Thèse en cotutelle: Université Laval Québec, Canada et Université Blaise-Pascal, Clermont-Ferrand, France / Les systèmes Spatial On-Line Analytical Processing (SOLAP) permettent de prendre en charge l’analyse multidimensionnelle en ligne d’un très grand volume de données ayant une référence spatiale. Dans ces systèmes, le vague spatial n’est généralement pas pris en compte, ce qui peut être source d’erreurs dans les analyses et les interprétations des cubes de données SOLAP, effectuées par les utilisateurs finaux. Bien qu’il existe des modèles d’objets ad-hoc pour gérer le vague spatial, l’implantation de ces modèles dans les systèmes SOLAP est encore à l’état embryonnaire. En outre, l’introduction de tels modèles dans les systèmes SOLAP accroit la complexité de l’analyse au détriment de l’utilisabilité dans bon nombre de contextes applicatifs. Dans cette thèse nous nous proposons d’investiguer la piste d’une nouvelle approche visant un compromis approprié entre l’exactitude théorique de la réponse au vague spatial, la facilité d’implantation dans les systèmes SOLAP existants et l’utilisabilité des cubes de données fournis aux utilisateurs finaux. Les objectifs de cette thèse sont donc de jeter les bases d’une approche de conception de cube SOLAP où la gestion du vague est remplacée par la gestion des risques de mauvaises interprétations induits, d’en définir les principes d’une implantation pratique et d’en démontrer les avantages. En résultats aux travaux menés, une approche de conception de cubes SOLAP où le risque de mauvaise interprétation est considéré et géré de manière itérative et en adéquation avec les sensibilités des utilisateurs finaux quant aux risques potentiels identifiés a été proposée; des outils formels à savoir un profil UML adapté, des fonctions de modification de schémas multidimensionnels pour construire les cubes souhaités, et un processus formel guidant de telles transformations de schémas ont été présentés; la vérification de la faisabilité de notre approche dans un cadre purement informatique avec la mise en œuvre de l’approche dans un outil CASE (Computed Aided Software Engineering) a aussi été présentée. Pour finir, nous avons pu valider le fait que l’approche fournisse non seulement des cubes aussi compréhensibles et donc utilisables que les cubes classiques, mais aussi des cubes où le vague n’est plus laissé de côté, sans aucun effort pour atténuer ses impacts sur les analyses et les prises de décision des utilisateurs finaux. / SOLAP (Spatial On-Line Analytical Processing) systems support the online multi-dimensional analysis of a very large volume of data with a spatial reference. In these systems, the spatial vagueness is usually not taken into account, which can lead to errors in the SOLAP datacubes analyzes and interpretations end-users make. Although there are ad-hoc models of vague objects to manage the spatial vagueness, the implementation of these models in SOLAP systems is still in an embryonal state. In addition, the introduction of such models in SOLAP systems increases the complexity of the analysis at the expense of usability in many application contexts. In this thesis we propose to investigate the trail of a new approach that makes an appropriate compromise between the theoretical accuracy of the response to the spatial vagueness, the ease of implementation in existing SOLAP systems and the usability of datacubes provided to end users. The objectives of this thesis are to lay the foundations of a SOLAP datacube design approach where spatial vagueness management in itself is replaced by the management of risks of misinterpretations induced by the vagueness, to define the principles of a practical implementation of the approach and to demonstrate its benefits. The results of this thesis consist of a SOLAP datacube design approach where the risks of misinterpretation are considered and managed in an iterative manner and in line with the end users tolerance levels regarding those risks; formal tools namely a suitable UML (Unified Modeling Language) profile, multidimensional schemas transformation functions to help tailored the datacubes to end-users tolerance levels, and a formal process guiding such schemas transformation; verifying the feasibility of our approach in a computing context with the implementation of the approach in a CASE (Computed Aided Software Engineering) tool. Finally, we were able to validate that the approach provides SOLAP datacubes that are not only as comprehensible and thus usable as conventional datacubes but also datacubes where the spatial vagueness is not left out, with no effort to mitigate its impacts on analysis and decision making for end users.

Les analyses transcriptomiques contribuent à la compréhension des fonctions du génome des organismes non modèles comme les conifères, qui ont une importance économique et écologique au Canada. La majorité des études transcriptomiques sur les conifères ont abordé des questions biologiques spécifiques, en se penchant tout particulièrement sur les gènes différentiellement exprimés entre les stades de développement et les conditions biologiques. Ces études sont faites à partir d’un nombre limité de tissus. Notre étude avait des objectifs plus fondamentaux qui étaient d’étudier la structure, la dynamique et l’évolution du transcriptome chez les conifères. Nous avons mené deux études d’expression pour comparer différents tissus (études sur plusieurs tissus), une dont le but était de comparer des espèces et une autre pour analyser la variation temporelle de l’expression de gènes d’un type de tissu au cours d’une saison de croissance. Les données d’expression ont été générées grâce à la méthode d’hybridation utilisant des puces à ADN. Nous avons construit la première puce à oligonucléotide pour les conifères. Comparée aux puces à ADNc utilisées dans d’autres études, notre puce a une plus large couverture du génome avec près de 24 000 gènes de l’épinette blanche (Picea glauca [Moench] Voss.). L’analyse sur plusieurs espèces a montré la conservation des profils d’expression préférentiels aux tissus vasculaires entre des espèces d’épinettes. Nous avons créé la première base de données d’expression tissulaire chez les conifères. Cette base de données, appelée PiceaGenExpress, est issue d’une analyse sur plusieurs tissus qui se base sur des données semi-quantitatives. Pour une autre étude sur plusieurs tissus, nous avons analysé des données quantitatives. Ces analyses ont permis de mettre en évidence l’organisation modulaire du transcriptome et de construire un réseau transcriptionnel du xylème. Dans ce réseau, PgNAC-7 est le gène le mieux connecté et préférentiellement exprimé pendant la formation du bois initial, indiquant ainsi son rôle variable dans le temps. Nos résultats constituent une base des connaissances qui permettent des études sur des sujets indépendants par d’autres auteurs. Nos découvertes sont aussi une base pour le développement de marqueurs pour la sélection génétique des conifères dans une perspective de conservation et d’amélioration. / Transcriptome analyses contribute to the understanding of genome function in non-model organisms such as conifers trees, which are of economic and ecological importance in Canada. Most transcriptome profiling experiments in conifers have addressed specific biological questions, focusing on differential expressed genes between developmental stages or biological conditions and have analysed only a few different tissue types at a time. Our study had more fundamental goals which were to investigate transcriptome structure, dynamics and evolution in conifers. We conducted two gene expression studies comparing different tissues (multi-tissue analysis), as well as an analysis comparing species and another that monitored changes over the course of a growth season within a tissue type. Expression data were generated from microarray hybridizations. We developed the first oligonucleotide microarray in conifers. Compared to the cDNA-based microarrays used in previous studies, it has broader genome coverage with about 24 000 white spruce (Picea glauca [Moench] Voss.) genes. Analysis across species revealed the conservation of vascular tissue preferential expression patterns between spruce species. We built the first gene expression database of tissues in conifers. This database, called PiceaGenExpress, comes from a multi-tissue analysis based on semi-quantitative data. A separate multi-tissue analysis used quantitative data, highlighted the modular organization of transcriptome and, lead to the construction of a xylem transcriptional network. The gene PgNAC-7 was the most connected gene in the network and was preferentially expressed during earlywood formation indicating that its role is temporally variable. Ours results represent a knowledge foundation which has enabled research on several independent topics by other researchers. Our findings are also a basis for the development of genetic selection markers for conifer tree breeding and conservation.

L’étude de la faisabilité économique de l’ingénierie d’un procédé de fabrication d’un adhésif écoresponsable porte sur la recherche d’une alternative économiquement viable aux problèmes environnementaux posés par les adhésifs conventionnels. Dans ce travail, il a fallu tout d’abord rechercher un adhésif qui réponde aux conditions de produits écoresponsables. Après avoir fait la revue de littérature, selon les principes de la chimie verte et les études d’analyse de cycle de vie démontrant la performance environnementale d’adhésifs à base de tanins, l’adhésif à base de tanins autocondensés a été retenu dans ce travail comme un produit écoresponsable. L’enjeu du développement d’adhésifs écoresponsables issus de sous-produits de l’industrie forestière pose un problème économique de concurrence avec les adhésifs conventionnels à bon marché. Une étude comparative d’une production d’adhésifs à base de la résine urée formaldéhyde et celle d’adhésifs à base de tanins autocondensés, a permis de déterminer les enjeux de la rentabilité de ces adhésifs. La production des adhésifs à base de tanins autocondensés apparaît rentable, mais ils réalisent des profits moindres qu’une production d’adhésifs à base de résine urée formaldéhyde. Deux possibilités d’amélioration de la rentabilité de la production de ces adhésifs sont discutées, à savoir l’augmentation de 3 % du prix de la tonne métrique d’adhésif à base de tanins autocondensés ou la diminution de 2 % du prix de la tonne d’extraits de tanins secs. Les adhésifs issus des sous-produits de l’industrie forestière sont des produits en pleine innovation en accord avec le développement durable et potentiellement à forte valeur ajoutée. La reconnaissance par le marché de la valeur ajoutée d’un tel adhésif serait à valider par une enquête dans une étude future. / The study of the engineering economic feasibility of the development of an eco-friendly wood adhesive is about finding an economically viable alternative to the environmental issues raised by conventional adhesives. In this work, it was first necessary to find an adhesive that met the requirements of eco-responsible products. After reviewing the literature, according to the principles of green chemistry and life cycle analysis, considering studies demonstrating the environmental performance of adhesives based on tannin, an autocondensed tannin based adhesive was chosen in this work to be studied as an eco-responsible product. The challenge of developing eco-friendly adhesives from forest industry by-products poses the economic problem of competing with cheap conventional adhesives. A comparative study of the production of a urea formaldehyde resin and of an autocondensed tannin adhesive has identified the challenges of the profitability of these latter adhesives. Autocondensed tannin based adhesives appear profitable, but they yield lower profits than urea formaldehyde resin. Two possibilities of improving the profitability of production of autocondensed tannin adhesives are discussed, namely the 3% increase in the price value of a metric ton of adhesive based on autocondensed tannins or the decrease of 2% of the price per ton of extracted dry tannins. Adhesives from forest industry by-products are innovations consistent with sustainable development and potentially high added value. The market added value recognition of such adhesives should be validated by a survey in a future study.

La visualisation 3D de données cadastrales a été exploitée dans de nombreuses études, car elle offre de nouvelles possibilités d’examiner des situations de supervision verticale des propriétés. Les chercheurs actifs dans ce domaine estiment que la visualisation 3D pourrait fournir aux utilisateurs une compréhension plus intuitive d’une situation où des propriétés se superposent, ainsi qu’une plus grande capacité et avec moins d’ambiguïté de montrer des problèmes potentiels de chevauchement des unités de propriété. Cependant, la visualisation 3D est une approche qui apporte de nombreux défis par rapport à la visualisation 2D. Les précédentes recherches effectuées en cadastre 3D, et qui utilisent la visualisation 3D, ont très peu enquêté l’impact du choix des variables visuelles (ex. couleur, style) sur la prise de décision. Dans l’optique d'améliorer la visualisation 3D de données cadastres, cette thèse de doctorat examine l’adéquation du choix des variables visuelles et des techniques de rehaussement associées afin de produire un modèle de condominium 3D optimal, et ce, en fonction de certaines tâches spécifiques de visualisation. Les tâches visées sont celles dédiées à la compréhension dans l’espace 3D des limites de propriété du condominium. En ce sens, ce sont principalement des tâches notariales qui ont été ciblées. De plus, cette thèse va mettre en lumière les différences de l’impact des variables visuelles entre une visualisation 2D et 3D. Cette thèse identifie dans un premier temps un cadre théorique pour l'interprétation des variables visuelles dans le contexte d’une visualisation 3D et de données cadastrales au regard d’une revue de littéraire. Dans un deuxième temps, des expérimentations ont été réalisées afin de mettre à l’épreuve la performance des variables visuelles (ex. couleur, valeur, texture) et des techniques de rehaussement (transparence, annotation, déplacement). Trois approches distinctes ont été utilisées : 1) discussion directe avec des personnes œuvrant en géomatique, 2) entrevue face à face avec des notaires et 3) questionnaire en ligne avec des groupes ciblés. L’utilisabilité mesurée en termes d’efficacité, d’efficience et de degré de satisfaction a servi aux comparaisons des expérimentations. Les principaux résultats de cette recherche sont : 1) Une liste de tâches visuelles notariales utiles à la délimitation des unités de propriété dans le contexte de la visualisation 3D de condominium ; 2) Des recommandations quant à l'adéquation de huit variables visuelles et de trois techniques de rehaussement afin d’optimiser la réalisation d’un certain nombre de tâches notariales ; 3) Une analyse comparative de la performance de ces variables entre une visualisation 2D et 3D. / 3D visualization is being widely used in GIS (geographic information system) and CAD (computer-aided design) applications. It has also been introduced in cadastre studies to better communicate overlaps to the viewer, where the property units vertically stretch over or cover one part of the land parcel. Researchers believe that 3D visualization could provide viewers with a more intuitive perception, and it has the capability to demonstrate overlapping property units in condominiums unambiguously. However, 3D visualization has many challenges compared with 2D visualization. Many cadastre researchers adopted 3D visualization without thoroughly investigating the potential users, the visual tasks for decision-making, and the appropriateness of their representation design. Neither designers nor users may be aware of the risk of producing an inadequate 3D visualization, especially in an era when 3D visualization is relatively novel in the cadastre domain. With a general aim to improve the 3D visualization of cadastre data, this dissertation addresses the design of the 3D cadastre model from a graphics semiotics viewpoint including visual variables and enhancement techniques. The research questions are, firstly, what is the suitability of the visual variables and enhancement techniques in the 3D cadastre model to support the intended users' decision-making goal of delimitating condominium property units, and secondly, what are the perceptual properties of visual variables in 3D visualization compared with 2D visualization? This dissertation firstly identifies the theoretical framework for the interpretation of visual variables in 3D visualization as well as cadastre-related knowledge with literature review. Then, we carry out a preliminary evaluation of the feasibility of visual variables and enhancement techniques in a form of an expert-group review. With the result of the preliminary evaluation, this research then performs the hypothetico-deductive scientific approach to establishing a list of hypotheses to be validated by empirical tests regarding the suitability of visual variables and enhancement techniques in a cartographic representation of property units in condominiums for 3D visualization. The evaluation is based on the usability specification, which contains three measurements: effectiveness, efficiency, and preference. Several empirical tests are conducted with cadastral users in the forms of face-to-face interviews and online questionnaires, followed by statistical analysis. Size, shape, brightness, saturation, hue, orientation, texture, and transparency are the most discussed and used visual variables in existing cartographic research and implementations; thus, these eight visual variables have been involved in the tests. Their perceptual properties exhibited in the empirical test with concrete 3D models in this work are compared with those in a 2D visualization, which is derived from a literature-based synthesis. Three enhancement techniques, including labeling, 3D explosion, and highlighting, are tested as well. There are three main outcomes of this work. First, we established a list of visual tasks adapted to notaries for delimiting property units in the context of 3D visualization of condominium cadastres. Second, we describe the suitability of eight visual variables (Size, Shape, Brightness, Saturation, Hue, Orientation, Texture, and Transparency) of the property units and three enhancement techniques (labeling, 3D explosion and highlighting) in the context of 3D visualisation of condominium property units, based on the usability specification for delimitating visual tasks. For example, brightness only shows good performance in helping users distinguish private and common parts in the context of 3D visualization of property units in condominiums. As well, color hue and saturation are effective and preferable. The third outcome is a statement of the perceptual properties’ differences of visual variables between 3D visualization and 2D visualization. For example, according to Bertin (1983)’s definition, orientation is associative and selective in 2D, yet it does not perform in a 3D visualization. In addition, 3D visualization affects the performance of brightness, making it marginally dissociative and selective.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2014-2015 / De nos jours, les drones se présentent comme une nouvelle tendance dans le domaine de la télédétection civile grâce à leur capacité de combler plusieurs lacunes inhérentes aux plateformes conventionnelles. Les capteurs hyperspectraux embarqués sur ces systèmes figurent parmi les solutions en émergence et qui offrent de nouvelles opportunités en matière de cartographie de la surface terrestre. Cette solution se caractérise par l’acquisition des données à très hautes résolutions spectrale, spatiale et temporelle. Le présent travail vise à faire progresser les connaissances relatives à l'élaboration de cartographie des minéraux établie à partir d'images acquises à l'aide de cette solution. Il aborde notamment les problèmes liés aux distorsions inhérentes au processus d’acquisition des données et les méthodes permettant de les corriger. Il s’intéresse également à la conception d’une méthode de classification qui soit adaptée aux caractéristiques de ces données notamment en termes du grand volume et de la haute résolution spatiale. / Nowadays, unmanned aerial systems have become a new trend in the field of civilian remote sensing. These systems allow overcoming several shortcomings of conventional platforms. The hyperspectral sensors mounted on this type of platform are amongst the up and coming solutions that provide new opportunities for mapping land surface. This solution is characterized by the acquisition of data at very high spectral, spatial and temporal resolutions. The present work aims to advance knowledge about mineral mapping using images acquired with this solution. It particularly addresses issues related to the distortions of the data acquired from such a system and methods to correct them. It also focused on the conception of a classification method that is suited to the characteristics of these data particularly in terms of large volume and high spatial resolution.

La présente thèse vise à augmenter la performance de revêtements UV-aqueux pour le bois, en utilisant la ressource forestière. Dans ce but, nous pensons remplacer les nanoparticules étudiées précédemment par de la cellulose nanocristalline (CNC), un produit canadien et québécois, issu de la forêt. Il existe plusieurs cas dans la littérature de composites de nanocellulose-thermoplastique, mais il y a peu d'études sur les revêtements renforcés par des CNC. L'un des aspects clés de la technologie des nanocomposites reste la dispersion des nanoparticules dans la matrice. Pour quantifier la qualité de la dispersion, des méthodes efficaces de caractérisation sont nécessaires. Dans cette thèse, deux nouvelles méthodes de caractérisation basées sur la microscopie à force atomique et la rétrodiffusion de la lumière laser (He-Ne 632,8 nm) sont appliquées pour caractériser ces revêtements nanocomposites. Une forte corrélation entre la nano-rugosité de surface du revêtement et la distribution angulaire de la lumière du laser rétrodiffusée a été constatée. L'objectif général de cette recherche est de développer des revêtements UV-aqueux renforcées par les nanoparticules pour les applications sur le bois, et d'étudier l'effet, principalement sur les propriétés d'usure, des revêtements composites. Les CNC ont été mélangées à la formulation de revêtements dans le but d'améliorer les propriétés mécaniques des revêtements secs. Les formulations de revêtements ont été pulvérisées sur des planches d'érable à sucre, qui ont été ensuite placées dans un four pour évaporer l'eau et cuire le revêtement par rayonnement UV. Les CNC ont été modifiées soit par les bromures d'ammonium quaternaire alkylés ou le chlorure d'acryloyle. Les propriétés mécaniques (résistances à l’abrasion et égratignure, la dureté et l’adhérence) ont été analysées et comparées à celles des vernis de référence sans nanoparticules. L'ajout de la CNC modifiée dans les revêtements UV-aqueux a entraîné une augmentation de 30-40% de la résistance à l'usure (abrasion et égratignure), sans perte d'apparence. Ces revêtements sur substrat de bois, avec et CNC ajoutée, ont été soumis à un vieillissement accéléré pendant 1200 h. Les résultats montrent que l’ajout de CNC dans les revêtements non seulement augmente les propriétés mécaniques, mais augmente également la stabilité de la couleur des bois ainsi peints. / This thesis is aimed to increase the performance of UV - waterborne coatings for wood, using the forest resources. For this purpose, we believe replacing nanoparticles studied previously by the cellulose nanocrystals (CNC), a Canadian and Quebec product from the forest. There are several instances in the literature of nanocellulose-thermoplastic composites, but there are few studies on coatings reinforced by CNC. One of the key aspects in the technology of nanocomposites remains the dispersion of the nanoparticles within the matrix. To quantify the dispersion, efficient methods of characterization are needed. In this thesis two new characterization methods based on atomic force microscopy and back scattering of laser light (He-Ne 632.8 nm) are applied to characterize such nanocomposite coatings. A strong correlation between surface nano-roughness of coatings and angular distribution of backscattered laser light was found. The overall objective of the research is to develop nanoparticles reinforced UV-water-based coatings for wood applications, and to study the effect mainly on wear properties of the final composite coatings. CNC were mixed to the coating formulation in order to improve the mechanical properties of the coatings. The coating formulations were sprayed on sugar maple boards, which were then placed in an oven to evaporate the water to finally be UV-cured. CNC was modified by either alkyl quaternary ammonium bromides or acryloyl chloride. The mechanical properties (abrasion and scratch resistances, hardness and adhesion) were analyzed and compared to the reference varnish without nanoparticles. The modified CNC addition in UV-water-based coatings results in a ca 30 - 40% increase in wear resistance (abrasion and scratch), without any loss of appearance. These coatings on wood substrate, with and without added CNC, were submitted to accelerated weathering during 1200 h. The results show that the addition of CNC to coatings not only increases mechanical properties but also increases color stability of coated wood.

Dans cette thèse nos contributions à la résolution de deux problématiques rencontrées en vision numérique et en photogrammétrie, qui sont le calibrage de caméras et la stéréovision, sont présentées. Ces deux problèmes font l’objet de très nombreuses recherches depuis plusieurs années. Les techniques de calibrage existantes diffèrent beaucoup suivant le type de caméras à calibrer (classique ou panoramique, à focale fixe ou à focale variable, ..). Notre première contribution est un banc de calibrage, à l’aide des éléments d’optique diffractive, qui permet de calibrer avec une bonne précision une très grande partie des caméras existantes. Un modèle simple et précis qui décrit la projection de la grille formée sur l’image et une méthode de calibrage pour chaque type de caméras est proposé. La technique est très robuste et les résultats pour l’ensemble des caméras calibrées sont optimaux. Avec la multiplication des types de caméras et la diversité des modèles de projections, un modèle de formation d'image générique semble très intéressant. Notre deuxième contribution est un modèle de projection unifié pour plusieurs caméras classiques et panoramiques. Dans ce modèle, toute caméra est modélisée par une projection rectiligne et des splines cubiques composées permettant de représenter toutes sortes de distorsions. Cette approche permet de modéliser géométriquement les systèmes de stéréovision mixtes ou panoramiques et de convertir une image panoramique en une image classique. Par conséquent, le problème de stéréovision mixte ou panoramique est transformé en un problème de stéréovision conventionnelle. Mots clés : calibrage, vision panoramique, distorsion, fisheye, zoom, panomorphe, géométrie épipolaire, reconstruction tridimensionnelle, stéréovision hybride, stéréovision panoramique. / This thesis aims to present our contributions to the resolution of two problems encountered in the field of computer vision and photogrammetry, which are camera calibration and stereovision. These two problems have been extensively studied in the last years. Different camera calibration techniques have been developed in the literature depending on the type of camera (classical or panoramic, with zoom lens or fixed lens..). Our first contribution is a compact and accurate calibration setup, based on diffractive optical elements, which is suitable for different kind of cameras. The technique is very robust and optimal results were achieved for different types of cameras. With the multiplication of camera types and the diversity of the projection models, a generic model has become very interesting. Our second contribution is a generic model, which is suitable for conventional and panoramic cameras. In this model, composed cubic splines functions provide more realistic model of both radial and tangential distortions. Such an approach allows to model either hybrid or panoramic stereovision system and to convert panoramic image to classical image. Consequently, the processing challenges of a hybrid stereovision system or a panoramic stereovision system are turned into simple classical stereovision problems. Keywords: Calibration, panoramic vision, distortions, fisheye, zoom, panomorph, epipolar geometry, three-dimensional reconstruction, hybrid stereovision, panoramic stereovision.

La nécessité de trouver une alternative aux ressources fossiles dans les domaines énergétique et chimique oriente une partie de la recherche vers la valorisation de la biomasse. Le procédé thermochimique de pyrolyse rapide suscite beaucoup d’intérêts depuis quelques années car il permet de produire majoritairement une phase liquide, appelée biohuile à partir d’une biomasse. Celle-ci possède le potentiel de devenir un biocombustible ou un biocarburant mais un certain nombre de caractéristiques physico-chimiques freine son application. Les hémicelluloses et les cendres à travers leurs produits de dégradation ou leur rôle catalytique sont à l’origine de l’acidité, de l’instabilité et du faible pouvoir calorifique de l’huile pyrolytique. Dans cette thèse, pour améliorer la qualité de la biohuile, la biomasse a été hydrotraitée avant d’être pyrolysée. Les biomasses étudiées sont des billes de faible diamètre de peuplier faux tremble (Populus tremuloides) et d’épinette blanche (Picea glauca), deux essences répandues dans la région du Bas Saint Laurent au Québec. Elles ont été mises sous forme de copeaux avant de subir l’hydrotraitement. Ce prétraitement a permis d’éliminer une partie des hémicelluloses et des cendres du peuplier et de l’épinette. Une partie des lignines du peuplier se retrouve également solubilisée par le traitement appliqué à haute sévérité. L’influence des modifications chimiques occasionnées par l’hydrotraitement sur le comportement pyrolytique des biomasses a été étudiée par pyrolyse-chromatographie en phase gazeuse couplée à une spectrométrie de masse menée sous des conditions simulant la pyrolyse Auger pour la production de l’huile. Les composés phénoliques, dérivés des lignines, sont les constituants majoritaires des huiles pyrolytiques. Une augmentation de la teneur en anhydrosucres, principalement du lévoglucosane, a été observée pour les huiles issues de la pyrolyse de biomasse prétraitée. Ce phénomène est accentué si la vitesse de chauffe du procédé de pyrolyse augmente. L’influence de l’hydrotraitement sur la qualité de la biohuile a été évaluée pour le peuplier faux-tremble. Le procédé de pyrolyse a été effectué au moyen d’une unité laboratoire de pyrolyse Auger. Même si l’impact sur le rendement ne semble pas évident, l’hydrotraitement a permis d’améliorer les propriétés physicochimiques de l’huile pyrolytique tels que la teneur en eau, le pouvoir calorifique, et le point d’éclair. En revanche, le pH acide de l’huile pyrolytique est maintenu. Mots clés : biomasse forestière, peuplier faux tremble, épinette blanche, pyrolyse, biohuile ou huile pyrolytique, hydrotraitement, réacteur Auger, pyrolyse GC-MS. / The need to find an alternative to fossil resources as source of energy and chemicals has directed the research towards the valorization of biomass. Nowadays there is a growing interest for the thermochemical process of fast pyrolysis because of its major product, liquid bio-oil. Currently, some of its physical and chemical properties impede the direct application of bio-oil as fuel. The thermal degradation of hemicelluloses generates oxygenated compounds which cause the acidity and the instability of the bio-oil. Ash constituents catalyze secondary pyrolysis reactions which decrease the quality of bio-oil. In order to improve the bio-oil quality, the biomass is subjected in this project to a hydrothermal pretreatment before pyrolysis. Two woody biomasses, which are widespread in the forest of Bas-Saint Laurent (Quebec, Canada), are studied: trembling aspen (Populus tremuloides) and white spruce (Picea glauca). The whole logs are converted into wood chips before the hydrotreatment. This pretreatment was determined to remove hemicelluloses and ash from woody biomass. Moreover a partial solubilisation of lignins is observed for aspen. The impact of the pretreatment on pyrolytic behavior of woody biomasses has been studied by an analytical pyroprobe with a gas chromatograph coupled with a mass spectrometer using a protocole simulating the pyrolysis process. The phenolic compounds, derived from the degradation of lignins, are the major constituents of the bio-oil. A substantial increase of anhydrosugars content is noticed in the case of the bio-oil produced from pretreated biomass. This phenomenon is enhanced if the pyrolysis is performed at a high heating rate. The influence of the pretreatment on the bio-oil quality has been evaluated only for the trembling aspen. The pyrolysis process has been performed in a mobile pyrolysis Auger reactor. Even if the hydrotreatment seemed to have no impact on the bio-oil yield, it appeared to improve bio-oil characteristics such as water content, heating value and flash point, Nevertheless, the acid pH of bio-oil remained unchanged. Key words: forest biomass, trembling aspen, white spruce, fast pyrolysis, bio-oil, Auger reactor, hydrothermal pretreatment.

Les semences forestières génétiquement améliorées pourraient ne plus être adaptées aux sites où elles sont destinées à cause des changements climatiques. La migration assistée figure parmi les stratégies d'adaptation proposées pour maintenir la productivité forestière et diminuer la vulnérabilité des écosystèmes. Les réponses morpho-physiologiques des plants d’épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss) issus de huit vergers à graines ont été évaluées en pépinière et sur trois sites de plantation. La modélisation des courbes de croissance a montré que la hauteur des vergers méridionaux et de deuxième génération est significativement supérieure à celle des autres vergers. Un modèle à régression multiple a montré que la hauteur finale des plants était significativement corrélée aux conditions climatiques d’origine des vergers. Le verger et le site de plantation ont affecté significativement la croissance en hauteur des plants. Les résultats de la présente étude et ceux obtenus à long terme contribueront à raffiner les règles opérationnelles de transfert des semences propres à la migration assistée. / Due to climate change, genetically improved trees may no longer be adapted to the sites where they are intended to be planted. Assisted migration is a potential adaptation strategy for maintaining forest productivity and reducing vulnerability in the face of a changing climate. Morpho-physiological responses of white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) seedlings from eight seed orchards were evaluated in a nursery and at three planting sites. The modeling of growth curves showed that the height of both the southern orchards and second generation orchards was significantly higher than the other orchards. A multiple regression model showed that the final height of the plants was significantly correlated with climatic conditions of the orchards. The orchard and the planting site significantly affected height growth of seedlings. The results of this study and those obtained over the longer term should help to refine the operational rules of seed transfer for assisted migration.

Le but principal de ce travail fut d'étudier les changements des propriétés physiques et des relations eau-bois de quatre espèces de feuillus au-dessous et au-dessus du point de saturation des fibres (PSF). Deux espèces tropicales, une tempérée et une provenant de plantation, avec des plans ligneux très variables, furent étudiées. Dans un premier volet de ce travail, des échantillons des quatre espèces furent soumis à trois conditions de désorption à 21°C à partir de la saturation intégrale ou de l’état vert jusqu'à atteindre des humidités d’équilibre (Héq) au-dessous du PSF. L'état de l'eau et la distribution de l’eau liée et liquide ont été analysés par résonance magnétique nucléaire et par imagerie par résonance magnétique (IRM). Le temps de relaxation transversale (T2) a indiqué la présence d’eau liquide dans le bois au-dessous du PSF. L’IRM a permis d'identifier les éléments anatomiques où cette eau liquide pourrait être localisée. En outre, l'eau liée n’était pas répartie uniformément dans la structure du bois même à l’équilibre global, étant les tissus plus denses plus hygroscopiques que les plus légers. Les deux techniques ont révélé que l'anatomie du bois joue un rôle majeur dans le drainage et diffusion de l'eau. Le deuxième volet a étudié l'effet de quatre taux de désorption sur le comportement dimensionnel du bois d’Eucalyptus saligna dans une gamme de teneurs en humidité couvrant tout le domaine hygroscopique. Des taux de désorption plus lents ont entrainé des retraits plus élevés, mais ces différents taux n’ont pas changé la pente des courbes retrait-Héq. Le collapse du bois fut plus important pour les taux de désorption plus lents et il fut plus grand dans la direction tangentielle. Le PSF établi par l’extrapolation de la portion linéaire des courbes retrait-Héq ne s’est pas montré adéquat pour des espèces sujettes au collapse. Enfin, les résultats ont montré le phénomène de début de perte d'eau liée avant que toute l'eau liquide soit drainée. / The main purpose of this work was to study the changes in the physical properties and in the wood-water relations of four hardwood species below and above the fiber saturation point (FSP). Two tropical, one temperate and one plantation grown species with high variable anatomical structure were investigated. In the first part of this work, samples of all species were destined to three desorption conditions at 21°C from full saturated state or from green condition until reach equilibrium moisture contents (EMC) below the FSP. The water state and the distribution of liquid and bound water were analysed by nuclear magnetic resonance and magnetic resonance (MR) microimaging. Transverse relaxation times T2 showed entrapped liquid water below the FSP. The MR microimaging study allowed identifying in which anatomical elements this water could be located. Also, bound water was not uniformly distributed in wood structure even at a global EMC, being the denser tissues more hygroscopic than the lighter ones. Both techniques revealed that wood anatomy plays a major role in water drainage and diffusion. The second part of this work was dedicated to study the effect of four desorption rates on the dimensional behaviour of Eucalyptus saligna wood under a range of moisture contents covering the whole hygroscopic domain. Slower desorption rates implied higher shrinkages, but these different rates have not affected the slope of shrinkage-EMC curves. The collapse of Eucalyptus saligna wood was more important for slower desorption rates and it was greater in the tangential direction. The FSP determined by the extended linear portion of the shrinkage-EMC curves revealed to be not adequate for collapse-prone species. Finally, the results indicated the phenomenon of the beginning of the loss of bound water before all liquid water has been drained.