement uniquement est de 0,15 %. L’âge, la présence de sous-bois et l’interaction climat-âge augmentent avec la probabilité d’effondrement et de dépérissement tandis que la densité et l’indice d’humidité du climat influencent négativement ces deux phénomènes. Un effet aléatoire à l’échelle du paysage avec une variance de 0,83 (traduisant une influence non négligeable de l’effet aléatoire) contre une variance résiduelle de 0,92 a été observé à partir de l’analyse de modèles mixtes. L’âge et la densité du peuplement restent les meilleurs prédicteurs de ces deux phénomènes. / Dieback and collapse of mature stands dominated by trembling aspen (Populus tremuloides Michx.) have often been observed in North America. Recent studies indicate that drought, insect defoliation, activity of fungal pathogens and climate change are the major factors responsible for these phenomena in Western Canada. They are also observed in Quebec, where we find old aspen stands. The objective of this study is to determine the rates of aspen dieback and collapse in north-eastern Alberta and to determine their variability across the landscape in order to develop predictive statistical models based on stand attributes and climate moisture index. Forest inventory data from approximately 1978 and 1990 were used to produce a large sample of 6837 points (a statistical unit meaning a stand or a part of a stand). A subset of this sample where only pure or nearly pure aspen stands 60 years old or greater and whose height in the first inventory was greater than 6-12m were selected for analysis. The stand attributes height, age, density and the presence or absence of regeneration were compared between the two inventories to find possible successional pathways and identify the phenomena of concern. These stands attributes, along with a climate moisture index, forest cover type and the number of years between inventories, were used as covariates in logistic regression models to predict the aspen collapse and dieback. Our findings confirm the occurrence of aspen dieback and collapse: in a final sample of 1756 points, 171 are classified as having undergone dieback and collapse after 17 years, or approximately 9.73% of our final sample. The annual rate of joint collapse and dieback is 0.59%, while for dieback only it is 0.15%. Age, presence or absence of regeneration and the interaction of climate moisture index and age increase the probability of collapse and dieback. Stand density and climate negatively influence the two phenomena. A landscape level random effect with a variance of 0.83 (showing the importance of random effect influence) versus a residual variance of 0.92 was observed in the mixed models analysis. Stand age and density remain the best predictors of these two phenomena.

Actuellement, avec l’essor de l’informatique ubiquitaire, un intérêt grandissant est porté à l’exploitation du contexte de l’utilisateur pour une adaptation des applications et de leur contenu à ses besoins et activités en temps réel, dans divers domaines (tourisme, maisons intelligents, hôpitaux). De cet intérêt résulte bon nombre de projets traitant la définition et l’élaboration de modèles de contexte et de plateformes de gestion dudit contexte. Dans le cadre du projet GéoÉduc3D, l’utilisation du contexte pour l’amélioration de l’aspect immersif et interactif de jeux éducatifs revêt un intérêt certain. Ce cadre applicatif (jeux éducatifs, réalité augmentée, téléphones intelligents) est complètement différent et amène la question de l’interopérabilité peu abordée dans les précédents travaux. Nos travaux ont donc pour objectif de concevoir et d’implémenter une solution informatique dédiée à l’acquisition et à la diffusion de contexte spatial dans un environnement multi-joueurs sur et pour des téléphones intelligents. Dans ce but, nous proposons tout d’abord une nouvelle définition et une modélisation du contexte spatial adapté à notre cadre particulier. Ensuite, nous présentons l’architecture d’un système orienté service pour la gestion de cette information contextuelle. Afin de tester notre approche, un prototype de service Web a été élaboré selon trois fonctions principales : récupération des informations auprès des téléphones intelligents ; enregistrement des données dans la base de données et interrogation flexible en mode synchrone ou asynchrone des données. Ce travail de recherche ouvre ainsi la voie à la conception et au développement d’applications de jeux éducatifs, destinées à n’importe quel type de téléphone intelligent, sensible au contexte spatial des joueurs dans un environnement multi-joueurs. / Currently, with the rise of ubiquitous computing, one is growing interest in using the user context, for adapting applications and their contents to users’ needs and activities in real time, in different fields (tourism, smart homes, and hospitals). Many projects dealing with the definition and context models and management platforms have emerged. In the GeoEduc3D project, exploiting the context to improve the immersive and interactive aspects of interactive educational games is to be explored. This particular application framework (serious games, augmented reality, smart phones) is completely different and brings the issue of interoperability, which was not really addressed in previous work. Therefore, our work aims to design and implement a solution dedicated to the acquisition and dissemination of spatial context in a multi-players environment on and for smart phones. For this purpose, we first propose a definition and modeling of spatial context. Then we define the architecture of a service-oriented system for managing that information. To test our approach, a Web service prototype was developed according to three main functions: retrieving information from smart phones, storing data in the database and query flexible synchronous or asynchronous data. This research opens the way for the design and development of context-aware serious games applications for any type of smart phone, in a multiplayer environment.

Chez les végétaux, la défense innée est un mécanisme de protection sophistiqué qui assure la survie de l'organisme face aux stress biotiques. Ce processus comprend la perception de l'agent pathogène, sa reconnaissance, la transmission du signal, l'intégration de celui-ci et finalement la production d'une réponse adéquate. Il existe plusieurs voies de signalisation permettant la transduction du signal vers les cibles intracellulaires. Au cours de mes travaux de doctorat, j'ai étudié les cascades de MAPKs (Mitogen Activated Protein Kinases), qui sont des voies de signalisation assurant le relais vers la génération de processus physiologiques appropriés. Les cascades des MAPKs sont généralement composées de trois MAPKs (MAPKKK, MAPKK et MAPK). Ces trois kinases s'activent de façon séquentielle après la perception d'un changement environnemental intrinsèque ou extrinsèque à la cellule végétale. La cascade des MAPKs est hautement conservée chez tous les eucaryotes où elle régule divers processus, dont la réponse aux différents stress biotiques. Grâce à la disponibilité de la séquence assemblée et annotée du génome de Populus trichocarpa, 11 PtiMKKs et 21 PtiMPKs ont été répertoriées. Une analyse comparée (avec Oryzae sativa et Arabidopsis thaliana) de l'organisation génomique et de la structure de ces gènes a été faite et une nouvelle nomenclature a été proposée. Par la suite, la quantification des transcrits de toutes les PtiMKKs et PtiMPKs a été réalisée dans 17 tissus et organes de peuplier et lors de l'interaction peuplier-rouille. Des feuilles de Populus nigra x P. maximowiczii (NM6) ont été inoculées avec deux espèces de rouille, soit Melampsora medusae f. sp. deltoidae (Mmd) et Melampsora larici-populina (Mlp). Chez le peuplier, Mmd engendre une réponse intermédiaire caractérisée par une faible croissance de cet agent pathogène. Mlp provoque pour sa part une réponse de susceptibilité complète permettant sa croissance sur les feuilles de peuplier. Le patron de variation transcriptomique de certaines PtiMKKs et PtiMPKs est en général comparable à ce qui est observé chez d'autres espèces végétales. Nos résultats mettent en évidence le rôle potentiel d'un groupe de MAPKs dans l'interaction rouille-peuplier. De plus, certains paralogues dupliqués chez ces deux familles de gènes montrent des profils d'expression différents. Finalement, nous avons identifié, par double-hybride, l'aliène oxyde synthase comme cible potentielle de la PriMPK3-l. L'allène oxyde synthase est une enzyme clé de la voie de biosynthèse de l'acide jasmonique. Ces travaux suggèrent une implication possible de cette phytohormone dans l'interaction rouille-peuplier étudiée.

Les programmes d’amélioration génétique visent la sélection d’arbres supérieurs qui serviront à établir des plantations de haute productivité adaptées aux conditions climatiques actuelles et futures. Or, les conditions climatiques futures seront vraisemblablement différentes des conditions actuelles. En effet, selon le scénario d’émission A1B, défini par le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), la concentration atmosphérique en CO2 pourrait doubler à 760 ppm d’ici 2100 et, au Canada, la température moyenne pourrait augmenter de 4,3 °C (GIEC 2007). À cet égard, les programmes de reboisement devraient tenir compte de ces changements climatiques en évaluant les réponses morpho-physiologiques des différentes sources génétiques de semences vis-à-vis des principales variables environnementales (CO2 et température) et de leur interaction. Dans une expérience en conditions contrôlées (température, CO2, humidité relative, lumière, photopériode, etc.), des plants d’épinette blanche, représentant les meilleures familles biparentales identifiées par le programme d’amélioration génétique du Québec, ont été soumis à une combinaison de deux régimes de températures (actuelles vs. futures prédites) et de deux régimes de CO2 (380 vs. 760 ppm) pendant leur seconde et leur troisième saison de croissance. La croissance des parties aériennes et des racines, ainsi que la nutrition minérale ont été évaluées à la fin de la deuxième et de la troisième saison de croissance. Des mesures d’échanges gazeux, de transpiration cuticulaire, de quantité de cire cuticulaire ainsi que de surface foliaire spécifique ont également été effectuées sur les plants âgés de trois ans. L’augmentation de la température et de la concentration en CO2 a eu peu d’effet sur les variables morpho-physiologiques des plants de deux ans (2+0) et de trois ans (3+0) d’épinette blanche. Ainsi, l’élévation seule de la température ou de la concentration en CO2 s’est traduite par une augmentation de la hauteur des plants (2+0) ainsi que du diamètre et de la masse sèche des racines des plants (3+0). Des différences entre les familles ont été observées pour la majorité des variables morpho-physiologiques des v plants (2+0) et (3+0), c’est-à-dire pour toutes les variables de croissance, la nutrition minérale, la transpiration ainsi que la conductance stomatique. Aucune interaction famille*traitement n’ayant été significative, les résultats de cette expérience indiquent que la performance relative entre les familles d’épinette blanche ne devrait pas être modifiée suite à une augmentation de la température et de la concentration en CO2. Nos résultats suggèrent que les meilleures familles actuellement sélectionnées dans le cadre du programme d’amélioration génétique de l’épinette blanche au Québec devraient maintenir leur performance supérieure en présence des conditions climatiques futures prédites. De plus, l’héritabilité familiale s’est révélée similaire et élevée (supérieure à 0,4) entre les traitements de température * CO2, ce qui signifie que les traitements n’ont pas eu d’impact sur la variabilité génétique entre les familles testées. / According to the A1B emissions scenario of the Intergovernmental Panel on Climate Change’s (IPCC) 2007 report, atmospheric CO2 concentration will double before 2100 and, in Canada, average temperatures could increase by 4.3 °C. In a growth chamber experiment, we subjected white spruce seedlings from the best performing full-sib families in Québec’s current tree breeding program to a combination of two temperature regimes (present day vs. anticipated future temperatures) and two levels of CO2 (380 vs. 760 ppm) during two growing seasons. The interaction between CO2 and temperature increases had no significant effect on growth characteristics, mineral nutrition, gas exchange and needle characteristics of seedlings at the juvenile stage. Furthermore, the relative performance between 20 families did not change, suggesting that they should maintain their superior performance under predicted future climate conditions.

L’architecture et la géo-ingénierie sont des domaines où les professionnels doivent prendre des décisions critiques. Ceux-ci requièrent des outils de haute précision pour les assister dans leurs tâches quotidiennes. La Réalité Augmentée (RA) présente un excellent potentiel pour ces professionnels en leur permettant de faciliter l’association des plans 2D/3D représentatifs des ouvrages sur lesquels ils doivent intervenir, avec leur perception de ces ouvrages dans la réalité. Les outils de visualisation s’appuyant sur la RA permettent d’effectuer ce recalage entre modélisation spatiale et réalité dans le champ de vue de l’usager. Cependant, ces systèmes de RA nécessitent des solutions de positionnement en temps réel de très haute précision. Ce n’est pas chose facile, spécialement dans les environnements urbains ou sur les sites de construction. Ce projet propose donc d’investiguer les principaux défis que présente un système de RA haute précision basé sur les panoramas omnidirectionels. / Architecture and geo-engineering are application domains where professionals need to take critical decisions. These professionals require high-precision tools to assist them in their daily decision taking process. Augmented Reality (AR) shows great potential to allow easier association between the abstract 2D drawings and 3D models representing infrastructure under reviewing and the actual perception of these objects in the reality. The different visualization tools based on AR allow to overlay the virtual models and the reality in the field of view of the user. However, the architecture and geo-engineering context requires high-accuracy and real-time positioning from these AR systems. This is not a trivial task, especially in urban environments or on construction sites where the surroundings may be crowded and highly dynamic. This project investigates the accuracy requirements of mobile AR GIS as well as the main challenges to address when tackling high-accuracy AR based on omnidirectional panoramas.

Avec le développement rapide des technologies permettant la collecte et l’échange des données géospatiales, la quantité de bases de données géospatiales disponibles est en constante augmentation. Ces bases de données géospatiales représentent souvent une même réalité géographique de façon différente, et sont, par conséquent, sémantiquement hétérogènes. Afin que les utilisateurs de différentes bases de données puissent échanger des données et collaborer dans un but commun, ils doivent avoir une compréhension commune de la signification des données échangées et résoudre ces hétérogénéités, c’est-à-dire que l’interopérabilité sémantique doit être assurée. Il existe actuellement plusieurs approches visant à établir l’interopérabilité sémantique. Cependant, l’arrivée puis la récente prolifération des réseaux ad hoc modifient et rendent plus complexe la résolution du problème de l’interopérabilité sémantique. Les réseaux ad hoc de bases de données géospatiales sont des réseaux qui peuvent s’auto-organiser, pour des besoins ponctuels, sans qu’une structure particulière soit définie a priori. En raison de leur dynamicité, de l’autonomie des sources qui les composent, et du grand volume de sources disponibles, les approches dites « traditionnelles » qui ont été conçues pour établir l’interopérabilité sémantique entre deux sources ou un nombre limité et statique de sources ne sont plus adaptées. Néanmoins, bien que les caractéristiques d’une approche pour l’interopérabilité sémantique dans les réseaux ad hoc doivent permettre d’agir sur un grand volume de sources, il demeure essentiel de prendre en compte, dans la représentation de la sémantique des données, les caractéristiques particulières, les contextes et les dimensions spatiales, thématiques et temporelles des données géospatiales. Dans cette thèse, une nouvelle approche pour l’interopérabilité sémantique en temps réel dans les réseaux ad hoc de bases de données géospatiales est proposée afin de répondre à la fois aux problématiques engendrées par les réseaux ad hoc et les bases de données géospatiales. Les contributions de cette approche pour l’interopérabilité sémantique en temps réel concernent majoritairement la collaboration dynamique entre les utilisateurs de bases de données géospatiales du réseau ad hoc, la représentation et l’extraction des connaissances, le mapping sémantique automatisé, la similarité sémantique et la propagation des requêtes dans le réseau ad hoc. Le cadre conceptuel qui sous-tend l’approche se base sur les principes de la communication dans les réseaux sociaux. À la suite du cadre conceptuel qui établit les fondements de l’approche, cette thèse présente un nouveau modèle de représentation des coalitions de bases de données géospatiales, dans le but de faciliter, dans un contexte d’interopérabilité sémantique, la collaboration entre les utilisateurs de bases de données géospatiales du réseau. Sur la base de ce modèle, une approche de découverte des sources pertinentes et de formation des coalitions se basant sur les principes de l’analyse des réseaux est proposée. Afin de gérer les changements du réseau en temps réel, des opérateurs de gestion des changements dans les coalitions sont proposés. Une fois les coalitions établies, les échanges de données entre les membres d’une même coalition ou de coalitions différentes ne peuvent être assurées que si la représentation de la sémantique est suffisamment riche et que les ontologies qui décrivent les différentes bases de données sont sémantiquement réconciliées. Pour ce faire, nous avons développé dans cette thèse un nouveau modèle de représentation des concepts, le soit le Concept multi-vues augmenté (Multi-View Augmented Concept - MVAC) dont le rôle est d’enrichir les concepts des ontologies avec leurs différentes contextes, la sémantique de leurs propriétés spatiotemporelles, ainsi que les dépendances entre leurs caractéristiques. An Ensuite, une méthode pour générer les concepts MVAC est développée, laquelle comprend une méthode pour l’extraction des différentes vues d’un concept qui sont valides dans différents contextes, puis une méthode d’augmentation du concept qui extrait les dépendances implicites au moyen d’algorithme de fouille de règles d’association. Ensuite, deux modèles complémentaires furent développés pour résoudre les hétérogénéités sémantiques entre les concepts MVAC. Dans un premier lieu, un modèle graduel de mapping sémantique automatisé, le G-MAP, établit les relations sémantiques qualitatives entre les concepts MVAC au moyen de moteurs de raisonnement basé sur des règles d’inférence qui intègrent de nouveaux critères de matching. Ce modèle se distingue par sa capacité à prendre en compte une représentation plus riche et complexe des concepts. Puis, nous avons développé un nouveau modèle de similarité sémantique, Sim-Net, adapté aux réseaux ad hoc et basé sur le langage de la logique descriptive. La contribution des deux modèles permet une interprétation optimale par l’utilisateur de la signification des relations entre les concepts de différentes bases de données géospatiales, améliorant ainsi l’interopérabilité sémantique. La dernière composante est une approche multi-stratégies de propagation des requêtes dans le réseau ad hoc, où les stratégies, formalisées à l’aide du langage Lightweight Coordination Calculus (LCC) qui supporte les interactions basées sur des normes sociales et des contraintes dans un système distribué, représentent différents moyens employés pour communiquer dans les réseaux sociaux. L’approche de propagation intègre un algorithme d’adaptation en temps réel des stratégies aux changements qui modifient le réseau. L’approche a été implémentée sous forme de prototype utilisant la plateforme Java JXTA qui simule les interactions dynamiques entre des pairs et des groupes de pairs (réseau peer-to-peer). L’utilité, la faisabilité et les avantages de l’approche sont démontrés par un scénario de gestion de désastre naturel. Cette thèse apporte aussi une contribution supplémentaire en développant le nouveau concept de qualité de l’interopérabilité sémantique ainsi qu’un cadre pour l’évaluation de la qualité de l’interopérabilité sémantique en tant que processus. Ce cadre est utilisé à des fins d’évaluation pour valider l’approche. Ce concept de qualité de l’interopérabilité sémantique ouvre de nombreuses perspectives de recherches futures concernant la qualité des échanges de données dans un réseau et son effet sur la prise de décision. / The recent technological advances regarding the gathering and the sharing of geospatial data have made available important volume of geospatial data to potential users. Geospatial databases often represent the same geographical features but from different perspectives, and therefore, they are semantically heterogeneous. In order to support geospatial data sharing and collaboration between users of geospatial databases to achieve common goals, semantic heterogeneities must be resolved and users must have a shared understanding of the data being exchanged. That is, semantic interoperability of geospatial data must be achieved. At this time, numerous semantic interoperability approaches exist. However, the recent arrival and growing popularity of ad hoc networks has made the semantic interoperability problem more complex. Ad hoc networks of geospatial databases are network that self-organize for punctual needs and that do not rely on any predetermined structure. “Traditional” semantic interoperability approaches that were designed for two sources or for a limited static number of known sources are not suitable for ad hoc networks, which are dynamic and composed of a large number of autonomous sources. Nevertheless, while a semantic interoperability approach designed for ad hoc network should be scalable, it is essential to consider, when describing semantics of data, the particularities, the different contexts and the thematic, spatial and temporal aspects of geospatial data. In this thesis, a new approach for real time semantic interoperability in ad hoc network of geospatial databases that address the requirements posed by both geospatial databases and ad hoc networks is proposed. The main contributions of this approach for real time semantic interoperability are related to the dynamic collaboration among user agents of different geospatial databases, knowledge representation and extraction, automatic semantic mapping and semantic similarity, and query propagation in ad hoc network based on multi-agent theory. The conceptual framework that sets the foundation of the approach is based on principles of communication between agents in social network. Following the conceptual framework, this thesis proposes a new model for representing coalitions of geospatial databases that aim at supporting the collaboration among user agents of different geospatial databases of the network, in a semantic interoperability context. Based on that model, a new approach for discovering relevant sources and coalitions mining based on network analysis techniques is proposed. Operators for the management of events affecting coalitions are defined to manage real times changes occurring in the ad hoc network. Once coalitions are established, data exchanges inside a coalition or between different coalitions are possible only if the representation of semantics of rich enough, and the semantic reconciliation is achieved between ontologies describing the different geospatial databases. To achieve this goal, in this thesis we have defined a new representation model for concepts, the Multi-View Augmented Concept (MVAC). The role of this model is to enrich concepts of ontologies with their various contexts, the semantics of their spatiotemporal properties, and the dependencies between their features. A method to generate MVAC concept was developed. This method includes a method for the extraction of the different views of a concept that correspond to the different contexts, and an augmentation method based on association rule mining to extract dependencies between features. Then, two complementary models to resolve semantic heterogeneity between MVAC concepts were developed. First, a gradual automated semantic mapping model, the G-MAP, discovers qualitative semantic relations between MVAC concepts using rule-based reasoning engines that integrate new matching criteria. The ability of this model to take as input a rich and complex representation of concepts constitutes the contribution of this model with respect to existing ones. Second, we have developed Sim-Net, a Description Logic- based semantic similarity model adapted to ad hoc networks. The combination of both models supports an optimal interpretation by the user of the meaning of relations between concepts of different geospatial databases, improving semantic interoperability. The last component is a multi-strategy query propagation approach for ad hoc network. Strategies are formalized with the Lightweight Coordination Calculus (LCC), which support interactions between agents based on social norms and constraints in a distributed system, and they represent the different strategies employed to communicate in social networks. An algorithm for the real time adaptation of strategies to changes affecting the network is proposed. The approach was implemented with a prototype using the Java JXTA platform that simulates dynamic interaction between peers and groups of peers. The advantages, the usefulness and the feasibility of the approach were demonstrated with a disaster management scenario. An additional contribution is made in this thesis with the development of the new notion of semantic interoperability quality, and a framework to assess semantic interoperability quality. This framework was used to validate the approach. This new concept of semantic interoperability quality opens many new research perspectives with respect to the quality of data exchanges in network and its impact on decision-making.

La coupe avec protection des petites tiges marchandes (CPPTM) consiste essentiellement en la récolte du couvert dominant tout en protégeant les tiges inférieures à 15,1 cm de diamètre à hauteur de poitrine. Grâce au suivi de placettes permanentes et à la réalisation d'analyses de tiges, les impacts de ce traitement sur les tiges résiduelles et la régénération ont été étudiés 5 et 10 ans après CPPTM dans des sapinières et des pessières noires du Québec. L'étude visait principalement à modéliser les probabilités de pertes des tiges protégées, à étudier l'abondance de la régénération dans les sentiers et à documenter les problèmes associés à l'insolation hivernale au tronc. Une méthode automatisée a aussi été développée afin d'évaluer rétrospectivement l'évolution de la base de cime vivante à partir des accroissements le long de la tige. Cinq ans après CPPTM, les probabilités de pertes après traitement sont largement tributaires des caractéristiques du peuplement avant coupe (surface terrière marchande, densité de gaules, proportion de pin gris), de la qualité des opérations et des caractéristiques des tiges protégées. Les stations dominées par l'épinette noire sont moins bien régénérées que les stations associées aux sapinières. La densité de tiges marchandes résineuses protégées affecte positivement les coefficients de distribution des résineux et des feuillus. La présence de résineux y est aussi affectée par la saison de récolte et la précipitation totale annuelle. Les analyses de tiges réalisées 10 ans après CPPTM ont révélé que plusieurs sapins ont développé des blessures d'insolation. Celles-ci tendent à s'élargir et à progresser en hauteur. Les probabilités d'insolation sont plus élevées pour les arbres avec peu de compétiteurs du côté sud-ouest de la tige et dont la cime vivante est réduite. Pour obtenir de bons résultats (taux de pertes et d'insolation acceptables), il importe de bien cibler les peuplements à traiter et de réaliser un suivi rigoureux des opérations de récolte. Des alternatives sylvicoles pouvant être pratiquées dans certains sentiers sont suggérées. La méthode d'estimation rétrospective de la base de cime vivante mériterait d'être testée pour d'autres conditions de croissance.

Les forêts du sud-ouest de la province de Québec, Canada, sont riches en essences feuillues dites nobles telles que le bouleau jaune (Betula alleghaniensis) et l’érable à sucre (Acer saccharum). Leur exploitation antérieure a généralement été basée sur une coupe à diamètre limite visant la récupération des billes de grande valeur. Une telle pratique, avec le temps, a amené une diminution générale de la vigueur des arbres sur pied en forêt. La réglementation actuelle oblige les exploitants forestiers à récolter préférentiellement les arbres de faible vigueur de manière à rétablir la qualité des forêts. Ces arbres de faible vigueur, souvent de faible qualité, possèdent généralement une faible valeur économique. La pertinence de l’ajout d’une étape d’extraction chimique à l’éthanol des tissus de bois et de l’écorce dans les procédés de transformation de la matière déjà existants a été étudiée dans ce mémoire. Plus spécifiquement, les travaux visaient à évaluer le potentiel d’une telle stratégie appliquée à la transformation des arbres de faible vigueur. Du bois et de l’écorce provenant d’arbres vigoureux (références) et non-vigoureux mourants (infectés par des champignons ou séchant du houppier) ont été extraits à l’éthanol à l’aide de deux méthodes différentes : par macération et par extraction assistée aux ultrasons. D’une part, les extraits ont été étudiés pour leur contenu en polyphénols (phénols totaux, taux de proanthocyanidines, de flavonoïdes et d’acides hydroxycinnamiques) et en triterpènes et phytostérols. D’autre part, les tissus ont été étudiés avant et après extraction pour leur pouvoir calorifique supérieur, leur composition chimique organique, leur contenu en cendres, ainsi que la composition chimique des cendres. Bien qu’une variation soit observée entre les différents arbres, les extractions n’affectent pas les capacités de combustion des tissus. Elles peuvent en outre constituer un apport notable de polyphénols, de triterpènes et de stérols possédant un potentiel économique dans les domaines nutraceutique, pharmaceutique ou cosméceutique, et ce, peu importe la vigueur des arbres à la source des tissus ou la méthode d’extraction utilisée. L’extraction du bois et de l’écorce de bouleaux jaunes et d’érables à sucre de faible vigueur peut donc être envisagée dans une stratégie de transformation à valeur ajoutée de la ressource. / Forests of South-West Québec, Canada, are rich in yellow birch (Betula alleghaniensis) and sugar maple (Acer saccharum). Past forest practices were aiming to harvest the superior quality and higher value logs via selective cuttings, which resulted in a decrease of the general vigor of the trees left standing in the forests. Current regulations require the foresters to harvest preferentially low vigor trees in order to restore the quality of the forests. These low vigor trees, which are often less suitable for value-added products such as flooring or furniture, are also generally of a low economic value. The addition of an ethanolic extraction of the wood and bark tissues to a currently applied processing approach was studied in order to assess its feasibility with trees of different vigor. Wood and bark tissues were collected from vigorous (references) and non-vigorous dying trees (fungus infected or with very poor foliage) and were extracted with ethanol using two different methods: maceration assisted and an ultrasound assisted extraction. The extracts were characterized for their total phenols, proanthocyanidins, flavonoids, hydroxycinnamic acids, triterpenes and phytosterols content. Tissues were characterized before and after extraction for their calorific value, organic composition, ash content and ash mineral composition. While much variation was observed between trees, the ethanolic extractions did not affect the combustion properties of the tissues, while bringing a significant contribution in polyphenols, triterpenes and phytosterols - all molecules having potential applications in nutraceutics, pharmaceutics or cosmeceutics - no matter the vigor of the tree at the source of the tissues or the extraction method employed. The ethanolic extraction of wood and bark coming from low vigor yellow birch and sugar maple can be considered as a mean to add value to the resource.