La plupart des travaux scientifiques suggèrent que l'hydroélectricité est l'énergie la plus propre en termes d'émissions de gaz à effet de serre. Cette hypothèse est confirmée dans la majorité des études effectuées en zone boréale. Les émissions attribuables au cycle de vie des projets sont en partie dues à la mise en place d'un réservoir, ce qui est considéré comme un changement d'affectation des terres contribuant à la perte de puits de carbone. Le but de cette étude est d'évaluer la perte de puits de carbone causée par la création du réservoir hydroélectrique de la centrale Eastmain-1 dans le secteur de la Baie-James, Québec, Canada et sa contribution à l'empreinte carbonique du kWh produit. Pour réaliser cette évaluation, la croissance des forêts et les perturbations par le feu ont été simulées sur 100 années avec l'aide du logiciel MBC-SCF3 qui est conforme aux guides de bonne pratique du GIEC sur le changement d'affectation des territoires forestiers. Les résultats obtenus suggèrent qu'il y aura une perte de puits de carbone de l'ordre de 300 000 ± 100 000 Mg, soit 4 ± 2 g d'éq. CO2 kWh-1. Un test de sensibilité sur les cycles de feu a aussi été réalisé et permet de conclure que le territoire couvert par cette étude peut être considéré comme un puits de carbone, mais seulement si, au bout de 100 ans, moins de 75 % du territoire est brûlé. Autrement le bilan carbone du territoire couvert dans ce projet serait négatif.

Le domaine de la pessière à mousses du Québec présente à certains endroits, des îlots de forêts clairsemés où la densité arborescente est inférieure à 40 %. Ces milieux sont appelés dénudés secs (DS), ils sont fréquemment recouverts de lichens accompagnés d'éricacées et ils représentent 7 % du domaine bioclimatique de la pessière à mousses sous la limite nordique des forêts attribuables. Les dénudés secs sont la conséquence d'accidents de régénération et se créent naturellement à la suite de perturbations naturelles successives. Jusqu'à présent, aucun mécanisme naturel de retour à un peuplement dense ne fut observé. Par contre, plusieurs études ont démontré que le boisement des DS par la régénération naturelle, soit par les semis naturels issus de graines et par la régénération pré-établie, suite à des traitements sylvicoles, était possible, du moins à court terme. L'objectif principal du projet était donc de déterminer l'impact des approches sylvicoles sur la régénération naturelle d'épinette noire des DS afin d'évaluer leur contribution dans les efforts de boisement des DS. Deux dispositifs distincts ont donc été mis en place. Un dispositif en sept blocs aléatoires complets fut installé en 1999-2001, comprenant deux types de peuplements (dénudés secs (DS) et pessières noires à mousses (PM)) ayant subi des traitements sylvicoles (PM coupées et scarifiées et DS scarifiés). Un autre dispositif en cinq blocs aléatoires complets fut installé en 2005, comprenant également deux types de peuplements (DS et PM) ayant subi des traitements sylvicoles (coupé sans scarifiage, coupé avec scarifiage et le scarifiage seul pour les DS seulement). Ces dispositifs visaient à comparer la croissance et le rendement de la régénération naturelle des deux types de peuplements et des différents degrés d'intensité des perturbations en termes de hauteur, de diamètre, d'âge et de biomasse. L'étude a démontré la nécessité du scarifiage afin d'assurer l'installation de semis naturels. Bien que les résultats aient démontré que les semis naturels des DS accusaient un retard de croissance, ils ont également démontré qu'une perturbation plus agressive améliorait cette croissance. Malgré tout, le nombre plus élevé de semis dans les DS a compensé pour leur croissance moindre. Les résultats n'ont pas démontré d'impacts positifs des traitements sylvicoles sur la régénération pré-établie, tant dans les DS que dans les PM. L'étude a permis de démontrer qu'il était possible d'envisager la contribution de la régénération naturelle (soit les semis naturels et la régénération préétablie) dans les efforts de boisement des dénudés secs.

Selon les reconstitutions des variations de température à la surface de la terre, le 20e siècle s'est démarqué par des températures particulièrement chaudes dans le contexte des dernières mille années. De plus, la vitesse du réchauffement est plus élevée dans les écosystèmes nordiques. Les changements dans la phénologie des méristèmes primaires des feuilles et des fleurs représentent les effets les mieux documentés du changement climatique chez les plantes, avec des résultats convergents dans le monde entier vers des événements anticipés au printemps et décalés à l'automne menant donc vers une augmentation de la durée de la saison de croissance. Cependant, les tendances historiques de la phénologie, quant à la croissance des méristèmes secondaires (cambium), n'ont pas de registres à long terme. La dynamique de la formation du bois chez Tépinette noire [Picea mariana (Mill.) BSP] a été suivie pendant les neuf dernières années sur une échelle de temps hebdomadaire dans quatre sites situés à différentes latitudes (entre le 4.8e et le 51e parallèle) et altitudes dans la forêt boréale du Québec, au Canada. Les modèles d'évaluation de la phénologie du xylème ont été définis et appliqués pour reconstituer le début, la fin et la durée de la xylogénèse pendant la période de 1950 à 2010 en utilisant des seuils thermiques appliqués sur des séries historiques de températures maximales et minimales. Tous les sites ont affiché une tendance croissante en ce qui concerne les températures annuelles et la période maiseptembre: Les plus grands changements de température ont été observés pour la température maximale à des latitudes élevées. Les événements phénologiques du printemps ont été plus touchés que ceux qui se produisent en automne, avec un début anticipé de l'activité cambiale de cinq à huit jours par 100 ans et des retards pour la fin de la xylogénèse statistiquement significatifs calculés uniquement avec le modèle utilisant la température minimale. Les changements estimés dans la phénologie cambiale démontrent les effets marqués de la récente augmentation de la température sur la période de la croissance et de la dynamique des méristèmes secondaires des arbres.

Les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette représentent l'une des perturbations majeures des forêts du Québec. Les données dendrochronologiques des 450 dernières années ont révélé que les épidémies du 20e siècle étaient plus sévères que celles des siècles précédents. De plus, il semble que les épidémies survenant au sud du Québec soient plus importantes que celles affectant les peuplements de la pessiere à mousse. Bien que la dynamique récente soit bien connue sur l'ensemble du territoire, la variabilité naturelle à long terme des épidémies est pratiquement inconnue. L'objectif du projet est de construire une chronologie continue d'arbres vivants et enfouis afin d'y identifier des réductions de croissance amenées par l'insecte. Pour ce faire, la forêt en bordure de deux tourbières situées au nord du Lac-Saint-Jean dans la pessiere à mousse a été échantillonnée afin de construire une chronologie d'arbres vivants. Les deux tourbières ont, quant à elles, été excavées afin de recueillir des troncs enfouis qui peuvent allonger la chronologie d'arbres vivants grâce à l'interdatation. Certains des échantillons prélevés dans les couches superficielles de la tourbe ont pu être insérés dans la chronologie permettant à celle-ci de s'étendre jusqu'en 1683. De nombreux arbres enfouis n'ont pu être interdatés avec les arbres vivant. Cependant, certains ont pu l'être entre eux pour ainsi former des chronologies flottantes. La majorité de ces chronologies ont été datés au 14C et proviennent de la période entre 500 à 1200 AD. À l'aide du logiciel OUTBREAK, des épidémies de l'insecte ont pu être identifiées sur les chronologies flottantes et sur celle comprenant des arbres vivants et enfouis. Les épidémies identifiées sur la chronologie d'arbres vivants et enfouis étaient peu sévères. Le climat, des peuplements moins susceptibles à la prolifération de l'insecte et le décalage phénologique entre les bourgeons de l'espèce hôte et Péclosion des larves peuvent expliquer la faiblesse du signal enregistrée. Les réductions identifiées sur les chronologies flottantes datant de 500 à 1200 AD étaient, quant à elles, très sévères. Une fréquence de feu amenant une proportion plus importante de forêts matures pourrait causer la force du signal observée. Cependant, la méthode pourrait comprendre un biais. L'incapacité d'inclure dans les chronologies flottantes les arbres ne présentant pas de réduction lors de l'interdatation peut avoir causé une surévaluation des épidémies. Les résultats suggèrent toutefois que l'insecte est présent dans la pessiere à mousse depuis 500 AD et que le feu, la sévérité des épidémies ainsi que la proportion de forêts matures ont varié au cours du temps.

À l'aide de données dendrochronologiques provenant d'une dizaine de bases de données différentes, et réparties sur 35 sites d'épinettes noires au travers de la pessière à mousse, nous avons étudié la dynamique spatio-temporelle des épidémies de la tordeuse des bourgeons de Pépinette (Chroristoneura fumiferana). Les périodes épidémiques ont été identifiées à l'aide d'une interprétation multicritères prenant en compte l'indice de croissance, le pourcentage d'arbres affectés ainsi qu'un algorithme de somme cumulée (CUSUM chart). Les données ont été cartographiées et soumises à un test d'autocorrélation spatiale (global et local). Nous avons ainsi identifié deux épidémies au cours du XXe siècle qui présentent une emprise significative sur le domaine de la pessière mousses. Parmi ces deux épidémies, la première a émergé dans la zone en 1904 pour atteindre un maximum autour de 1914 et semble avoir progressé du sud vers le nord, appuyant ainsi l'hypothèse d'un débordement des épidémies en provenance des sapinières plus au sud. La deuxième quant à elle présente une emprise plus importante ainsi qu'une structure spatiale plus marquée, notamment à l'échelle régionale. De plus, les premières réductions de croissances attribuées à la tordeuse des bourgeons de l'épinette ont été enregistrées au nord-est de la zone ce qui suppose une dynamique d'émergence propre à la pessière à mousses pour cette épidémie. Enfin, la différence d'impact enregistrée entre les deux épidémies suggère un déplacement vers le nord de la zone propice au développement des épidémies, et donc une plus grande susceptibilité de la pessière à mousses.

La réintroduction du bar rayé dans l'estuaire du Saint-Laurent, suite à son extinction en 1966, soulève des questionnements et requiert l'acquisition de connaissances concernant la population. Entre autres, l'identification des habitats essentiels chez tous les stades de vie du bar rayé est une priorité. Cette étude vise à décrire les comportements migratoires des individus larvaires et juvéniles de bars rayés de l'estuaire du Saint-Laurent en utilisant la chimie des otolithes. Dans le but de cibler d'éventuels habitats essentiels, 118 bars rayés juvéniles (0+ et 1+ an) furent capturés dans le Saint-Laurent en 2011 et 2012. Les variations dans la composition chimique d'un tracé passant du coeur à la marge des otolithes furent analysées par spectrométrie de masse couplée à un plasma inductif avec ablation au laser (LA-ICP-MS). Les signaux élémentaires du noyau de l'otolithe ont aussi été analysés afin de définir une signature représentative de leur lieu de naissance. Trois comportements (contingents) migratoires récurrents (résident en eau douce, migrant oligohalin exploitant des eaux de 2 à 14 de salinité et migrant mésohalin exploitant des eaux de 11 à > 18 de salinité) furent identifiés par l'utilisation de l'analyse à fenêtre mobile (split-moving window). L'occupation des habitats d'eau douce par tous les contingents montre leur importance dans le développement des bars. Chez les deux cohortes, l'initiation de la migration s'est faite approximativement au milieu de la saison de croissance et, suivant l'atteinte des milieux oligohalins et mésohalins, les retours vers l'eau douce ont été peu fréquents. La classification des empreintes élémentaires du coeur de l'otolithe laisse croire qu'au moins deux sites de reproduction coexistent dans le Saint-Laurent. Un site situé en eau douce et l'autre ayant une signature élémentaire oligohaline. La spatialisation des comportements migratoires chez les juvéniles de bar rayé du Saint-Laurent cible les zones d'eau douce comme des habitats essentiels potentiels des jeunes bars rayés, en plus des zones oligohalines déjà identifiées (anse Sainte-Anne, La Pocatière). Cette étude augmente la compréhension de la dynamique de rétablissement et de colonisation de la nouvelle population de bar rayé. Le processus en cours dans le Saint-Laurent est un exemple probant de colonisation d'un milieu par une nouvelle espèce; il apporte une connaissance supplémentaire du point de vue écologique et évolutif. Les informations acquises soulignent aussi le haut niveau de plasticité du comportement migratoire du bar rayé, une contribution majeure à sa capacité de colonisation et d'adaptation à un nouvel environnement.

L'augmentation rapide de l'apparition de résistances contre les antibiotiques utilisés chez l'humain dans le traitement des infections bactériennes est une menace grave pour la santé de la population. Ces résistances nuisent à l'efficacité des traitements ce qui a pour effet d'aggraver les symptômes et d'augmenter les risques de mortalité associés à ces infections. Seulement deux nouvelles classes d'antibiotiques ont vu le jour au cours des 50 dernières années laissant présager que cette situation problématique continuera d'évoluer dans les années à venir. Il est urgent d'explorer différentes stratégies potentielles qui pourraient mener à la découverte de nouvelles classes d'antibiotiques. En ce sens, l'étude des metabolites secondaires issus des plantes constitue une stratégie intéressante puisque cette source a jusqu'à maintenant été peu exploitée et ce, malgré l'intensive utilisation des plantes pour traiter les infections en médecine traditionnelle de nombreuses régions du monde. En Amérique, les peuples autochtones utilisaient les bourgeons de Populus bolsomifera pour préparer différents remèdes à appliquer sur les coupures, les brûlures ou d'autres blessures prédisposant aux infections. Cette utilisation traditionnelle a incité le Laboratoire d'Analyse et de Séparation des Essences Végétales (LASEVE) à évaluer le potentiel de cette matrice végétale à inhiber la croissance bactérienne. Dans le cadre de cette étude, l'extrait de bourgeons de P. bolsamifero a montré un excellent potentiel antibactérien avec une concentration minimale inhibitrice (CMI) face à Stophylococcus oureus de 12,5 jig/ml. Cette thèse présente le fractionnement bioguidé par l'activité antibactérienne ainsi que les travaux accomplis concernant l'isolement et la caractérisation des composés présents dans les fractions actives obtenues. De plus, l'activité antibactérienne in vitro des composés isolés a été évaluée contre S. oureus et plusieurs souches de S. oureus résistantes à la méticilline (SARM). Les travaux effectués sur une première fraction active ont d'abord mené à l'isolement et la caractérisation de trois dihydrochalcones substituées par un groupement hydroxycinnamyle. Ces trois nouveaux produits naturels ont été nommés balsacones A, B et C et l'évaluation de leur activité antibactérienne a permis de démontrer que ces trois composés inhibaient efficacement la croissance de 5. oureus avec des CMI variant entre 3,1 et 6,3 u.M après 6 h d'incubation. Les travaux d'isolement menés sur une seconde fraction active ayant mené à l'identification de 6 nouvelles balsacones (D-l) sont ensuite présentés. Ces nouvelles balsacones sont aussi constituées de dihydrochalcones substituées par une unité hydroxycinnamyle cyclisée avec un des groupements phénoliques des dihydrochalcones formant un hétérocycle pyrannique. L'absence d'activité chiroptique malgré la présence de stéréocentres sur l'hétérocycle pyrannique a conduit à la conclusion que les balsacones D-l étaient racémiques. Leur purification par HPLC en utilisant un support chiral a donc été entreprise ce qui a permis d'obtenir les paires d'énantiomères (-) et (+) pour chacun des mélanges racémiques. La configuration absolue des énantiomères a pu être déterminée grâce à des analyses de diffraction de rayon X sur la (-)-balsacone D ainsi que par la comparaison des spectres de dichrofeme circulaire expérimentaux à des spectres calculés à partir de fondements théoriques. L'activité antibactérienne des énantiomères purifiés a été évaluée contre S. oureus. La (-)-balsacone D et la (+)- balsacone D étaient les composés les plus actifs avec des CMI de 6.25 jaM dans les deux cas. Des travaux d'isolement plus approfondis ont ensuite conduit à l'identification des balsacones J et K. Ces deux nouveaux composés possèdent une structure inusitée hybride entre des dihydrochalcones et le cinnamate d'hydroxycinnamyle. Il s'est avéré que les balsacones J et K étaient aussi des composés racémiques et leur purification par HPLC en utilisant un support chiral a été effectuée. La configuration absolue des paires d'énantioméres obtenues n'a malheureusement pas pu être déterminée dans le cadre de cette thèse, mais des travaux sont toujours en cours afin d'y parvenir. Les mésanges racémiques des balsacones J et K ainsi que les paires d'énantioméres obtenues à partir de ces deux mélanges ont montré des activités antibactériennes modérées avec des CMI variant entre 25 et 50 uM. La poursuite des travaux d'isolement sur les fractions actives obtenues de l'extrait de P. balsamifera ont ensuite permis d'identifier les balsacones L, M, N et 0 ainsi que l'iryantherin-D. Ces cinq composés possédaient des structures similaires à celles des balsacones D-l sur lesquelles une unité hydroxycinnamyle supplémentaire était présente. La nature racémique de ces cinq composés a encore une fois rendu nécessaire la mise au point de méthodes de séparation par HPLC en utilisant un support chiral. La configuration absolue des paires d'énantioméres obtenues a été déterminée grâce à des analyses de diffraction de rayon X et en utilisant des spectres de dichroÉme circulaire calculés à partir de la théorie de la fonctionnelle de la densité. La (±)-balsacone N ainsi que les deux énantiomères (+) et (-) ont montré une activité antibactérienne marquée avec des CMI respectives de 3,13, 3,13 et 1,56 uM. L'isolement et la caractérisation des balsacones P-W complètent la description des travaux d'isolement effectués dans le cadre de cette thèse. La balsacone P était un isomère structural de la balsacone L dont l'hétérocycle pyrannique avait été formé par une fonction phénolique différente de l'unité dihydrochalcone. La balsacone Q s'est avérée être l'iryantherin-D sur laquelle un groupement hydroxycinnamyle supplémentaire était présent. La structure des balsacones R-W était pour leur part caractérisée par la présence de deux hétérocycles pyranniques fusionnés sur le même cycle aromatique d'une unité dihydrochalcone. Les balsacones P-W ont aussi été obtenues sous la forme de mélanges racémiques. La purification chirale des balsacones T-W a pu être effectuée, mais la détermination de la configuration absolue des énantiomères obtenus n'a pu être complétée dans le cadre de cette thèse. L'évaluation de l'activité antibactérienne des mélanges racémiques a permis de montrer que les balsacones Q et R étaient actives avec des CMI de 6.25 uM dans les deux cas. Cette thèse se conclut par la présentation des résultats d'activité antibactérienne in vitro sur dix souches de SARM isolées en clinique. Ces résultats ont permis de montrer le fort potentiel antibactérien des balsacones C, D, E, L, N, O, P, R et S, dont l'activité antibactérienne contre les souches de SARM était similaire à celle observée contre S. oureus sensible (CMI variant entre 0.78 uM et 6.25 uM). Ces résultats ont finalement permis d'émettre certaines hypothèses quant aux relations entre la structure des balsacones et leur activité antibactérienne.

L'objectif de cette étude était de vérifier si l'enfouissement de la tige lors de l'établissement d'une plantation favorise un développement plus précoce du système racinaire adventif chez l'épinette noire. Il visait également à vérifier si ce développement plus rapide des racines adventives permet une croissance plus élevée et une réduction du stress hydrique. Trois méthodes de mise en terre ont été comparées quant à leurs effets sur les paramètres de croissance, soit la méthode enfouie, pré-enfouie et standard. Dans la méthode standard, les semis sont plantés de façon à ce que le niveau du collet, c'est-à-dire l'interface entre la tige et la partie racinaire, se retrouve au niveau du sol. Dans la méthode enfouie, les semis ont été plantés de façon à ce qu'une partie de la tige se retrouve sous le niveau du sol au moment de la mise en terre en forêt alors que dans la méthode pré-enfouie, la tige des semis avait été préalablement enfouie dans le substrat lors de la culture en serre. Deux types de substrats liés au microsite de plantation ont également été étudiés, soit le substrat minéral et organique. Un échantillonnage d'épinettes noires provenant d'une plantation expérimentale dans le secteur de Chapais, près de Chibougamau, a été réalisé après 10 et 15 années de croissance. Les paramètres mesurés étaient la taille de la tige et la croissance aérienne, le développement du système racinaire, la capacité photosynthétique et le statut hydrique. Un développement plus important du système racinaire adventif par rapport au système racinaire initial a été observé chez les plants enfouis et pré-enfouis. Toutefois, la méthode de mise en terre n'a pas influencé la croissance aérienne de l'épinette noire. Le statut hydrique et la capacité de photosynthèse n'ont également pas été influencés par la méthode de mise en terre. Par conséquent, bien que l'enfouissement du collet ait modifié le développement du système racinaire, cela n'a pas favorisé le statut hydrique, la capacité photosynthétique ni la croissance de l'épinette noire en plantation. Bien que l'enfouissement du collet et la modification de la structure du système racinaire qui en a résulté n'ait pas favorisé la croissance aérienne, il n'a également eu aucun effet nuisible sur les épinettes.

The aim of the study was to qualify and quantify non-structural carbohydrates (NSC) in stems of black spruce (Picea mariana (Mill.) B.S.P) seedlings. The effects of temperatures and water deficit on the seasonal NSC amount within the stem were also investigated. Weekly secondary growth observations of the stem was correlated to the sugars variations in order to define the most important sugars involved in wood formation in different environmental conditions (water deficit and warmer temperatures). The carbohydrates found in cambium and xylem were mainly composed of sucrose, pinitol, glucose, fructose, raffinose and starch. Water deficit decreased sucrose, while raffinose rose. Temperature had no effect on carbohydrates but amplified the effect of water deficit. Sucrose, pinitol and raffinose were correlated to cambium activity and xylem development, but changes in those carbohydrates quantities only had a little effect on cell development in the stem.

Les plantes de la forêt boréale ont été longtemps utilisées par les Amérindiens pour traiter diverses infections virales et bactériennes. Cependant, peu d'études ont été réalisées dans le but d'évaluer leur activité biologique, notamment l'activité infectieuse. Le principal objectif de ce projet de recherche était de confirmer l'activité anti virale de plusieurs plantes utilisées par les Amérindiens. Pour atteindre cet objectif, nous avons : (i) développé une méthode pour évaluer l'activité anti virale contre les virus de 1'influenza de type A et l'herpès simplex de type 1, (ii) sélectionné des plantes utilisées en médecine traditionnelle amérindienne, (iii) évalué leur activité in vitro et (iv) déterminé l'effet des extraits à différents stades de l'infection. Nous avons sélectionné cinq plantes utilisées pour traiter des infections potentiellement virales comme le rhume ou la grippe : Achillea millefolium L., Cornus canadensis L., Trillium erectum L., Plantago major L., et Trifolium repens L.. Ces plantes ont été récoltées et extraites selon des méthodes similaires à celles utilisées par les Amérindiens, comme la décoction et l'infusion. L'activité antivirale a été évaluée à différents stades de l'infection soient 1'adsorption des virus par les cellules hôtes et la replication des virus. L'action directe des extraits sur les virus a également été testée. Finalement, la cytotoxicité des extraits a été déterminée sur des fibroblastes de peau humaine en culture. Les résultats ont montré que la plupart des extraits possédaient une activité modérée contre Y influenza. La plante ayant obtenue la meilleure activité est Cornus canadensis avec une inhibition de 16 à 96% (selon le moment de l'infection) à une concentration de 100|Lig/ml. D'autre part, cette plante a également été trouvée fortement active contre le virus de l'herpès simplex de type 1. Les extraits de feuilles ont non seulement une activité antivirale directe sur le virus (IC50 =11 |ig/ml) mais inhibent aussi sa replication (IC50 = 44 |ug/ml). L'ensemble des résultats obtenus in vitro confirme l'activité antivirale contre le virus de 1'influenza de plusieurs plantes utilisées en médecine traditionnelle amérindienne et montre pour la première fois une activité contre le virus de l'herpès simplex type 1.