L’utilisation de structures en bois dans le secteur de la construction non-résidentielle est un marché en croissance au Québec, au Canada et ailleurs dans le monde. Puisque la transformation des produits du bois en augmente la valeur monétaire, cette croissance de marché offre un fort potentiel de développement économique au sein de la province et du pays. De plus, étant donné les faibles émissions rejetées lors de la production de ces produits d’ingénierie et leur capacité de séquestration du carbone, leur utilisation permet de contribuer à la lutte contre les changements climatiques. Comme toutes les industries innovantes, l’industrie des produits structuraux en bois a besoin de se structurer adéquatement afin de pouvoir faire sa marque sur les marchés. La présente recherche doctorale a été réalisée dans l’esprit de contribuer à la compréhension de l’industrie de la construction non-résidentielle structurale en bois. Premièrement, à partir de littérature grise en lien avec treize bâtiments bien connus et de littérature scientifique, le marché de la construction structurale en bois a été investigué afin d’en comprendre les motivations et les barrières à l’utilisation du bois comme matériau structural. Les motivations identifiées se résument à la volonté de contribution au développement durable, les aspects techniques du bois qui sont appréciés, les coûts réduits, la rapidité d’installation des structures et les aspects esthétiques du bois. Pour leur part, les barrières à l’utilisation des structures en bois trouvées sont le code du bâtiment, le manque de transfert de technologies, les coûts élevés, la durabilité et les autres aspects techniques du matériel, la culture de l’industrie et la disponibilité de ce matériel. De plus, une analyse de compte-rendu de chantiers de neuf projets de construction a permis d’identifier les problèmes et les préoccupations reliés à l’assemblage des structures sur les sites, à la conception des bâtiments, aux calendriers de construction et aux relations entre les différents acteurs de la chaîne de valeur. Ces problèmes et préoccupations confirment d’ailleurs les barrières trouvées à l’aide de la littérature. Ensuite, grâce à une tournée d’entrevues en Europe, vingt-trois professionnels du domaine (architectes, ingénieurs, constructeurs, fournisseurs) et trois académiques ont été interrogés, menant au développement d’un modèle reflétant les interrelations présentes entre les acteurs de la chaîne de valeur de la construction non-résidentielle structurale en bois. Trois formes de relations ont ainsi été trouvées : les contractuelles, celles reliées à des projets de construction en bois et celles reliées à l’industrie de la construction structurale en bois. La profondeur des liens et la fréquence des échanges font dire qu’il s’agit d’un réseau élaboré de collaboration plutôt que de simples interactions transactionnelles. Finalement, cette même tournée d’entrevues a permis d’établir les grandes lignes des modèles d’affaires des entreprises du secteur tout en saisissant les tendances des modèles d’affaires de cette industrie en croissance. Les résultats indiquent notamment que le partage d’information entre les acteurs de la chaîne de valeur est crucial et que donc les modes d’attribution de contrats de types collaboratifs fonctionnent mieux pour les projets de construction structurale en bois. Il est aussi très important pour l’ensemble de ces acteurs de construire et d’entretenir des relations très serrées avec les fournisseurs et les fournisseurs-constructeurs. De plus, l’établissement de partenariats avec les universités est un facteur essentiel au sein de cette industrie en croissance tout comme l’intégration de la préfabrication à la proposition de valeur des modèles d’affaires. / The use of wooden structures in the non-residential construction sector is a growing market in Quebec, Canada and elsewhere in the world. Since the processing of wood products increases the monetary value, this market growth offers great potential for economic development within the province and the country. In addition, given the low emissions released during the production of these structural engineering products and their ability to sequester carbon, their use can also contribute to diminish climate changes and global warming. Like all innovative industries, the structural timber products industry needs to be properly structured to compete in the market. The present doctoral research was conducted in the spirit of contributing to the understanding of the large-scale wood structural construction industry. First, from grey literature linked to thirteen well-known wood building projects and from the scientific literature, the market for structural timber construction has been investigated to understand the motivations and barriers to the use of wood as structural material. The motivations identified are the desire to contribute to sustainable development, the technical aspects of wood, costs reductions, speed of installation of structures, and aesthetic aspects of wood. In the other hand, the barriers found to the use of wooden structures are the need to respect the building code, technology transfer, costs, durability and other technical aspects, the industry culture, and material availability. In addition, an analysis of meeting minutes from nine construction projects using wooden structures allowed to identify issues and concerns. They were related to site assembly issues, the conception of the building, construction scheduling and stakeholders’ relationships within the value chain. Then, thanks to a tour in Europe where twenty-seven stakeholders in the field, mostly professionals (architects, engineers, builders, suppliers) and some academics were met, a model of interrelationships between actors in the value chain of non-residential timber construction has been developed. Three levels of relationship were found: the contractual, those related to wooden building projects and those related to Structural wood building industry development. The depth of the links and the frequency of the exchanges indicate an elaborate network of collaborations rather than mere transactional interactions. Finally, this same interview tour outlined the business models of the companies in the sector while capturing the business models trends among this growing industry. Knowledge sharing is crucial among the value chain, thus collaborative contract procurement modes better suit wood structural building projects. Building and sustaining tights relationships with suppliers and supplier-builders is also essential. Lots of stakeholders create partnerships with universities and finally, prefabrication is also an asset for this growing industry.

Pour être fiables au niveau opérationnel, les plans stratégiques d'aménagement forestier doivent inclure des indicateurs de performance financière. Autrement, récolter l’entièreté ou une partie de la possibilité forestière (PF) aboutit à un approvisionnement en bois d’une valeur inconnue pour l’industrie. Nous proposons une méthodologie afin de désagréger les volumes par groupe d’essences de la PF, d’y insérer des indicateurs de performance financière et d’estimer le potentiel de création de valeur de la PF au moyen d’un modèle d’optimisation tout en simulant différentes configurations du réseau d’usine et différents prix des produits forestiers vendus. Cette méthodologie nous permet de lier la solution optimale d’un modèle d’approvisionnement en bois à long terme avec la capacité de transformation du réseau d’usines de premières transformations et d’estimer les actions de récolte qui génèrent un flux financier positif. L’incertitude liée à l ’évolution du prix des produits forestiers est prise en compte puisqu’il s’agit du facteur le plus imprévisible dans la chaîne de valeur. Les variations de prix ont été modélisées grâce au processus géométrique d’Ornstein-Ulhenbeck. Nous appliquons notre méthodologie dans une unité d’aménagement comportant une majorité de peuplements forestiers mixte s au Québec, Canada. Les résultats démontrent que la faible demande pour le feuillu de faible qualité est un frein important à la réalisation du potentiel de création de valeur. Dans la majorité des cas, récolter l’entièreté de la PF conduit à un profit estimé non maximal. De ce fait, nous simulons l’implémentation d’une usine de granule transformant le feuillu de faible qualité. Les résultats montrent une amélioration du potentiel de création de valeur et démontrent l’utilité de la notion de potentiel de création de valeur lors de la planification stratégique en foresterie.

Le bois a été l’un des premiers matériaux utilisés par l’homme et possède encore aujourd’hui beaucoup de potentiel dans la construction. En effet, de nombreux matériaux d’ingénierie ont été développés à partir du bois, comme les panneaux de bois lamellé-croisé (CLT). Ces matériaux permettent d’être compétitifs avec le béton ou l’acier en termes de performance, de coût et d’empreinte environnementale. L’extraction des ressources, la fabrication de matériaux de construction et la construction elle-même (transport et machinerie) sont énergivores et à l’origine d’importants dégagements de gaz à effet de serre. Le bois est une ressource renouvelable qui a l’avantage de fixer du carbone lors de sa croissance et de le conserver une fois en service. Durant sa vie utile, un bâtiment va aussi consommer de l’énergie pour le chauffage / la climatisation et l’éclairage. C’est pourquoi la recherche de l’efficacité énergétique est nécessaire. Le CLT est un matériau d’ingénierie qui a le potentiel de démocratiser les bâtiments de moyenne hauteur en bois. En cela le CLT est avantageux pour la performance énergétique, puisque les panneaux font un effet barrière à l’air, à la vapeur et à la chaleur. Dans le système constructif en CLT, les jonctions avec les autres panneaux et les percements sont les principaux chemins de fuites pour l’air. Les infiltrations/exfiltrations vont être responsables d’importantes pertes thermiques. De plus, les exfiltrations peuvent induire une humidité excessive en présence de chaleur dans le mur, provoquant la croissance de moisissure et de pourriture du bois. La résistance des matériaux et la santé des occupants peuvent être compromises à moyen et long terme. Le but de ce projet est d’évaluer l’impact des tolérances d’assemblages, en présence d’une fuite d’air, sur la performance énergétique et la durabilité du mur afin de vérifier si les tolérances d’assemblages représentent un risque à prendre en considération ou non. Des thermographies d’une jonction en angle de murs en CLT prises lors d’une dépressurisation du bâtiment ont permis d’identifier une fissure. Un travail de modélisation de la fissure en fonction des températures observables a ensuite permis de dimensionner la fissure (0,72 mm traversant l’isolation) en considérant une tolérance d’assemblage pour le CLT de 2 mm. Cette fissure « modèle » a ensuite été transposée dans le cas d’un mur plat, afin que ne soit pas considéré le pont thermique lié à l’angle. Une analyse de l’impact sur la performance énergétique de tolérances d’assemblages variables a été réalisée par simulation informatique, pour une infiltration et une exfiltration. La simulation a également permis d’analyser l’impact sur la durabilité, en termes de développements fongiques et de risque de condensation, d’une exfiltration sur notre fissure « modèle ». La simulation a montré que l’impact d’une infiltration sur la performance énergétique est 1,62 fois plus grand que pour une exfiltration, qui est elle-même 1,37 fois plus énergivore qu’un mur sans fissure. L’influence de la largeur de la tolérance d’assemblage est minorée par la dimension de la fissure dans le reste du mur. La simulation des échanges hygriques dans la fissure a montré que la croissance de moisissure est à craindre en surface, lorsque l’humidité relative de l’air est de 40 % et plus. La zone touchée est principalement l’isolation, mais s’étend jusqu’au CLT à mesure que l’humidité relative de l’air exfiltré augmente. L’humidité de l’air condense à proximité de la sortie de l’exfiltration, ce qui peut mener à une accumulation de givre sous le revêtement extérieur. Le résultat de ces simulations permet de mettre l’accent sur l’importance de la continuité du pare-air et de la mise en place de mesures pour éviter qu’une tolérance d’assemblage soit un chemin libre pour l’air. L’utilisation de joints adhésifs souples pouvant épouser la découpe irrégulière du CLT et amortir les variations dimensionnelles permettrait de réduire les risques liés aux fuites d’air. / Wood is one of the first material mankind used to work with and is still full of potential for building sector. Many engineering materials have been developed from wood, such as the cross-laminated timber (CLT). Wooden engineering materials are as performant as steel and concrete but are also cost effective and have a lower environmental footprint. Resources extraction for the manufacture of building materials and the building phase itself require a lot of energy, and generate or release important amount of greenhouse gaz. Wood is a sustainable resource that has the benefit of being able to capture carbon during its growing phase and to preserve it. In service, buildings will have heating and cooling loads, depending of their energy efficiency, high energy efficiency is required to lower the overall energy footprint of buildings. CLT has the potential to be a greener substitute to reinforced concrete in the mid-rise building. CLT helps to reach energy efficiency because wood panels act as a barrier for air, vapor and heat. In CLT building system, junctions between panels and with other elements (ducts, wiring, etc) are the main leakage paths through the envelope. Infiltrations and exfiltrations are responsible for important heat losses. Exfiltrations can also lead to excessive moisture accumulation in the walls, resulting in mold and rot growth. Structural integrity and air quality can be jeopardized on the average/long term. The aim of this project was to assess the impact of gaps between CLT panels, in case of air leakages, on the energy efficiency and durability of the wall. A real case of infiltration in a corner of a CLT building was used to size an air leakage area in the insulation (0.72 mm through the insulation considering a 1 m high wall), intended an assembly tolerance or gap of 2 mm. The gap was then extrapolated to a flat wall, to exclude the thermal bridge effect of the corner. An energy efficiency assessment was done using simulations for both cases of infiltration and exfiltration, with variable assembly gap. Simulation also permits to assess the impact on durability, on mold growth risks, of the exfiltration for variable exfiltrated air relative humidity. Results show that infiltration has a greater impact (1.62 times) than exfiltration, which is itself 1.37 times more energy-consuming than a perfect wall. The impact of the assembly gap variations in the CLT is restricted by a maximum flow rate dicted by the air leakage path in the insulation. Simulation of moisture transfer shows that mold growth is to fear on the gap surface through the wall, when the exfiltrated air relative humidity exceeds 40 %. The first mold development should primarily affects the insulation, but extends to the CLT as the relative humidity of the exfiltrated air increases. Condensation occurs in the insulation near the outlet of the exfiltration, leading to an accumulation of ice behind the external cladding. Results of simulations show how important it is to keep the air barrier continuous, and to avoid that assembly gaps in the CLT act as shortcut for eventual air leaks. The use of flexible adhesive joints, which can match the irregular cut of the CLT and dampen the dimensional variations would reduce the risks of air leakage.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019 / Résidu généré en fortes quantités par l’industrie forestière, l’écorce est principalement valorisée par combustion pour la production d’énergie. Pourtant, des projets de bioraffineries sont en développement croissant pour proposer de nouvelles voies de valorisation telle que l’extraction. L’écorce pouvant contenir des molécules extractibles potentiellement bioactives en quantités appréciables, les industries agro-alimentaire, cosmétique et pharmaceutique s’intéressent de près à de telles initiatives. Cette vaste gamme de composés bioactifs propose en effet des alternatives séduisantes à des ingrédients de synthèse de moins en moins prisés. De tels extractibles démontrant des activités antioxydantes, antibactériennes, anti-cancer ou encore anti-inflammatoires ont été isolés au sein de l’écorce des deux essences d’érables, Acer rubrum L. (érable rouge) et Acer saccharum Marsh. (érable à sucre). Ces hétérosides phénoliques ainsi que d’autres extractibles d’intérêt sont susceptibles d’être extraits à l’eau, un solvant vert apprécié pour des applications finales ayant trait à la santé humaine. La thèse présentée s’intéresse donc à la valorisation de l’écorce de l’érable rouge et de l’érable à sucre par récupération et caractérisation d’extractibles hydrosolubles potentiellement antioxydants. Le premier axe de la recherche est centré sur l’optimisation d’un procédé d’extraction à l’eau chaude. En variant les paramètres de granulométrie de l’écorce, de température, de durée de l’extraction et de ratio écorce/solvant, le but a été d’obtenir des valeurs optimales de rendement, teneur en phénols totaux, capacité antioxydante et consommation énergétique estimée. Partant des résultats obtenus, les conditions suivantes : granulométrie de 250–500 μm, température de 90°C, durée de 1 h, ratio écorce/solvant de 1/10, ont été jugées pertinentes pour une mise à l’échelle. Ainsi, des traitements post-extraction ont été investigués à échelle laboratoire pilote pour la production d’extraits secs. Combinant plusieurs méthodes de concentration (osmose inverse, évaporation sous vide) et de séchage (atomisation, lyophilisation), ces traitements ont été évalués selon différentes variables réponses : récupération de l’extrait, capacité antioxydante, teneurs en protéines, en composés phénoliques, en sucres totaux et énergie nécessaire aux opérations unitaires des différents procédés. Pour les extraits des deux essences d’érable, les combinaisons osmose inverse/atomisation et osmose inverse/lyophilisation se sont avérées les plus prometteuses. De qualité supérieure en termes d’antioxydants phénoliques, l’extrait d’écorce d’érable rouge lyophilisé a été choisi pour l’investigation de tels composés par criblage antioxydant. L’approche basée sur des techniques couplant test antioxydant in vitro au radical DPPH et séparation chromatographique par HPLC a permis de mieux comprendre les mécanismes radicalaires en présence des dérivés galloyl-glucitols de l’érable rouge. Le phénomène d’auto-oxydation mis en évidence chez ces dérivés testés purs n’a pas été observé lorsque ceux-ci ont été évalués dans des mélanges tertiaires ou directement dans l’extrait. L’effet de mixture/matrice associé à ce comportement a orienté la suite des travaux vers l’étude de fractions de composés plutôt que vers l’isolement de composés purs. Pour cela, la technique d’ultrafiltration a été investiguée pour la production de fractions concentrées. Ce dernier volet a donc permis d’explorer des classes de composés peu, voire non étudiés au sein des deux érables (protéines, tannins). Même si les résultats demeurent préliminaires, la caractérisation des tannins a révélé certaines similarités chez les deux essences, à savoir la présence de tannins de type proanthocyanidine en quantités comparables. En termes de différences, contrairement à l’érable à sucre, l’érable rouge semble riche en gallotannins de hautes masses moléculaires. Toutefois, des analyses complémentaires seraient nécessaires pour confirmer ce résultat. Au final, cette thèse fournit une base substantielle pour l’établissement d’une voie de valorisation viable des extractibles des écorces d’érable rouge et d’érable à sucre. Elle propose un défrichage des principales problématiques intrinsèques à la production d’extraits pour des applications alimentaire, cosmétique ou pharmacologique. Si les connaissances des composés présents dans l’écorce d’érable ont été améliorées, de nombreuses étapes restent nécessaires à la création d’une filière de bioraffinerie pérenne. Pour aller dans ce sens, la suite de la recherche prévoit, entre autres, des tests de toxicité et d’activités in vivo, ainsi que l’étude de l’intégration des extraits dans des matrices alimentaires. / Bark is a high-volume residue from the forest industry that is mostly incinerated for its calorific value. However, biorefineries are increasingly gaining importance by providing new alternatives, such as solvent extraction. As bark is usually rich in extractives susceptible to exhibit bioactivities, agro-food, cosmetic and pharmaceutical industries keep a close eye on such opportunities. This high diversity of bioactive natural compounds in extracts provides a valuable substitute to synthetic ingredients, currently losing popularity. Phenolic extractives associated to antioxidant, antibacterial, anti-cancer or anti-inflammatory activities have been found in red maple (Acer rubrum L.) and sugar maple (Acer saccharum Marsh.) bark. In addition to other promising extractives, these phenolic glycosides could be recovered using water. This non-toxic extraction solvent is usually privileged for human-health related applications. This thesis investigates the valorisation of red maple and sugar maple bark by recovery and antioxidant characterisation of their water-soluble extractives. First, the research was focused on hot-water extraction optimisation. By varying several parameters (particle size of bark, extraction temperature and duration, bark/solvent ratio), optimal values were determined in terms of extraction yield, phenolic content, antioxidant capacity and estimated energy consumption. From these results, a 250–500 μm particle size, 90°C temperature, 1 h duration and a 1/10 bark/water ratio were found relevant for a scale-up. Therefore, post-extraction treatments were investigated at semi-pilot scale aiming to produce dry extracts. Combining concentration (reverse osmosis, vacuum evaporation) and drying (spray-drying, freeze-drying) methods, treatments were evaluated based upon several response variables: extract recovery, antioxidant capacity, protein, phenolic and carbohydrate contents and power consumption induced by the operation units of the process. In regards to these variables, extracts from both maple species seemed more potent when processed using reverse osmosis, associated to spray-drying or freeze-drying. The higher potential in terms of antioxidant phenolics determined for the red maple bark extract obtained using reverse osmosis and freeze-drying led us to perform antioxidant screening on this extract. An approach based on in vitro DPPH radical scavenging test associated to HPLC separation allowed for a better understanding of radical scavenging mechanisms related to galloyl-glucitol derivatives from red maple. Autoxidation of these compounds tested individually was not observed when evaluated in a tertiary mixture or in the crude extract. This mixture/matrix effect helped us define the next step as a study focusing rather on the production of fractions than on the isolation of pure compounds. To this end, ultrafiltration was studied as a tool for extract fractionation. Thus, this last part of the project allowed us to explore different classes of compounds in both sugar and red maple (proteins, tannins), which have rarely been studied. Although preliminary, the obtained results indicated the similarities between the characteristics of tannins found in both species i.e. proanthocyanidins in comparable amounts. However, only the high molecular fraction form red maple bark extract seemed to contain substantial amounts of high-molecular-weight gallotannins. Supplementary analyses would be required to confirm this result. To conclude, this thesis provides solid information to promote the extraction of red and sugar maple bark at a commercial level. This work offers valuable findings and insights about extract production for application in foods, cosmetics or pharmaceutics. The results obtained help enhance the knowledge about maple bark phytochemicals. Yet, further studies would be required before creating a sustainable biorefinery project based on maple bark. Such investigations, including in vivo toxicity, activity testing, as well as studies about food enrichment using maple extracts are planned for the continuation of this research.

Myrianthus arboreus est une essence de la forêt tropicale d’Afrique dont les tissus contiennent des molécules bioactives intéressantes. Les données ethnopharmacologiques africaines attribuent à l’extrait aqueux d’écorces de racines de M. arboreus des effets thérapeutiques notamment antidiabétique. Le but de cette thèse était de valider ce potentiel à travers trois séries des bioessais cellulaires in vitro, d’identifier les principes actifs et d’élucider les mécanismes d’actions par lesquels la plante exerce son activité sur le diabète. Une étude préliminaire sur les différents extraits et fractions obtenus à partir de solvants de force de polarité croissante (dichlorométhane, éthanol, méthanol, eau) a été menée et a démontré un excellent potentiel antioxydant de l’extrait éthanolique et de sa fraction acétate d’éthyle comparable à celui de l’Oligopin®, un extrait commercial riche en proanthocyanidines. Ces résultats ont corrélé avec les teneurs en acides hydroxicimiques et en proanthocyanidines, deux classes de polyphénols présentes dans l’extrait et la fraction acétate d’éthyle. Ensuite, les résultats des bioessais cellulaires indiquent qu’aucun extrait ou fraction n’a été capable de stimuler le transport de glucose dans les cellules musculaires C2C12. A l’inverse, l’extrait éthanolique, sa fraction hexanique et sa fraction enrichie en alcaloïdes se sont démarqués par leur effet sur le contrôle de l’homéostasie hépatique du glucose. Parallèlement, la fraction acétate d’éthyle a uniquement démontré un profil plus prometteur en diminuant la production de glucose dans le foie. Plus précisément, ces extraits et fractions ont significativement inhibé l’activité du glucose-6-phostaptase (G6Pase) via la stimulation des voies insulino-dépendante (Akt) et – indépendante (AMPK), à l’exception de la fraction EAc qui n’active que l’AMPK. Ce dernier mécanisme est semblable à celui de la metformine, l’hypoglycémiant oral le plus utilisé dans le monde. D’autre part, les extraits et fractions bioactifs ont également augmenté l’activité de la glycogène synthétase (GS) suite à la phosphorylation de la glycogène synthase kinase-3. Le sous-fractionnement de la fraction hexanique guidé par les deux bioessais a conduit à l’isolation de sept composés majeurs, dont quatre nouveaux triterpènes pentacycliques ayant un fragment férulate. L’acide 3β-O-trans-féruloyl-2α, 19α- dihydroxyurs-12-en-28-oïque (H1), l’acide 2α-acetoxy-3-β-0-trans-féruloryl-19α-hydroxyl- 12-en-28-oïque (H3) et l’acide ursolique (H5) sont responsables, en grande partie, de l’activité antidiabétique de la fraction hexanique. Ils ont démontré le même mécanisme d’action que l’extrait éthanolique en diminuant l’activité de la G6Pase et en augmentant celle de la GS ainsi qu’en activant les voies de signalisation impliquées. Le H3 s’est démarqué par son effet le plus puissant et comparable à celui de l’extrait éthanolique et sa fraction hexanique dans toutes les expériences. D’autre part, le sous-fractionnement de la fraction acétate d’éthyle guidé par les même bioessais a permis d’isoler cinq composés phénoliques, dont deux regioisomères Cglycosyl flavone à savoir isoorientine et orientine, ainsi que trois composés phénoliques très connus tels que l’acide chlorogénique, l’acide protocatéchique et l’aldéhyde protocatéchique. Dans tous les bioessais, isoorientine s’est démarqué avec ses effets remarquables en diminuant l’activité de la G6Pase, et augmentant celle de la GS, comparable à la fraction acétate d’éthyle. En conclusion, les résultats de cette thèse soutiennent le potentiel antidiabétique de M. arboreus rapporté dans la médecine traditionnelle africaine. Cette activité implique essentiellement le contrôle de l’homéostasie de glucose au niveau du foie à travers les voies de signalisation médiées par l’Akt, l’AMPK et la GSK-3. Les composés actifs tels que les dérivés féruliques de triterpène (H1 et H3) ainsi que le C-glycoside du flavones l’isoorientine (E1), avec un potentiel anti-diabétique prometteur pourront servir comme nouveaux candidats thérapeutiques des préparations traditionnelles ou pour des fins thérapeutiques ultérieures. Ces molécules bioactives vont représenter les marqueurs importants pour toute homologation future de cet extrait naturel de l’ethnopharmacologie congolaise. / Myrianthus arboreus is a tree of the tropical rainforest of Africa the tissues of which contain promising bioactive compounds. African ethnopharmacological data attribute to the aqueous extract of M. arboreus root bark therapeutic effects including antidiabetic. The aim of this thesis was to validate this potential through three series of cell-bioassays, to identify the principle responsible for this activity and to elucidate the mechanisms of actions by which this plant extract exerts its antidiabetic activity. A preliminary study on different extracts and fractions performed with solvent of increasing polarity (dichloromethane, ethanol, methanol and water) has revealed an excellent antioxidant potential of ethanol extract and of its ethyl acetate fraction comparable to that of Oligopin®, a commercial extract rich in proanthocyanidins. This result was well correlated with the levels of hydroxycinnamic acids and proanthocyanins, two classes of polyphenols present in the extract and its antioxidant fraction. In addition, the results of cell bioassays indicate that no extract or fraction was able to stimulate glucose transport in C2C12 muscle cells. In contrast, the ethanolic extract, its hexane and the alkaloid-enriched fractions stood out by their effect on the control of hepatic glucose homeostasis. Similarly, the ethyl acetate fraction only demonstrated a more promising profile by decreasing glucose production in the liver. Specifically, these extracts and fractions significantly inhibited glucose-6-phostaptase (G6Pase) activity via insulindependent (Akt) and -independent (AMPK) pathway stimulation, except for the ethyl acetate ethanolic fraction which only activated AMPK. The latter mechanism is similar to that of metformin, the most widely used oral hypoglycemic drug in the world. On the other hand, bioactive extracts and fractions also increased the activity of glycogen synthase (GS) through the phosphorylation of glycogen synthase kinase-3. Sub-fractionation of the hexane fraction guided by the two bioassays resulted in the isolation of seven major compounds, including new pentacyclic triterpenes having a ferulate fragment. 3β-O-trans-feruloyl-2α, 19α-dihydroxyurs-12-en-28-oic acid (H1), 2α-acetoxy-3- β-O-trans-feruloryl-19α-hydroxyl-acid 12-en-28- oic acid (H3) and ursolic acid (H5) which are responsible, to a large extent, for the antidiabetic activity of the hexane fraction. The active constituents exhibit the same mechanism of action as the EtOH extract by decreasing the activity of G6Pase, increasing that of GS and activating signaling pathways involved. The H3 stood out for its most powerful effect which was determined to be comparable to that of the ethanolic extract and to its Hexane fraction in all experiments. On the other hand, bioassay-guided fractionation of ethyl acetate fraction led to the isolation of five phenolic compounds, including two regioisomers C-glycosyl flavons namely isoorientin and orientin, along with three well-known phenolic compounds, chlorogenic acid, protocatechuic acid and protoctehuic aldehyde. In all experiments, isoorientin (E1) stood out with its most powerful effects, by decreasing the activity of G6Pase and increasing the GS. Altogether, the results of the present thesis support the antidiabetic potential of M. arboreus reported by African folk medicine, which involves control of glucose homeostasis in the liver via Akt, AMPK and GSK-3 phosphorylation. The bioactive molecules ferulic derivatives of triterpenes (H1 and H3), and C-glycosyl flavone E1 determined in studied extracts and fractions were determined to have a promising anti-diabetic activity, can be used as new therapeutic candidates for traditional preparations or for future therapeutic purposes. These molecules can also be used as markers for future authentifications of the natural products based on Myrianthus arboreus root bark extracts.

L’agroforesterie, au Burkina Faso, tient ses origines de pratiques agricoles traditionnelles, qui ont donné naissance au système de parc agroforestier. Ce parc est toutefois soumis à diverses pressions qui entraînent sa dégradation. La reconnaissance croissante de la contribution de l’agroforesterie à une agriculture durable a toutefois ouvert la voie à un redéploiement de cette pratique. La présente étude exploratoire avait pour objectif de déterminer les perceptions contrastées des paysans, d’une part, et des paysannes, d’autre part, sur l’agroforesterie, à Bissiga, dans la région du Plateau Central. La méthodologie utilisée reposait sur des enquêtes auprès des paysans et paysannes du groupement mixte de Bissiga (20 hommes, 30 femmes) afin de déterminer leur connaissance de l’agroforesterie, la représentation qu’ils se font de ses avantages et de ses inconvénients, ainsi que les motifs qui pourraient les inciter à adopter ou non l’agroforesterie, en distinguant les réponses des femmes et des hommes. L’analyse des résultats a permis de constater que les paysans et paysannes de ce groupement ont des connaissances de base sur l’agroforesterie et ses multiples avantages. Les femmes se sont montrées particulièrement sensibles à la fonction de production alimentaire des arbres, alors que plus d’hommes que de femmes semblent accorder de l’importance à leurs atouts environnementaux. Diverses contraintes pourraient toutefois affecter l’adoption éventuelle de techniques agroforestières. Celles-ci devraient être étudiées attentivement avant toute intervention agroforestière.--Mots clés : Agroforesterie, analyse comparative entre les sexes, Burkina Faso, contraintes, représentation.

Les bâtiments multi-étagés en bois sont de plus en plus populaires en remplacement aux structures de béton armé et d’acier particulièrement en raison de leur bonne performance structurelle et de leur impact environnemental positif. Davantage de recherches sur les systèmes de résistance aux forces sismiques en bois sont donc nécessaires pour que les bâtiments en bois soient considérés comme une alternative viable. Dans cette optique, une des solutions développées en Nouvelle-Zélande pour des structures en bois massif est connue sous le nom de "Pre-stressed Laminated Timber" (Pres-Lam). Le Pres-Lam est une adaptation du "PREcast Seismic Structural System" (PRESSS) utilisé pour les bâtiments en béton armé et en acier afin de résister aux forces sismiques. Jusqu’à présent des systèmes Pres-Lam à section basculante simple ont été développés et analysés en assumant des connexions rigides, s’il y a lieu, entre les sections des murs créant ainsi de l’amplification dynamique des forces sismiques dans les étages supérieurs de la structure. Des recherches effectuées sur les structures en béton armé ont démontré qu’il est possible de réduire cette amplification en introduisant des connexions simples permettant le basculement des sections aux joints de construction créant ainsi des systèmes à sections basculantes multiples. Les objectifs du projet sont de comparer les exigences de conception des systèmes Pres-Lam à section basculante simple et multiples en LVL et en CLT et de développer la procédure de conception d’un système Pres-Lam en CLT à sections basculantes multiples pour un bâtiment de 11 étages au Canada. Les résultats des études montrent que, dus à des résistances mécaniques plus faibles des panneaux de CLT, de plus larges murs sont nécessaires afin d’obtenir le même comportement moment-rotation que dans les systèmes en LVL. Les analyses effectuées montrent que l’amplification dynamique des forces sismiques dans les étages supérieures est significativement réduite dans les systèmes à sections basculantes multiples. De plus, la conception des connexions permettant le basculement des sections peut aussi être simplifiée par rapport aux connexions typiques des systèmes à section basculante simple réduisant ainsi le coût de la main-d’oeuvre. Finalement, l’analyse du bâtiment d’étude de 11 étages prouve que le CLT peut être une alternative viable dans les systèmes Pres-Lam. / Multistorey timber buildings are gaining popularity around the world as a replacement for concrete and steel structures because of their good structural performance and a more environmentally friendly choice. Further research on lateral force resisting systems for timber buildings needs to be done in order for them to be a viable alternative. One of the solutions is the Pre-stressed Laminated (Pres-Lam) system proposed for mass timber structures in New Zealand as an adaptation of the PREcast Seismic Structural System (PRESSS) used for concrete and steel structures to resist earthquakes. So far, single rocking section Pres-Lam systems were developed and analyzed assuming rigid connections, if present, between wall segments, resulting in a dynamic amplification of the forces in the upper storeys and costly solutions. The previous research on concrete structures has shown that it is possible to reduce this amplification by introducing simple connections allowing a gap opening at construction joints. The objectives of this project are to compare the design requirements for the Pres-Lam systems with single and multiple rocking segments made of LVL and of CLT and to develop the design procedure for the Pres-Lam technology with multiple rocking CLT segments for an 11-storey building in Canada. The results of the analysis show that due to a lower mechanical resistance of the CLT, wider cross-sections are needed to obtain the same moment-rotation behavior as LVL sections. Results of the modeling show that forces in the upper storeys are significantly reduced by allowing gap openings between the segments along the height of the structure. Furthermore, the connection design for construction joints can also be simplified in comparison with the typical connections used in single rocking segment systems thus minimizing material and labor costs. The results of the 11-storey case study building analysis proved that CLT can be a suitable material for Pres-Lam systems in Canada.

La mobilité des personnes à mobilité réduite (PMR) joue un rôle important dans leur inclusion sociale. Les PMR ont besoin de se déplacer de manière autonome pour effectuer leurs routines quotidiennes comme aller à l'école, au travail, au centre de remise en forme ou faire du magasinage. Cependant, celles-ci ne sont pas entièrement exécutées en raison de la conception non-adaptée des villes pour ces personnes. En effet, la mobilité est une habitude de vie humaine qui est le résultat d'interactions entre les facteurs humains (par exemple, les capacités) et les facteurs environnementaux. Au cours des dernières années, la mise au point de technologies d’aide technique s'est développée progressivement pour permettre aux PMR d’améliorer leur qualité de vie. En particulier, ces technologies offrent une variété de caractéristiques qui permettent à ces personnes de surmonter divers obstacles qui réduisent leur mobilité et contribuent à leur exclusion sociale. Cependant, malgré la disponibilité des technologies d’aide à la navigation et à la mobilité, leur potentiel est mal exploité pour les PMR. En effet, ces technologies ne considèrent pas les interactions « humain-environnement » adéquatement pour ces utilisateurs. L'objectif général de cette thèse est d'utiliser les potentiels des méthodes et des technologies de science de l'information géographique (SIG) afin d’aider à surmonter les problèmes de mobilité des PMR en créant un cadre d'évaluation de l'accessibilité et en développant une approche personnalisée de routage qui prend en compte les profils de ces personnes. Pour atteindre ce but, quatre objectifs spécifiques sont considérés: 1) développer une ontologie de mobilité pour les PMR qui considère les facteurs personnels et environnementaux, 2) proposer une méthode de l’évaluation de l'accessibilité du réseau piétonnier pour la mobilité des PMR en considérant spécifiquement les interactions entre les facteurs humains (la confiance) et les facteurs environnementaux, 3) étudier le rôle des facteurs sociaux dans l'accessibilité des zones urbaines et, finalement, 4) affiner les algorithmes existants pour calculer les itinéraires accessibles personnalisés pour les PMR en considérant leurs profils. En effet, tout d'abord pour développer une ontologie pour la mobilité des PMR, la dimension sociale de l'environnement ainsi que la dimension physique sont intégrées et une nouvelle approche basée sur une perspective « nature-développement » est présentée. Ensuite, une approche fondée sur la confiance des PMR est développée pour l'évaluation de l'accessibilité du réseau piétonnier, compte tenu de l'interaction entre les facteurs personnels et les facteurs environnementaux. De plus, dans une perspective de considération des facteurs sociaux, le rôle des actions politiques sur l'accessibilité du réseau piétonnier est étudié et l'influence de trois politiques potentielles est analysée. Enfin, une nouvelle approche pour calculer des itinéraires personnalisés pour les PMR en tenant compte de leurs perceptions, de leurs préférences et de leurs confidences est proposée. Les approches proposées sont développées et évaluées dans le quartier Saint-Roch à Québec, et ce, en utilisant une application d'assistance mobile et multimodale développée dans le cadre du projet MobiliSIG. / Mobility of people with motor disabilities (PWMD) plays a significant role in their social inclusion. PWMD need to move around autonomously to perform their daily routines such as going to school, work, shopping, and going to fitness centers. However, mostly these needs are not accomplished because of either limitations concerning their capabilities or inadequate city design. Indeed, mobility is a human life habit, which is the result of interactions between people and their surrounded environments. In recent years, assistive technologies have been increasingly developed to enable PWMD to live independently and participate fully in all aspects of life. In particular, these technologies provide a variety of features that allow these individuals to overcome diverse obstacles that reduce their mobility and contribute to their social exclusion. However, despite increasing availability of assistive technologies for navigation and mobility, their potential is poorly exploited for PWMD. Indeed, these technologies do not fully consider the human-environment interactions. The overall goal of this dissertation is to benefit from the potentials of methods and technologies of the Geographic Information Sciences (GIS) in order to overcome the mobility issues of PWMD by creating an accessibility-assessing framework and ultimately by developing a personalized routing approach, which better considers the humanenvironment interaction. To achieve this goal, four specific objectives were followed: 1) develop a mobility ontology for PWMD that considers personal factors as well as environmental factors, 2) propose a method to evaluate the accessibility of the pedestrian network for the mobility of PWMD considering the interactions between human factors (confidence) and the environmental factors, 3) study of the role of social factors in the accessibility of urban areas, and finally, 4) refine the existing algorithms to calculate accessible routes for PWMD considering their profile. First, to develop an adapted ontology for mobility of the PWMD, the social dimension of the environment with the physical dimension were integrated and a new approach based on a “Nature-Development” perspective was presented. This perspective led to the development of useful ontologies, especially for defining the relationships between the social and physical parts of the environment. Next, a confidence-based approach was developed for evaluation of the accessibility of pedestrian network considering the interaction between personal factors and environmental factors for the mobility of PWMD. In addition, the role of policy actions on the accessibility of the pedestrian network was investigated and the influence of three potential policies was analyzed. Finally, a novel approach to compute personalized routes for PWMD considering their perception, preferences, and confidences was proposed. The approaches proposed were implemented in the Saint-Roch area of Quebec City and visualized within the multimodal mobile assistive technology (MobiliSIG) application

Au-delà des coupes totales qui ont façonné le paysage de la forêt québécoise, les traitements sylvicoles ont également contribué à modifier la structure des forêts exploitées tant au niveau de la densité que de la composition des peuplements. Plus particulièrement, l’éclaircie précommerciale, un traitement qui a pour objectif de stimuler la croissance en diamètre des arbres conservés et à réduire la vulnérabilité des peuplements de sapins baumiers aux dommages générés par la tordeuse des bourgeons de l’épinette provoque des changements dans la densité, la structure et la composition des peuplements pouvant affecter plusieurs espèces fauniques. La Grive de Bicknell représente une priorité de la conservation de la biodiversité en Amérique du Nord. Cette grive est endémique à la partie nord-est du continent nord-américain et son aire de nidification, discontinue, en fait l’une des espèces de passereau dont la répartition est la plus restreinte au nord du Mexique. L’effectif de cette espèce est relativement faible; on estime que le Québec abrite la majorité de la population canadienne de Grives de Bicknell. L’objectif de cette thèse est d’identifier les paramètres écologiques reliés à la présence de la Grive de Bicknell dans des environnements forestiers dominés par l’exploitation de la matière ligneuse. Les domaines vitaux de la Grives de Bicknell contenaient une proportion significativement plus importante de forêts denses que de secteurs soumis à des éclaircies précommerciales. À l’intérieur de leurs domaines vitaux, les grives se retrouvaient aussi davantage dans les peuplements denses que dans les peuplements éclaircis, et n’évitaient pas les lisières de peuplements. La Grive de Bicknell fréquentait davantage les sites localisés à hautes altitudes, particulièrement les peuplements qui n’ont pas fait l’objet d’éclaircies, sinon très peu. L’espèce a surtout été signalée dans des jeunes peuplements de 15-30 ans bien que plusieurs individus l’ont également été dans des peuplements plus vieux au sommet de montagnes où la foresterie est moins répandue. Dans les secteurs où l’habitat favorable est abondant et répandu, la Grive de Bicknell est absente de nombreux sites, indiquant qu’il n’y a pas de pénurie d’habitat favorable. Par ailleurs, la Grive à dos olive était présente à presque toutes les stations où la Grive de Bicknell était présente, ce qui ne semble pas corresponde à une possibilité de compétition interspécifique. / Beyond clearcuts which shaped the Quebec forested landscape, silvicultural activities contributed to modify stand density and composition. More specifically, precommercial thinning, aiming at the enhancement of the radial growth of preserved stems and at reducing balsam fir vulnerability to spruce budworm infestation generate changes in stem density, stand structure and composition detrimental to various wildlife species. Bicknell’s Thrush is a top biodiversity conservation priority in North America. This thrush, endemic to northeastern North America and with a discontinuous breeding distribution, is one of the most restricted forest bird occurring north of Mexico. Its population estimate is quite low and Quebec would host most of the Canadian species population. The objective of this thesis is to identify the ecological parameters related to Bicknell’s Thrush presence in forests managed for wood harvesting. Bicknell’s Thrush home range comprised more dense balsam fir stands and fewer thinned stands than available. Within home ranges, thrushes were found more frequently in unthinned balsam fir stands than in thinned stands, and they did not avoid edges. Bicknell’s Thrushes were most likely to be reported at high elevations, in forest stands with high tree stem densities that underwent little or no stem reduction from forestry activities. The species was mostly found in young, 15-30 yrs. old, stands, with additional birds in older stands on hilltops where forestry is much less prevalent. In regions where suitable habitat is widespread and abundant, a substantial part of potential habitats were unoccupied by breeding Bicknell’s Thrushes revealing no shortage of suitable habitat. Moreover, Swainson’s Thrush was present at most point count where Bicknell’s Thrush was reported which do not suggest a potential interspecific competition situation.

La possibilité forestière représente le volume maximum des récoltes annuelles à perpétuité sans nuire à la capacité productive du milieu forestier. Les niveaux de récolte actuels dans la province de Québec, qui alimentent un réseau industriel dominé par la production de bois de sciage, de panneaux et de pâte, ne représentent en moyenne que 55% de la possibilité forestière, ce qui peut entraîner une dégradation graduelle de la ressource forestière si les peuplements de haute qualité sont récoltés en premier. Dans ce contexte, l’utilisation d’arbres de basse qualité et de peuplements moins désirés pour la production de bioénergie pourrait contribuer à améliorer à la fois les pratiques sylvicoles et la rentabilité de la chaîne de valeur. Le but de cette étude était d’identifier les facteurs biophysiques et socio-économiques qui affectent la proportion de la possibilité forestière récoltée dans les 74 unités de gestion du Québec, permettant ainsi d’identifier les peuplements qui pourraient être valorisés en bioénergie. Les résultats, issus d’analyse des données de possibilité et de récolte forestière pour la période 2008- 2013, ont montré que la proportion de récolte était particulièrement faible pour les espèces feuillues, cette proportion pour les peupliers, le bouleaux et les érables variant seulement entre 19 et 38%. La distance entre la ressource et l’usine de pâte ou de panneaux la plus proche a été confirmée comme facteur principal du ratio récolte/possibilité forestière pour les espèces feuillues. Pour les espèces résineuses, plus la présence de peuplements feuillus est dominante dans une unité d’aménagement, plus le ratio de récolte/possibilité forestière est bas. Ainsi, les feuillus de qualité inférieure pourraient être utilisés comme une source importante de matière première dans le secteur de la bioénergie. Le développement d’une synergie entre les produits traditionnels et ceux de bioénergie pourrait faciliter l’application de saines pratiques sylvicoles et augmenter la rentabilité pour l’ensemble de la chaîne de valeur des produits forestiers.