La vitesse de convergence intersismique de l'Himalaya - paramètre essentiel dans l'étude du cycle sismique - est débattue depuis plusieurs années. Pour contraindre cette dernière, nous avons combiné avec succès des données géodésiques de campagne, de stations cGPS et de stations DORIS, pour déterminer le mouvement de la plaque indienne ainsi que la déformation crustale actuelle au travers de l'Himalaya du Népal. Il ressort que le mouvement de l'Inde par rapport à l'Eurasie, que nous estimons à 35mm.an-1, est significativement moins rapide que celui déduit des modèles géologiques globaux de tectonique des plaques. Le modèle de déformation crustale au travers de l'Himalya oriental et central indique que le MHT est bloqué sur une distance d'environ 115 km, de la surface jusqu`à une profondeur d'environ 20 km sous le front de la haute chaîne. Le raccourcissement horizontal, induit par un fluage ductile le long de la partie la plus profonde du MHT, correspond<br /> à 19 ± 2.5 mm.an-1 dans le Centre-Est Népal. Au travers du Népal occidental, le modèle de la déformation et le taux de raccourcissement évalué sont de 13.4 ± 5 mm.an-1, taux moins contraint, par manque de stations cGPS.<br /><br /> L'analyse des séries temporelles GPS a montré, outre le terme séculaire, des variations saisonnières importantes, notamment sur la composante horizontale perpendiculaire à la chaîne himalayenne. Nous avons pu mettre en évidence que ces variations saisonnières ne<br /> provenaient pas d'un artéfact de traitement, mais de la réponse flexurale de la croûte continentale à un chargement des aquifères situés dans la plaine du Gange. La réponse élastique de la lithosphère à cette charge saisonnière induit des variations de <br /> contrainte de Coulomb au niveau des l'essaim microsismique mi-crustal himalayen. Ces variations permettent d'expliquer au premier ordre les variations de taux de sismicité saisonnières<br /> mises en évidence à l'échelle du catalogue de sismicité népalais.<br /> <br /> L'étude microstructurale de quartzites nous a, par ailleurs, permis d'estimer les contraintes différentielles présentes autour de la transition fragile-ductile. A partir de la combinaison de données thermométriques, structurales, géodésiques et paléopiézométriques,<br /> une loi rhéologique expérimentale des quartzites du Moyen-Pays himalayen a pu être définie. La détermination de cette loi de fluage apporte une contrainte supplémentaire à la connaissance de la structure rhéologique de la lithosphère continentale himalayenne,<br /> un paramètre essentiel dans les modèles mécaniques du cycle sismique.

La pollution atmosphérique particulaire constitue l'un des facteurs de risques impliqués dans l'incidence élevée de pathologies respiratoires et cardio-vasculaires. Afin d'intégrer les variations liées aux sources d'émission et aux saisons, des aérosols atmosphériques particulaires (PM₂.₅) ont été prélevés à Dunkerque sous influence urbaine (U) et/ou industrielle (I) et à Rubrouck sous influence rurale (R), au printemps-été 2008 (1) et à l'automne 2009 (2). La caractérisation physico-chimique des six échantillons particulaires a montré une granulométrie fine (79 à 98 % < PM₂.₅) et des aires spécifiques de 3 à 6 m²/g. Leurs concentrations en espèces ioniques différaient, comme celles en éléments métalliques majoritaires (Fe > Al > Mn > Zn > Cu > Ti ; I > U > R). Des différences ont également été observées quant à leurs concentrations en éléments organiques (HAP : I2 > U2 > I1 > U1 > R2 > R1 ; PCDD/F et PCB : I2 > I1 > U2 > U1 > R1 > R2) ; eu égard des influences considérées (PMindustriel > PMurbain > PMrural), et des saisons de prélèvements. Après évaluation de la cytotoxicité globale in vitro des échantillons particulaires, dans les cellules épithéliales bronchiques humaines (BEAS-2B), nous avons montré la capacité des composés organiques absorbés à la surface de ces particules à induire l'expression génique des enzymes de métabolisation (CYP 1A1 et 1B1, et à moindre mesure NQO1). De plus, la production excessive des ERO intracellulaires dans les cellules BEAS-2B exposées aux six PM₂.₅ a induit des dommages oxydatives (production de MDA, formation de 8-OHdG et/ou altération du statut de glutathion). Un développement d'une réponse inflammatoire excessive a aussi été observé par l'expression et/ou la sécrétion significative des cytokines (notamment IL-6 et IL-8). Ces réponses ont été observées d'une manière dose et/ou temps dépendante. En revanche, nous n'avons pu observer de mutations géniques au niveau des acteurs principaux de la voie EGFR/KRAS/BRAF. / Particulate air pollution constitutes one of the major risk factors implicated in the high incidence of respiratory and cardio-vascular pathologies. In order to integrate the variation linked to emission sources and seasons, atmospheric particulate matter (PM₂.₅) were collected at Dunkerque under urban (u) and/or industrial influence (I) and at Rubrouck (R) under rural influence, in spring-summer 2008 and autumn-winter 2009. The physico-chemical characterization of the six particulate samples has shown a fine granulometry (79 to 98 % < PM₂.₅) and a specific surface of 3 to 6 m²/g. Their concentrations in ionic species as well as in major metallic elements were different (Fe > Al > Mn > Zn > Cu > Ti ; I > U > R). Differences were also been observed in their organic element constitution (PAH : I2 > U2 > I1 > U1 > R2 > R1 ; PCDD/F and PCB : I2 > I1 > U2 > U1 > R1 > R2) with respect to considered influences (PMindustriel > PMurban > PMrural) and sampling seasons. After in vitro evaluation of particulate samples global cytotoxicity in human bronchial epithelial cells (BEAS-2B), we had shown the capacity of the organic components absorbed to the surface of these particles to induce gene expression of xenobiotic-metabolizing enzymes (CYP 1A1 and 1B1, and to a lesser extent, NQO1). Moreover, excessive intracellular production of reactive oxygen species within BEAS-2B cells exposed to the six PM₂.₅ samples induced oxidative damage (MDA production, 8-OHdG formation and/or glutathione status alteration). There was also a development of an excessive inflammatory response based on statistically significant increases in gene expression and/or protein secretion of cytokines (notably IL-6 and IL-8). These obtained responses were dose and/or time dependant. However, we couldn't observe mutations in the principal acting genes in the pathway EGFR/KRAS/BRAF.

Les enfants passent plus du tiers de leur journée à l'école où la plupart de leurs activités d'apprentissage se déroulent à l'intérieur. Au Québec, Canada, la plupart des écoles primaire sont atteint la fin d'un premier cycle de vie et doivent être rénovées pour assurer un environnement d'apprentissage de qualité. Ces rénovations offrent le potentiel de favoriser la réussite éducative et le bien-être des élèves et du personnel scolaire en améliorant la qualité de l'environnement visuel, thermique, olfactif et auditif. Au Québec, des variations saisonnières importantes influencent l'expérience de la nature et la relation entre les espaces intérieurs et extérieurs. Cette recherche vise à développer une approche de rénovation biophilique des écoles primaires québécoises qui tient compte de la diversité saisonnière. Dans le contexte de la rénovation des écoles québécoises pour améliorer l'expérience et le bien-être des occupants, cette thèse s'appuie sur l'évaluation post-occupationnelle et le design informé par les données probantes (evidence-based design) pour caractériser les déterminants mesurables et perceptuels de l'architecture biophilique en climat froid. Cette recherche vise à (1) recenser les études sur les relations entre le design biophilique et le bien-être, avec une attention particulière pour les écoles en climats froids, (2) diagnostiquer les qualités biophiliques des bâtiments existants avant de réaliser des visites de sites, (3) évaluer les expériences biophiliques lors de visites d'écoles dans une démarche d'évaluation post-occupationnelle et (4) examiner les configurations spatiales qui engendrent des expériences biophiliques et proposer une approche de conception pour les environnements d'apprentissage des enfants. Cette thèse développe des outils pour soutenir la réalisation de diagnostics et proposer des solutions à plusieurs échelles architecturales qui favorisent les expériences multisensorielles liées aux forces naturelles et aux organismes vivants (ex. lumière, vent, neige et végétation). Cette approche multiméthodes comprend des analyses de dessins d'architecture, des visites d'écoles et des mesures des conditions environnementales dans un échantillon d'écoles primaires québécoises. Dans une optique de recherche et développement, des analyses de précédents et des ateliers d'architecture ont permis d'étudier l'expérience multisensorielle des ambiances physiques dans des projets d'agrandissement d'écoles. Premièrement, l'outil diagnostique basé sur la géométrie spatiale des bâtiments utilise les éléments mesurables des dessins d'architecture pour évaluer le design biophilique. Une combinaison des critères de certification des bâtiments, des principes de conception bioclimatique et des stratégies de design biophilique offre un moyen simple d'analyser les qualités architecturales d'une école, ce qui s'avère bénéfique aux étapes préliminaires du diagnostic et de la conception. Deuxièmement, l'outil de représentation des expériences biophiliques (BERT) évalue subjectivement des caractéristiques environnementales (comme le soleil, la neige et la végétation) et décrit les sensations, les sentiments, la compréhension et l'affiliation à la nature que les espaces engendrent. Utilisé lors des visites de site, il permet aux architectes de confirmer ou d'infirmer les possibilités de design identifiées à l'aide de dessins d'architecture. BERT permet d'évaluer plusieurs espaces dans un court laps de temps tout en minimisant les perturbations pour les élèves et le personnel. Cet outil diagnostique a servi lors de visites d'écoles en hiver pour indiquer où les caractéristiques environnementales pourraient être améliorées pour favoriser le bien-être des occupants. Alors que les outils diagnostiques concernent des dessins d'architecture ou des expériences in situ, les outils d'aide à la conception développés dans la thèse intègrent ces deux aspects pour favoriser le bien-être en milieu scolaire. Le vocabulaire de design biophilique illustre les possibles expériences multisensorielles d'un espace. Il classe les éléments architecturaux et les espaces selon le degré d'intériorité - extériorité et de contiguïté. Les schémas de design biophilique complètent le vocabulaire de design biophilique pour aider les architectes à explorer les configurations spatiales qui engendrent des expériences biophiliques dans les écoles. Les 38 schémas proposés sont organisés par échelle architecturale et type d'espace (intérieurs, semi-fermés et extérieurs). Ces outils offrent une représentation visuelle simplifiée des expériences de la nature et une organisation des stratégies de design à diverses échelles du bâtiment. Les méthodes développées dans cette thèse aident à caractériser les opportunités et défis architecturaux pour les expériences biophiliques dans les écoles québécoises. Ces outils guident les architectes dès l'évaluation préliminaire d'un bâtiment, lors des visites de sites, à l'étape de la conception et dans l'évaluation post-occupationnelle des écoles rénovées. / Children spend over a third of their day at school where most of their learning activities occur indoors. In the province of Quebec, Canada, most primary schools have reached the end of a first life cycle and require renovations to ensure a quality learning environment. Renovating these buildings offers the potential to foster academic success and the well-being of students and school staff by enhancing the quality of the visual, thermal, olfactory and auditory environment. In Quebec, the relationship between interior and exterior spaces is a fundamental aspect in architectural design considering the important seasonal variations that generate different experiences of nature throughout the year. This research aims to develop an approach to the biophilic redesign of learning environments in Quebec schools by taking into consideration seasonal diversity. In the context of renovating Quebec schools to enhance occupant experiences and well-being, this thesis uses a post-occupancy evaluation and evidence-based design framework to characterise measurable and perceptual determinants of biophilic architecture in cold climates. This research aims to (1) review studies into the relationships between biophilic design and well-being, with particular consideration for schools in cold climates, (2) diagnose the biophilic qualities of existing buildings before site visits are carried out, (3) assess people's experiences of nature during building walkthroughs in post-occupancy evaluations and (4) examine the forms and spatial configurations that engender biophilic experiences and propose a design approach for children's learning environments. This thesis develops an ensemble of architectural tools to support the realisation of diagnoses and to identify solutions at several building scales that promote multisensory experiences of natural forces and living organisms (such as light, wind, snow and vegetation). This multi-method approach includes analyses of architectural drawings, school visits and measurements of environmental conditions in a sample of primary schools in Quebec. Within a research and development framework, precedent analyses and architectural design studios offer the opportunity to investigate visual, thermal, olfactory and auditory experiences in simulated school addition projects. Firstly, the diagnostic tool based on spatial geometry uses the measurable elements contained in architectural drawings to assess biophilic design. A combination of building certification criteria, bioclimatic design principles and biophilic design guidelines offers a simple means of assessing architectural qualities while considering the climatic context, which can be highly beneficial in the early diagnostic and design stages. Secondly, the Biophilic Experience Representation Tool (BERT) subjectively evaluates a selection of environmental features (such as sun, snow and vegetation) and describes the sensations, feelings, understanding and affiliation with nature that the settings engender. Used during site visits, it enables architects to confirm or disprove the design opportunities identified using architectural drawings. The value of using BERT lies in its ability to enable architects to evaluate multiple spaces in a short period of time while minimising disruptions for school children and staff. This diagnostic tool was used during school visits in winter to indicate where environmental features could be enhanced to foster the well-being of occupants. While the diagnostic tools focus on architectural drawings or in situ experiences, the design tools combine both aspects to offer a design approach that fosters experiences of nature in children's learning environments. The biophilic design vocabulary offers a common way of describing potential biophilic experiences. It categorises architectural elements and spaces in terms of spatial enclosure, adjacency, abiotic nature and biotic nature. The biophilic design schemas expand on the biophilic design vocabulary to help architects explore the spatial configurations that engender biophilic experiences in schools. Drawing on pattern thinking, the 38 schemas are organised across design scales and indoor, semi-enclosed and outdoor spaces. These design tools provide a simplified visual representation of experiences of nature and an organisation of design strategies throughout building scales in the preliminary design stages. The diagnostic and design methods developed in this thesis help to characterise current challenges and opportunities for biophilic experiences in Quebec schools. These tools therefore provide valuable guidance from the early assessment of a building, during site visits, in the design development process and in the post-occupancy evaluation of the renovated schools.

Titre. La relation entre les températures estivales et les admissions hospitalières pour psychoses au sein de la population québécoise adulte avec un diagnostic de schizophrénie : étude cas-croisé. Introduction. La schizophrénie a des impacts sévères sur la vie des personnes atteintes. L'association entre les températures estivales et les exacerbations de la maladie comme la psychose est controversée. Alors que le climat change plus vite dans les pays nordiques comme le Canada, aucune étude n'a encore été conduite pour étudier l'impact des températures estivales sur les admissions hospitalières pour psychoses. Objectifs. 1) À travers des analyses descriptives, brosser un portrait de la cohorte de personnes adultes diagnostiquées avec la schizophrénie ainsi que des hospitalisations pour psychose au Québec de 2001 à 2019 2) Au sein de la même cohorte, évaluer la relation entre la température ambiante et les admissions hospitalières pour psychoses durant les périodes estivales (1er mai au 30 septembre) de 2001 à 2019. 3) Déterminer l'influence de caractéristiques individuelles et écologiques dans cette relation. Méthodologie. La cohorte a été constituée à partir du Système intégré de surveillance des maladies chroniques du Québec (SISMACQ) de l'Institut national de santé publique du Québec (INSPQ). Le suivi s'est étendu des périodes estivales de 2001 à 2019. Les données médicales ont été tirées du SISMACQ et les données historiques météorologiques de la base données Daymet. Les analyses ont été divisées en quatre régions météorologiques appelées des classes. Au terme d'analyses descriptives préalables, les rapports de cotes et les intervalles de confiance à 95% illustrant l'association entre trois indicateurs de température (température moyenne journalière (TMJ), étendue de température journalière (ÉTJ) et changement de température entre des jours adjacents (CTJA)) et les admissions hospitalières pour psychoses ont été estimées dans une analyse cas-croisé à l'aide d'une régression logistique conditionnelle. La température a été projetée dans un distributed lag non-linear model afin de tenir compte d'un temps latence maximum de deux journées. Les analyses ont été ajustées pour l'humidité et stratifiées pour des variables individuelles (âge, sexe et multimorbidité) et écologiques (indice de défavorisation matérielle et exposition aux espaces verts). Une méta-régression a finalement été utilisée pour obtenir des résultats globaux pour la province. Résultats. Les analyses statistiques n'ont pas révélé d'association statistiquement significative entre les trois indicateurs de température et les admissions hospitalières pour psychose. Aucune influence des variables individuelles et écologiques n'a été trouvée lors de la stratification des résultats. Discussion. Les analyses statistiques n'ont pas permis d'établir de relation entre les températures élevées au Québec et une variation des admissions hospitalières pour psychose. Le manque de journées chaudes ainsi que la définition de cas utilisée pourraient avoir causé un manque de puissance statistique expliquant les résultats. L'accroissement des effets des changements climatiques pourraient permettre l'analyse de données futures afin de valider les conclusions de cette étude. / Title. The Relationship between Summer Temperatures and Hospital Admissions for Psychosis in Adult Quebecers diagnosed with Schizophrenia: A Case-Crossover Study Introduction. Schizophrenia has severe impacts on the life course of people diagnosed with it. Some studies have found hot temperatures to be associated with exacerbations of the disease, namely psychoses. As climate changes faster in Northern countries such as Canada, there is a need to conduct studies to assess the association between hot temperatures and hospitalisations for psychosis. Objectives. 1) Through descriptive analyses, draw a portrait of hospitalisations for psychosis in the Province of Quebec from 2001 to 2019 inside a cohort of adults diagnosed with schizophrenia. 2) Inside the same cohort, measure the relationship between ambient temperature and HAs for psychosis during the summer periods (May 1ˢᵗ to September 30ᵗʰ) from 2001 to 2019. 3) Determine the influence of individual and ecological characteristics on this relationship. Methods. A cohort of Quebecers aged ≥18 years diagnosed with schizophrenia (n= 30,649) was assembled using Quebec's Integrated Chronic Disease Surveillance System (QICDSS). The follow-up spanned from summers 2001 to 2019. For the study period, the medical data was extracted from the QICDSS and the meteorological data from the National Aeronautics and Space Administration's (NASA) Daymet database. The analyses were divided among four climate classes. After having conducted preliminary descriptive analyses, a distributed lag non-linear model (DLNM) using a conditional logistic regression was used for the case-crossover analysis of the relationship between indicators of temperature (daily mean temperatures (DMT), diurnal temperature range (DTR) and temperature change between neighboring days (TCN)) and HAs for psychosis, calculating odds ratios and 95% confidence intervals. The lag time was set to a maximum of two days. Then, the analyses were adjusted for humidity and stratified according to potential individual (age, sex and comorbidities) and ecological (material and social deprivation index and exposure to greenspace) factors. A meta-regression was conducted to obtain pooled associations for the province. Results. The statistical analyses did not reveal any significant association between the three temperature indicators and HAs for psychosis. No influence of individual nor ecological variables were found when stratifying the results. Discussion. The statistical analyses conducted did not reveal a statistically significant association between hot temperatures in the Province of Quebec and HAs for psychosis. Yet, it is possible that a lack of hot days and the case definition used could have led to a lack of power explaining the results. As the effects of climate change increase, future data could allow to further verify this project's conclusions.

L’essentiel de l’activité touristique étant concentré durant l’été, la période hivernale est ciblée par plusieurs entreprises et organisations québécoises comme un élément auquel une attention particulière devrait être portée. Le Québec n’est pas seul à s’intéresser à ce potentiel, alors qu’il existe une compétitivité touristique internationale croissante entre les pays nordiques quant au développement d’une offre de tourisme hivernal. Dans ce cadre, un des enjeux à la croissance du tourisme hivernal est la saisonnalité. De façon spécifique, la transition entre l’automne et l’hiver et entre l’hiver et le printemps représente, pour plusieurs acteurs de ce secteur du tourisme, une problématique importante au niveau social et économique qui mérite d’être approfondie et étudiée. Une des solutions mise de l’avant est de prolonger l’achalandage des extrémités de la saison hivernale et de rendre le territoire plus attractif de façon générale. L’objectif principal de la présente recherche est donc d’identifier les stratégies d’innovation touristique utilisées dans des destinations comparables à la région touristique de Charlevoix, et qui pourraient être utilisées pour réduire les effets de la saisonnalité sur les produits hivernaux de plein air dans cette même région. Diverses méthodes ont été utilisées dans cette recherche : étalonnage, analyse de contenu et entretiens avec les acteurs du milieu touristique hivernal de Charlevoix. L’analyse des résultats a permis d’établir plusieurs constats et plusieurs pistes de réflexion quant à cette problématique. La diversification des clientèles, l’amélioration du maillage entre les différents produits et services touristiques hivernaux et l’utilisation d’une caractéristique spécifique à la région de Charlevoix comme outil de commercialisation sont quelques-unes des pistes retenues. Enfin, ce projet de recherche a été réalisé avec la collaboration, l’aide et le soutien financier de Tourisme Charlevoix, de MITACS Accéleration et de la Chaire de recherche en partenariat sur l’attractivité et l’innovation en Tourisme (Québec-Charlevoix).

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Les conditions actuelles de réchauffement climatique provoquent d'importants changements dans les paysages subarctiques, notamment le dégel du pergélisol et la croissance des lacs de thermokarst. Ces lacs sont connus pour leur libération importante de gaz à effet de serre (GES), un processus conduit par l'activité microbienne. Ce projet utilise comme modèle la vallée de la rivière Sasapimakwananistikw (SAS), située dans la région de Whapmagoostui-Kuujjuarapik au Nunavik, pour tracer un portrait des populations virales de ces milieux afin de permettre une meilleure compréhension des changements liés au dégel du pergélisol. Les lacs de thermokarst sont peu profonds (< 3 m) et riches en matière organique. En été, leur colonne d'eau est stratifiée, avec des eaux chaudes et oxygénées en surface et des eaux froides et anoxiques en profondeur. En hiver, l'ensemble du lac est scellé par la neige et la glace, entravant les échanges avec l'atmosphère, et l'eau y devient entièrement anoxique. Ces conditions anoxiques favorisent l'activité des micro-organismes méthanogènes et la formation de GES. Les virus sont connus pour avoir un impact considérable sur l'environnement. Ils peuvent affecter les réseaux trophiques, l'équilibre des populations microbiennes et les cycles biogéochimiques. Puisque nombre de virus sont encore inconnus, leur impact sur les écosystèmes polaires reste mal documenté. Ce projet donne l'occasion de combler une lacune importante dans les connaissances actuelles. Dans ce projet, j'utilise une approche métagénomique pour étudier la communauté virale des lacs de thermokarst du nord du Québec dans le but de répondre aux questions suivantes : (1) Quelle est la diversité virale des lacs de thermokarst et comment varie-t-elle au fil des saisons? Et (2) Quel est le niveau de connectivité entre les communautés virales nordiques, du lac thermokarstique aux milieux marins en passant par les rivières les reliant? Deux études préliminaires ont été menées pour étudier les communautés virales et leurs hôtes cellulaires dans le lac SAS2A. La première étude présente la variation saisonnière des communautés virales intracellulaires dans ce lac; la seconde étude étudie les hôtes cellulaires retrouvés dans la « petite » fraction. Ces études ont mis en lumière la transition des communautés virales entre les saisons ainsi que la diversité et les rôles métaboliques des micro-organismes de petite taille. L'analyse d'échantillons du lac SAS2A a permis de décrire deux communautés virales distinctes dans un lac de thermokarst échantillonné en été et en hiver sur une période de trois ans. Une communauté saisonnière dynamique occupe la couche de surface oxygénée pendant l'été et une communauté plus stable occupe la couche d'eau anoxique au fond du lac en été et dans une grande partie de la colonne d'eau en hiver. La grande majorité des génomes viraux identifiés dans ces métagénomes ont été assignés à des familles virales appartenaient aux Caudovirales (Caudoviricetes), notamment les groupes morphologiques myovirus, siphovirus et podovirus. Une comparaison avec des métagénomes d'autres milieux nordiques a mis en évidence la composition distincte des communautés virales dans cet écosystème lacustre de dégel du permafrost. L'analyse d'échantillons de multiples habitats dans la vallée SAS, incluant le lac SAS2A, la tourbière et une palse de la vallée SAS2, et la rivière SAS qui draine le système vers la Baie d'Hudson, a révélé un niveau de connectivité variable dans la région. Les résultats dénotent une déconnexion complète des communautés virales de la palse et de la rivière, contrastée par une relation étroite entre les communautés de l'eau du lac et de ses sédiments. La comparaison avec les populations virales de nos études antérieures a confirmé la récurrence de certains génotypes viraux dans cet habitat sur plusieurs années. Les résultats de cette étude montrent la présence d'une grande diversité de virus dans le paysage pergélisolé et indiquent une connectivité très variable entre les habitats adjacents. Dans l'ensemble, les résultats de cette thèse enrichissent nos connaissances sur le fonctionnement interne des lacs de thermokarst, en approfondissant notre compréhension des communautés virales sur un spectre taxonomique, temporel et spatial plus large. Les lacs de thermokarst présentent une grande diversité virale en toutes saisons et des relations transitoires complexes à travers le temps et l'espace. Ce projet ouvre la voie à une meilleure compréhension et de nouvelles recherches sur l'écologie virale des environnements nordiques touchés par la dégradation du pergélisol. / Under current global warming conditions, subarctic landscapes are undergoing major changes, including permafrost thawing and the growth of thermokarst lakes. These lakes are known for their considerable release of greenhouse gases (GHG), a process driven by microbial metabolism. This metagenomics project uses the Sasapimakwananistikw (SAS) river valley, located in the Whapmagoostui-Kuujjuarapik region in Nunavik, as a model to portray viral populations in these environments, with a focus on better understanding the changes associated with permafrost thaw. Thermokarst lakes are shallow (< 3 m) and rich in organic matter. In summer, their water column is stratified, with warm, oxygenated water at the surface and cold, anoxic water at the bottom. In winter, the whole lake is sealed off by snow and ice, preventing exchanges with the atmosphere, and becomes entirely anoxic. These anoxic conditions favor the activity of methanogenic micro-organisms and the formation of GHG. Viruses, small intracellular parasites, are known to have a considerable impact on their host and environment. They can affect food webs, the balance of microbial populations and biogeochemical cycles. Since many viruses are still unknown, their impact on polar ecosystems is still poorly documented. This project was an opportunity to fill a major gap in current knowledge. This project used a metagenomic approach to study the viral community of thermokarst lakes in northern Quebec, with the aim of answering the following questions: (1) What is the viral diversity of thermokarst lakes, and how does it vary over the seasons? And (2) What is the level of connectivity between northern viral communities, from peatland soils and wetlands to thermokarst lakes, and to the marine environment via connecting rivers? Two preliminary studies investigated viral communities and their cellular hosts in thermokarst lake SAS2A. The first study focused on the seasonal variation of intracellular viral communities in this lake, while the second examined the cellular hosts found in a small size fraction (< 0.2 μm) of the microbial community. These studies highlighted the transition of viral communities between seasons, as well as the high diversity and broad metabolic potential of small microorganisms, generally poorly represented in traditional metagenomes. Analysis of SAS2A lake samples revealed two distinct viral communities in a thermokarst lake sampled in both summer and winter over a three-year period. A dynamic seasonal community occupied the oxygenated surface layer in summer, while a more stable community occupies the anoxic water layer at the bottom of the lake in summer and a large part of the water column in winter. The vast majority of viral genomes identified in these metagenomes were assigned to viral families belonging to the Caudovirales (Caudoviricetes), notably the morphological groups myovirus, siphovirus and podovirus. A comparison with other permafrost and northern lake metagenomes highlighted the distinct composition of viral communities in this permafrost thaw lake ecosystem. Analysis of samples from multiple habitats in the SAS valley, including SAS2A lake, the surrounding peatland, a palsa in the SAS2 valley, and the river that drains the system into Hudson Bay, revealed a variable level of connectivity across the landscape. The results show a clear and complete disconnection between the viral communities of the palsa and the river, contrasted by a close relationship between the communities of the lake bottom water and its sediments. Comparison with viral populations from our previous studies carried out in this thermokarst lake system confirmed the recurrence of certain viral genotypes in this habitat over several years. The results of this study show the presence of a high diversity of viruses in the permafrost landscape and indicate highly variable connectivity between adjacent habitats. Overall, the findings of this thesis add to our knowledge of the inner workings of thermokarst lakes, deepening our understanding of viral communities over a wider taxonomic, temporal and spatial spectrum. Thermokarst lakes exhibit high viral diversity in all seasons, as well as complex transitional relationships across time and space. This project paves the way for a better understanding and new research into the viral ecology of northern environments impacted by permafrost degradation.

Les particules fines (PM₂.₅) présentes dans l'air extérieur peuvent être inhalées puis retenues au niveau pulmonaire, conduisant à l'apparition ou à l'aggravation de différentes pathologies cardio-respiratoires. La composition complexe des PM₂.₅ rend d'autant plus difficile l'étude de leurs mécanismes d'action. Cette thèse s'inscrit donc dans une démarche d'identification des processus impliqués dans un éventuel potentiel cancérigène des PM₂.₅, en lien avec leur composition chimique. Nous avons étudié la toxicité de six échantillons de PM₂.₅, collectés sous influence industrielle, urbaine ou rurale au cours des saisons printemps-été 2008 et automne-hiver 2008-2009. L'étude de la fraction biologique a révélé la diversité et la richesse des particules en contaminants fongiques et bactériens. Le test d'Ames nous a permis de mettre en évidence une forte mutagénicité des PM₂.₅, vraisemblablement liée aux composés nitro-aromatiques. Sur la base de tests de cytotoxicité préalables, nous avons étudié l'effet de 3,75 et 15 µg/cm² de particules sur la lignée de cellules épithéliales bronchiques humaines BEAS-2B. Nous avons mis en évidence une induction génique de différents enzymes impliquées dans l'activation métabolique des hydrocarbures aromatiques polycycliques, associée à une augmentation d'activité catalytique. Cette induction semble conduire à la formation d'adduits encombrants à l'ADN. De plus, les PM₂.₅ induisent des cassures simple- et double-brin de l'ADN, la formation de micronoyaux, ainsi que des perturbations de l'activité télomérase. Ces effets génotoxiques sont associés à des altérations épigénétiques que sont une hyperméthylation du promoteur de P16ᴵᴺᴷ⁴ᴬ, des modifications post-traductionnelles de l'histone 3 et des changements dans l'expression des miRNA étudiés. Considérant l'influence de la composition des PM₂.₅, les composés organiques semblent être responsables des effets génotoxiques les plus importants, alors que les métaux paraissent avoir des effets épigénétiques supérieurs. En conclusion, il apparaît que les échantillons de PM₂.₅ étudiés, de par l'action conjointe de leurs fractions organique et inorganique, sont susceptibles d'induire in vitro de multiples lésions décrites dans les étapesd'initiation et de promotion de la cancérogénèse broncho-pulmonaire. / Fine airborne particulate matter (PM₂.₅) can be inhaled and retained in deep lung for long periods, leading to onset or exacerbation of cardio-respiratory diseases. However, the complex composition of PM₂.₅ makes difficult the study of their mechanisms of action. This work fits into a global approach aiming to identify the toxicity mechanisms involved in a putative PM₂.₅ carcinogenicity, in association with PM composition. We study six PM samples collected either under industrial, urban or rural area, in spring-summer 2008 or autumn-winter 2008-2009 seasons. Biological fraction analysis revealed numerous and diverse bacterial and fungal components. We carried out Ames tests revealing a high mutagenic potency for PM samples, presumably linked to their nitro-aromatic content. Based on previous cytotoxicity assays, we studied PM effect on bronchial epithelial cell line BEAS-2B, at two concentrations (3.75 and 15µg/cm²). We demonstrated gene induction of several xenobiotic metabolizing enzymes involved in polycyclic aromatic hydrocarbons metabolic activation. This was associated with an increase in their catalytic activity, leading to bulky DNA-adducts formation in exposed cells. Furthermore, PM₂.₅ lead to DNA single- and double-strand breaks, micronuclei formation, and disturbed telomerase activity. In addition to these genotoxic effects, our study revealed epigenetic alterations such as P16ᴵᴺᴷ⁴ᴬ promoter hypermehylation, histone 3 post-translational modifications, and miRNAs expression changes. Considering the impact of chemical composition on PM toxicity, organic compounds lead to the highest genotoxicity, whereas metals seem to induce more pronounced epigenetic modifications. Altogether, our results indicate that the studied PM₂.₅ samples, through cooperative action of organic and inorganic fractions, may lead in vitro to multiple alterations involved in initiation and promotion steps toward pulmonary carcinogenesis.

La couche de nacre de la coquille de l'huître perlière Pinctada radiata des côtes tunisiennes est considérée comme un biomatériau ostéogénique prometteur. L’objectif de ce travail intitulé « Ostéogénie, intégration et qualité de la nacre d’un bivalve des côtes tunisiennes : Pinctada radiata (Leach, 1814) » consiste dans un premier temps à valoriser l’espèce P. radiata par sa qualité nutritionnelle par un suivi saisonnier de la composition de sa chair en lipides totaux et en phospholipides particulièrement les PC, PE, PS et PI. Les analyses effectuées ont montré que les lipides de P.radiata sont caractérisés par une richesse en acides gras polyinsaturés (AGPI) de la série n-3 qui dépasse 3 fois celle des AGPI de la série n-6. Ces AGPI de la série n-3 en particulier l’EPA (C20:5n-3) et le DHA (C22:6n-3), sont connus comme étant les AG les plus importants dans l’alimentation humaine puisqu’ils préviennent des maladies cardiovasculaires et des pathologies ostéo-articulaires. Par ailleurs, P. radiata de la région de Maharès présente la meilleure qualité de nacre en Tunisie. Les analyses biochimiques ont montré que cette région, constitue la meilleure localisation de cette espèce qui est loin des zones portuaires et des différentes origines de stress (pêche, exploitation, zone touristique etc…). En plus de cet aspect, la zone de Maharès renferme des pintadines présentant une bonne qualité en termes d’épaisseur de nacre. Nos résultats montrent que la composition, saisonnière, en acide gras des phospholipides et en particulier des glycérophospholipides (PE, PI, PS et PC) de la nacre est riche en acides gras saturés C14 :0, C16 :0 et C18 :0 particulièrement en hiver et dans un moindre degré au printemps. La nacre, substance ostéogénique, a été également caractérisée par un taux élevé de plusieurs AGPI de la série n-3 et n-6, particulièrement (18:3n-3, 18:4n-3, 20:5n-3, 22:5n-3, 22:6n-3 et le 20:4n-6). Pour démontrer les potentialités ostéogéniques des extraits de la nacre, nous avons utilisé un modèle "in vitro" utilisant 4 extraits lipidiques : l’extrait lipidique de la nacre de P.radiata (Ln), l’extrait lipidique de la chair de P.radiata (Lc), l’ESM (Ethanol soluble Matrix) de la nacre de P.radiata (Br) et l’ESM de la nacre de P.margaritifera (Bm). Nous avons comparé, in vitro, le pouvoir ostéogénique des extraits ESM des deux espèces P. radiata et P. margaritifera sur deux types de cellules les préchondrocytes ATDC5 et les préostéoblastes murins MC3T3. Les différents extraits (Ln, Lc, Br et Bm) induisent l’engagement des cellules MC3T3 vers le lignage ostéoblastique par l’activation des promoteurs des gènes spécifiques du tissu osseux, tels que: le collagène de type 1, l’ostéocalcine (OC), l’ostéopontine(OP) et le Runx2. Ces extraits induisent aussi l’engagement des cellules ATDC5 vers la différenciation endochondrale par l’activation des promoteurs des gènes spécifiques du tissu osseux, tels que: le collagène de type 1 alpha-1 (Col1a1), l’Aggrécane et le collagène de type X alpha-1 (ColXA1). De plus, nous remarquons que la fraction organique ou ESMr(Br) en comparaison avec celle de P.margaritifera (Bm) présente également les propriétés stimulantes de la nacre et la stimulation est même beaucoup plus importante. Ces résultats mettent en évidence, dans les modèles expérimentaux mis en oeuvre, l’intérêt des lipides. Ces derniers semblent jouer un rôle important dans cette stimulation. De plus, nous pouvons penser à la possibilité de l’association des molécules de nacre ou de biominéralisation avec les acides gras de la nacre et de la chair dans les défauts osseux à travers les sites actifs de l’os ou du cartilage humain présentant les différentes pathologies ostéarticulaires / The nacre layer of the shell of the pearl oyster Pinctada radiata of tunisian coast is considered a promising osteogenic biomaterial. The objective of this work entitled "Osteogenie, integration and quality of nacre of a tunisian coast bivalve: Pinctada radiata (Leach, 1814)" is a first step to enhance the species P.radiata its nutritional quality by seasonal monitoring of the composition of the flesh of total lipids and phospholipids in particular PC, PE, PS and PI. The analyzes showed that lipids of P.radiata are characterized by rich in polyunsaturated fatty acids (PUFAs) of the n-3 more than 3 times that of PUFAs n-6 series. These PUFAs of the n-3 series particularly EPA (C20: 5n-3) and DHA (C22: 6n-3) are known to be the most important AG in the food as prevent of the cardiovascular disease, and joint/ bone pathologies. Moreover, P. radiata of Mahares region has the best quality of nacre in Tunisia. Biochemical analyzes showed that this region is the best location of this species that is far from the port areas and different sources of stress (fishing, exploitation, tourist area etc ...). In addition to this aspect, the area contains pintadines having good quality in terms of thickness of nacre. Our results show that the seasonal composition of fatty acid of phospholipids in particular glycerophospholipids (PE, PI, PS and PC) nacre is rich in saturated fatty acids C14: 0, C16: 0 and C18: 0 especially in winter and spring in a lesser degree. Nacre, osteogenic substance, was also characterized by a high rate of PUFA of the n-3 and n-6 rate, especially (18: 3n-3, 18: 4n-3, 20: 5n-3, 22 5n-3, 22: 6n-3 and 20: 4n-6). To demonstrate the osteogenic potential of extracts of nacre, we have established an "in vitro" model using 4 lipid extracts: the lipid extract of nacre P.radiata (Ln); the lipid extract of the flesh of P.radiata (Lc), ESM (Ethanol soluble Matrix) of the mother-of P.radiata (Br) and ESM nacre of P. margaritifera (Bm). We compared “in vitro” osteogenic power ESM extracts of both species P. radiata and P. margaritifera on two types of cells the préchondrocytes ATDC5 and the murine preosteoblasts MC3T3. The different extracts (Ln, Lc, Br and Bm) induce engagement MC3T3 osteoblast lineage cells to the activation of the promoters of specific genes of bone tissue, such as collagen type 1, osteocalcin (OC), osteopontin (OP) and Runx2. These extracts also induce the commitment of ATDC5 cells to endochondral differentiation by activating specific genes promoters of bone tissue, such as collagen type 1 alpha 1 (COL1A1), the aggrecan and collagen type alpha 1-X (ColXA1). Moreover, we note that the organic fraction or ESMR (Br) compared with that of P. margaritifera (Bm) also has stimulant properties of nacre and the stimulation is even more important. These results demonstrate, in experimental models used, the interest of lipids. They seem to play an important role in this stimulation. Moreover, we can think about the possibility of the association of molecules or nacre biomineralization with the fatty acids of the nacre and flesh in bone defects through the active sites of bone or cartilage presenting the human osteoarticular different pathologies

Les émissions anthropiques de dioxyde de carbone (CO2) ont augmenté depuis la révolution industrielle, entraînant des modifications dans les teneurs atmosphériques en CO2 et un accroissement de la pression partielle de CO2 (pCO2) océanique. L’absorption du CO2 par les océans a entraîné une baisse du pH des eaux de surface, correspondant à une augmentation de l’acidité d’environ 30 % par rapport aux valeurs préindustrielles. D’autre part, l’accumulation de CO2 anthropique dans l'atmosphère a également induit un réchauffement des eaux de surface depuis le milieu du 20e siècle. Le devenir des communautés planctoniques face à ces altérations actuelles et futures de leur environnement demeure incertain. On ignore également comment l’acidification et le réchauffement affecteront la production du diméthylsulfure (DMS), un gaz sulfuré d’origine planctonique impliqué dans la régulation du climat. Le but de cette thèse est de déterminer l’impact d’une augmentation de la pCO2 sur le développement des floraisons phytoplanctoniques de l'estuaire maritime du Saint-Laurent (EMSL) et la production de DMS, ainsi que d’évaluer dans quelle mesure le réchauffement des eaux de surface modulera l’effet de l’acidification. Deux grandes expériences ont été menées au cours de la thèse. Une première expérience en microcosmes (~20 L) a été conduite à l’été 2013 afin d’étudier les effets de la pCO2 sur la floraison printanière des diatomées dans L’EMSL, en portant une attention particulière aux processus microbiens régissant la production de DMS. Une seconde expérience de type multifactorielle en mésocosmes (~2600 L) a été conduite à l’automne 2014 afin de déterminer l’impact combiné de l’augmentation de la pCO2 et du réchauffement sur le développement de la floraison automnale de l’EMSL et la production du DMS. Les résultats de l’expérience en microcosmes montrent que les communautés phytoplanctoniques responsables de la floraison printanière dans l’EMSL sont résistantes à des augmentations de la pCO2 supérieures aux valeurs attendues pour 2100. Cette résistance reflète vraisemblablement leur adaptation au milieu estuarien, environnement connu pour ses variations de pCO2 importantes et rapides. Cette première expérience a également mis en évidence une diminution de 15 et de 40 % des concentrations moyennes de DMS chez les communautés respectivement soumises à des pCO2 de 1850 μatm et 2700 μatm par rapport au contrôle (~775 μatm). Des incubations menées en parallèle ont permis de montrer, au moyen de 35S-DMSPd, que l’effet négatif de l’acidification sur le DMS résultait en grande partie d’une diminution de l’efficacité de conversion du DMSP en DMS par les bactéries. La deuxième expérience a également mis en évidence une forte résistance de la diatomée Skeletonema costatum à une large gamme de pH (~8.0–7.2) et de pCO2 (~90–3000 μatm). Lors de cette étude, un réchauffement des eaux de 5 °C a accéléré le développement et le déclin de la floraison, mais n’a pas eu d’effet sur la production primaire intégrée pendant l’expérience. À l’instar de l’expérience en microcosmes, l’augmentation de la pCO2 a provoqué une diminution des concentrations moyennes de DMS de ~66 % dans les mésocosmes les plus acidifiés par rapport aux traitements les moins acidifiés à température in situ (10 °C). L’effet négatif d’une augmentation de la pCO2 sur la production nette de DMS pourrait cependant être annulé par le réchauffement des eaux de surface. En effet, mes résultats révèlent que la production nette de DMS était plus élevée à 15 °C par rapport à 10 °C et ce à toutes les pCO2 testées. Ces résultats inédits suggèrent que le réchauffement attendu des eaux de surface pourrait contrer en partie l’effet négatif de l’acidification sur la production nette de DMS dans l’EMSL et possiblement dans l’océan mondial. / Anthropogenic carbon dioxide (CO2) emissions have increased since the industrial revolution, leading to modifications in atmospheric CO2 content and an increase in oceanic CO2 partial pressures (pCO2). The uptake of CO2 by the oceans has resulted in a lowering of surface water pH, corresponding to an increase in the acidity of the oceans by ~30 % compared with pre-industrial times. Furthermore, climate change resulting from the accumulation of anthropogenic CO2 in the atmosphere is responsible for the observed warming of sea surface temperatures since the mid 20th century. The fate of planktonic communities in the face of these changes in the marine environment over the next century remains uncertain. Even less understood are the possible interactions of acidification and warming on the production of dimethylsulfide (DMS), a sulfur-containing gas produced by planktonic communities and involved in climate regulation. The aim of this thesis is to determine the impact of heightened pCO2 on the development of the phytoplanktonic blooms in the Lower St. Lawrence Estuary (LSLE), and their production of DMS, as well as to evaluate how concomitant warming could modulate the effects of acidification. Two intricate experiments were carried out during this study. First, a microcosm experiment (~20 L) was conducted in the summer of 2013 to assess the effects of pCO2 on the development of the LSLE spring diatom bloom, paying special attention to the microbial processes governing the production of DMS. Second, a multifactorial mesocosm experiment (~2600 L) was carried out in the fall of 2014 to investigate the combined effects of pCO2 and temperature on the development of the fall bloom in the LSLE and the production of DMS. Results from our microcosm experiment show that the blooming phytoplankton community of the LSLE during spring is resistant to pCO2 increases superior to the expected values for 2100. This resistance likely reflects its adaptation to the estuarine setting, an environment known for rapid and intense fluctuations of pCO2. This first experiment has also highlighted a reduction of the average concentrations of DMS by 15 and 40 % in planktonic assemblages respectively subjected to pCO2 of ~1850 μatm and ~2700 μatm compared to the control (~775 μatm). Parallel incubations have shown, using 35S-DMSPd, that the negative effect of acidification on DMS mostly stemmed from a decrease in the conversion efficiency of DMSP to DMS by bacteria. The second experiment has also highlighted a strong resistance of the diatom Skeletonema costatum to a wide range of pH (~8.0–7.2), and corresponding pCO2 (~90–3000 μatm). In this study, a warming of 5 °C accelerated the development and decline of the bloom, but did not affect the integrated primary production over the duration of the experiment. As in the first experiment, heightened pCO2 resulted in a decrease of average concentrations of DMS of ~66 % in the most acidified mesocosms compared to the least acidified mesocosms at in situ temperature (10 °C). However, the negative effect of an increase in pCO2 on the net production of DMS could be mitigated by a warming of surface waters. Indeed, my results reveal that the net production of DMS was higher at 15 °C compared to 10 °C over the whole pCO2 gradient in our mesocosm study. These novel results suggest that warming of surface waters could mitigate, at least partly, the negative effect of acidification on DMS net production in the LSLE and perhaps in the world’s oceans.