L’objectif de cette étude était de caractériser l’impact d’une épidémie d’arpenteuse de la pruche dans la sapinière à bouleau blanc, sur la communauté de coléoptères saproxyliques primaires. Pour ce faire, nous avons dans un premier temps comparé différentes approches afin de déterminer laquelle d’entre-elles pouvait facilement et efficacement estimer l’état de défoliation des arbres affectés par l’arpenteuse de la pruche. Par la suite, la réponse hâtive des coléoptères phloéo- et xylophages a été évaluée à l’aide de pièges à impacts multidirectionnels, de pièges à impact fixés aux troncs et de cages d’émergence. Les résultats montrent qu’une méthode d’estimation globale de la cime supérieure est optimale pour déterminer l’état de défoliation du sapin baumier suite au passage de l’arpenteuse de la pruche. Ils montrent aussi qu’un changement dans l’assemblage des coléoptères est survenu seulement en 2014 et dans les peuplements les plus défoliés. Un assemblage caractérisé par des espèces polyphages souvent associées aux forêts non-perturbées s’est remanié en une prédominance d’un xylomycétophage consommateur de conifère mourant: le scolyte birayé. Seul ce scolyte a été positivement associé avec la hausse de défoliation et de mortalité du sapin baumier mais aussi de la présence de coupes de récupération à proximité des parcelles étudiées. Les résultats ont également montré une réponse dichotomique du scolyte montrant une colonisation massive seulement au moment où les sapins atteignaient 95% de défoliation. Enfin, les pièges à impact se sont avérés utiles pour détecter les variations de fréquence de visite de peuplements et d’arbres le long du gradient de défoliation. Le scolyte birayé est donc le premier et presque le seul saproxylique à engager le processus de décomposition des arbres post-arpenteuse de la pruche deux années après la détection de l’épidémie. Par ailleurs, cette colonisation risque d’entraîner des désagréments car son symbionte fongique noircit les galeries creusées partout dans l’aubier des arbres infestés. / The aim of this study was to characterise the impact of a hemlock looper outbreak, in the balsam fir-white birch forest, on the community of primary saproxylic beetles. To this end, we first compared different approaches in order to determine which of them could profile easily and efficiently the defoliation status of the trees affected by the hemlock looper. Then, the early response of the phloeo- and xylophagous beetles was assessed with flight-interception multidirectional and trunk-window traps along with emergence cages. Results show that an upper crown overall estimation method is optimal to determine the defoliation status of the balsam fir following hemlock looper. They as well show that a change in the beetle assemblage occurred only in 2014 and in the most defoliated stands. An assemblage characterised by polyphagous species often associated to undisturbed forests shifted to the predominance of a xylomycetophagous and dying conifer feeder: the striped ambrosia beetle. This scolytid alone was positively associated with the increase of defoliation and death of balsam firs but also with the presence of salvage logging nearby the study plots. Results have then showed a dichotomic response of the beetle, thus exhibiting massive colonization only when fir trees reached 95% of defoliation. At last, the flight-interception traps were found to be useful to detect variations in beetle visit frequencies of stands and trees along the defoliation gradient. The striped ambrosia beetle is therefore the first and almost the only saproxylic to initiate the decomposition process of post-hemlock looper firs trees two years after the detection of the outbreak. However, this colonization may raise concerns because its fungal symbiont stains the galleries throughout the sapwood of infested trees.

Les interventions sylvicoles peuvent être un facteur déterminant dans le développement de la régénération des espèces forestières, telles le sapin baumier et l'épinette noire. Leur réaction dépendra toutefois des caractéristiques des semis et du type de coupe effectuée. Notre étude prend en compte quatre types de coupes et examine l’effet de la taille et de la vigueur des semis sur leur réaction de croissance en hauteur et en diamètre. Cinq ans après les interventions, les résultats montrent que le sapin baumier est une espèce qui réagit très bien à l'ouverture de la canopée, alors que l'épinette noire a un processus légèrement plus lent dans les premières années. Les réactions sont en lien direct avec les caractéristiques des semis et l’intensité de la coupe. / Silvicultural interventions can be a determining factor for the development of the regeneration of forest species, such as balsam fir and black spruce. Their reaction will depend however on seedlings characteristics and the type of cutting. Our study takes into account four types of cutting and examines the effect of seedling size and vigor on their growth response in height and diameter. Five years after the interventions, results show that balsam fir responds very well to the opening of the canopy, while black spruce has a slightly slower response in the first years. The responses are in direct link with seedlings characteristics and the intensity of cuttings.

La qualité nutritive et allélochimique de la plante hôte joue un rôle déterminant dans la dynamique des populations des défoliateurs forestiers. La tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana (Clem.)) (Lepidoptera : Tortricidae) (TBE) est un lépidoptère considéré comme le plus important ravageur des forêts d’Amérique du Nord et attaque principalement le sapin baumier (Abies balsamea (L.)) et l’épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss). Le feuillage de ces essences hôtes contient des composés polyphénoliques (les tannins) lesquels sont souvent rapportés dans la littérature comme composés chimiques utilisés par les plantes pour limiter les impacts des espèces herbivores. Certains traitements sylvicoles comme les éclaircies sont parmi un ensemble de facteurs aptes à influencer la composition polyphénolique des essences ligneuses. Ainsi, l’éclaircie dans de jeunes peuplements de sapins baumiers a déjà été reliée à des baisses en contenu de tannins et des hausses en azote foliaire un an après le traitement. De plus, lors d’une étude sur le terrain, les effets à court terme de l’éclaircie sur ces composés chimiques ont été corrélés à des augmentations de survie larvaire et de vitesse de développement chez la tordeuse des bourgeons de l’épinette. Toutefois, la relation de cause à effet entre les effets de l’éclaircie sur la chimie de l’essence hôte et les performances de l’insecte reste à être établie. Dans la présente étude, l’impact des variations en tannins et azote foliaire induites par l’éclaircie sur la survie, le développement, la croissance et l’utilisation de la nourriture par les larves de TBE a été étudié à l’aide d’extraits polyphénoliques purifiés et de diverses sources d’azote incorporés à diverses concentrations dans une nourriture artificielle. Les résultats de cette étude supportent l’hypothèse que les variations polyphénoliques et azotées foliaires, induites par l’éclaircie des jeunes peuplements de sapin baumier, sont responsables des effets positifs à court terme de ce traitement sur la survie et le développement de l’insecte de même que sur les augmentations de défoliation observées suite au traitement. Des expériences sur l’utilisation de la nourriture par la TBE en fonction des contenus en tannins de sa nourriture ont aussi été menées à l’aide de tannins extraits et purifiés de feuillage de sapin baumier et incorporés à diverses concentrations dans une nourriture artificielle. Ces travaux visaient à documenter le degré de plasticité de l’insecte en terme de processus d’utilisation de nourriture face aux variations en contenus polyphénoliques de sa nourriture. Des travaux similaires ont été conduits à l’aide de tannins extraits de feuillage d’épinette blanche. Dans le cas du sapin baumier, les résultats montrent que l’insecte possède une panoplie de mécanismes de compensation dans ces processus alimentaires pour limiter les impacts des tannins. Toutefois, des effets négatifs sur les performances de l’insecte sont détectés à mesure que les contenus en tannins de sapin baumier augmentent dans le substrat alimentaire. En ce qui concerne l’épinette blanche, l’insecte possède aussi une panoplie de mécanismes de compensation. Contrairement au sapin baumier, l’épinette blanche semble contenir un niveau optimal de tannins dans son feuillage au delà duquel la plante n’obtient pas de gain supplémentaire en terme d’effets létaux sur l’insecte. Une expérience a aussi été conduite sur le système d’interaction Tannins d’épinette blanche - Bacillus thuringiensis var. kurstaki (Btk) – TBE à l’aide d’extraits polyphénoliques de feuillage et de toxines de Btk incorporés seuls et/ou en combinaison à diverses concentrations dans un substrat alimentaire artificiel. Les résultats de ces travaux ont montré qu’individuellement ces deux types de composés (tannins et Btk) ont de sérieux effets délétères sur l’insecte. Cependant, lorsqu’ils sont présents ensemble dans la nourriture, ces derniers ont des effets antagonistes mutuels réduisant ainsi leurs effets létaux respectifs envers l’insecte. / Host plant nutritive and allelochemical characteristics are important factors of forest insect defoliator population dynamics. The spruce budworm (Choristoneura fumiferana (Clem.)) (Lepidoptera : Tortricidae) is one of the most important lepidopteran forest pests of North America attacking especially balsam fir (Abies balsamea (L.)) and white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) trees, two host tree species that contains polyphelonics which are believed to act as defensive chemicals against herbivores. Certain sylvicultural treatments such as stand thinning are among the variables that affect host tree foliar polyphenolics. Stand thinning of young balsam fir tree stands is known to decrease, the year following the treatment, host content in foliar tannin and to increase foliar nitrogen. These short term changes in host chemistry have already been related shown to increases in spruce budworm larval survival and development rates in field studies. However, the cause-effect relationship remains to be established. In the current study, effects of variations in balsam fir foliar tannin and nitrogen related to stand thinning were investigated on spruce budworm survival, growth, development and food utilization using purified tannins from host tree foliage and various sources of proteins incorporated into artificial diet. Results from this study support the hypothesis that changes in host tree tannin and nitrogen following thinning of young balsam fir stands are responsible for increases budworm survival and defoliation. Food utilization studies were also conducted using balsam fir foliage purified tannin extract incorporated into artificial diet in order to document the level of tolerance and plasticity of budworm larvae to foliar polyphenolic variations. Similar studies were conducted using white spruce foliage. In the case of balsam fir foliar tannins, it appears that the spruce budworm is negatively affected by these compounds as their concentration increases in host trees. The insect exhibited various types of compensatory feeding mechanisms that allowed it to partially deal with both balsam fir and white spruce tannins. Contrary to balsam fir, white spruce trees appear to contain an optimal amount of tannins above which the host tree does not produce any more gain more deleterious effect on the insect. An additional study that investigated the system of interactions white spruce tree tannin - Bacillus thuringiensis var. kurstaki (Btk) - spruce budworm was conducted using artificial diet supplemented with various concentrations of tannin and Btk purified toxin. Results indicate that alone in the diet, tannin and Btk toxin have deleterious effects on spruce budworm larvae. However, when these compounds are both present in the diet they antagonize each other such that their respective potency against the insect is reduced.

Des modèles empiriques ont été développés pour prédire la transpiration de quatre peuplements de sapin baumier (Abies balsamea L.) de la forêt Montmorency, Québec, à partir de mesures heat pulse velocity (HPV) et de mesures dans une chambre ventilée. La réponse à la blessure due à l'installation de la sonde HPV dans l'arbre expliquait 16% de la variabilité des mesures HPV dans le peuplement testé. Un facteur de correction polynomial est proposé pour l'atténuation du signal HPV dans le sapin baumier. Les taux de transpiration des quatre peuplements étaient tous significativement différents. Les coefficients d'atténuation des effets hydrologiques de la coupe (Ca) ont été calculés et des relations ont été ajustées en fonction de propriétés des peuplements. Les Ca étaient hautement corrélés avec l'âge, la hauteur et en particulier avec la surface terrière. La fonction de Ca indique qu'une récupération hydrologique de 50% est atteinte 16 ans après la coupe. Les valeurs estimées de Ca basés sur la transpiration étaient similaires à celles obtenues à partir des mesures de fonte de la neige pour les peuplements de 2, 12 et 22 ans.

La structure phylogéographique et l’histoire postglaciaire du sapin baumier (Abies balsamea), ont été étudiées en utilisant l’ADN mitochondrial (ADNmt) et l’ADN chloroplastique (ADNcp). La différenciation génétique entre populations est ainsi apparue importante pour l’ADNmt (dispersé par les graines) et pour l’ADNcp (dispersé par le pollen puis par les graines), impliquant donc un flux de gènes par le pollen plus restreint chez le sapin baumier que celui habituellement observé chez d’autres conifères boréaux. Cette faible dispersion du pollen est supposée due aux propriétés structurales et la faible production de pollen, mais aussi à la récurrence des épidémies de tordeuse du bourgeon de l’épinette limitant les efforts reproductifs du sapin baumier. Par ailleurs, les polymorphismes de l’ADNmt et de l’ADNcp sont apparus géographiquement structurés, mettant en évidence une concordance incomplète d’au moins cinq lignées chloroplastiques et cinq lignées mitochondriales, résultante des flux de gènes chloroplastiques en place depuis l’Holocène. Enfin, de nouvelles combinaisons de génomes cytoplasmiques ont été observées permettant la détection de plusieurs cas de capture de génome cytoplasmique. L’étude de l’étendue et de la direction de l’introgression cytoplasmique est utile pour comprendre la dynamique des zones hybrides entre espèces interfécondes. L’introgression cytoplasmique entre Abies lasiocarpa x Abies balsamea a été caractérisée en utilisant des marqueurs de l’ADNmt et de l’ADNcp. L’utilisation des données génétiques et paléobotaniques a permis de définir la dynamique de la zone hybride en évaluant la concordance entre les localisations actuelle et historique de la zone hybride. Les flux de gènes de l’ADNcp sont apparus plus importants que ceux de l’ADNmt et la distribution géographique des mitotypes était plus concordante avec la répartition des espèces. Ces évidences génétiques, en accord avec un modèle de zone hybride stable, ont été confirmées par la chronologie de colonisation postglaciaire dérivée de données fossiles publiées, contrastant avec les attendus d’un scénario de zone hybride mobile et les observations habituellement faites chez les conifères. Enfin, bien que les flux de gènes interspécifiques de l’ADNcp semblent principalement conditionnés par les vents d’ouest dominants, des facteurs non-neutres pourraient aussi jouer un rôle dans le maintien de cette zone hybride stable.

Les objectifs de cette étude étaient d’établir la succession d’espèces saproxyliques chez le sapin baumier (Abies balsamea [L.] Mill.), défolié par la tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana [Clemens]) et de déterminer le niveau seuil au-dessus duquel la colonisation survient massivement. Nous avons également déterminé l’influence du niveau de défoliation sur la préférence et la réussite de ponte du longicorne noir (Monochamus scutellatus [Say]), espèce connue pour causer des dommages considérables dans le bois. Les niveaux de défoliation étudiés étaient léger, modéré, sévère et totale. Afin de caractériser la communauté d’insectes visitant les arbres sélectionnés, des pièges à interception fixés au tronc ont été utilisés. Une quarantaine d’espèces ont visité davantage les arbres présentant une défoliation sévère et totale comparativement aux autres niveaux. Par les procédés d’écorçage et la mise en élevage, de sections de tronc, on a mis en évidence une succession d’espèces qui ont colonisé les arbres affaiblis, soit Serropalpus substriatus, Pityokteines sparsus, Monochamus scutellatus et Pissodes substriatus et les arbres morts, soit Sirex cyaneus et Trypodendron lineatum. Cette communauté d’insectes est connue pour former des galeries et transporter des champignons qui peuvent accélérer la dégradation du bois. Par conséquent, il était nécessaire de déterminer le niveau de défoliation auquel les insectes répondaient le plus. Nous avons déterminé qu’à partir de 90 % de défoliation globale de l’arbre, les insectes secondaires colonisaient massivement les sapins. Nous n’avons pas établi de lien entre la présence des insectes et les concentrations de monoterpènes contenu dans l’écorce des sapins. Des tests de choix ont révélé une préférence d’oviposition, par les femelles de longicorne noir, pour les arbres sévèrement défoliés, mais les cicatrices d’oviposition ont été retrouvées sur tous les niveaux de défoliation avec un nombre plus élevé sur les arbres de défoliation légère. L’installation de pièges à interception semble être un outil efficace afin de prédire les dommages au bois et ainsi fournir des recommandations pour les plans spéciaux de récupération.

Le bois est un matériau renouvelable et une source d'énergie importante dont les caractéristiques physiques et chimiques sont largement définies durant sa formation et plus spécifiquement à l'étape de déposition de la paroi cellulaire secondaire (DPCS). Comprendre les déterminants moléculaires régissant la DPCS améliorera nos connaissances de ce processus biologique et les stratégies d'amélioration génétique du bois. Les études d'associations génétiques ont identifié de nombreux gènes impliqués dans l'étape de DPCS chez l'espèce modèle d'arbre Populus trichocarpa. Ces études n'ont pas permis d'expliquer la plupart de l'héritabilité observé pour des traits phénotypiques en utilisant seulement les variations génétiques communes. Les variations génétiques rares caractérisées par leurs faibles fréquences dans les populations sont prometteuses pour expliquer une plus grande part de l'héritabilité manquante, surtout les variants avec un effet perturbateur sur les produits géniques. Le premier chapitre de cette thèse examine la littérature scientifique sur les dernières innovations technologiques et méthodologiques basée sur la génomique qui sont utilisées pour étudier les aspects moléculaires de la formation du bois. Les avancées dans les technologies de séquençage et l'assemblage de nouveaux génomes végétaux ont permis d'élargir la gamme d'organismes disponible pour l'étude de la formation du bois. L'étude des ARN non codants et des interactions épigénétiques est devenue une partie importante de la recherche sur la régulation de l'expression des gènes impliqués dans la formation du bois. La génétique des systèmes couplée à la théorie des réseaux a été utilisée pour intégrer plusieurs couches de données moléculaires afin d'étudier la formation du bois en tant que processus biologique complexe. En termes d'amélioration du bois, la sélection basée sur la génomique a produit des résultats prometteurs par rapport aux approches de sélection traditionnelles. Les technologies de criblage à haut débit et le reséquençage rentable de génomes complets permettent désormais d'identifier les variants génétiques rares dans une population. Cependant, ces variants rares doivent être identifiées avec confiance car ils peuvent facilement être confondus avec des erreurs de séquençage. Dans le deuxième chapitre, le reséquençage de génomes entiers de P. trichocarpa a été utilisé pour identifier les petites variations génétiques rares et communes présentes chez un grand nombre d'individu. Les variations génétiques caractérisées par deux logiciels d'identification de variants ont été comparées et strictement filtrées en fonction de leur qualité. Nous avons trouvé une grande diversité génomique chez P. trichocarpa, avec 8,5 millions de petites variations génétiques. Fait important, 377 000 variations non-synonymes (5 % du total) ont été découvertes. L'importance de la diversité génomique et le potentiel des variations génétiques défectueuses rares pour expliquer une part importante de la variabilité phénotypique de P. trichocarpa sont mis en évidence. Les variations perturbatrices de l'ADN codant peuvent mener à des produits géniques défectueux et être utilisées en sélection moléculaire. Dans le troisième chapitre, 58 variations génétiques perturbatrices ont été identifiées dans les gènes de DPCS chez P. trichocarpa. Des données transcriptomiques ont ensuite été utilisées pour examiner les patrons d'expression de ces gènes. Une différence d'expression significative a été observée entre les individus avec et sans variants perturbateurs pour 13% des transcrits de gènes dans lesquels des variants perturbateurs ont été trouvés. Chez les individus hétérozygotes, l'expression spécifique de l'allèle correspondant aux variants perturbateurs et à l'allèle de référence était significativement différente pour la moitié de nos observations et variait significativement entre génotypes, clones et environnements. Le potentiel de deux variants perturbateurs dans deux gènes d'hémicellulose a été évalué pour l'amélioration du bois. Ces résultats révèlent une régulation complexe de l'expression des gènes de DPCS possédant des variations perturbatrices et soulignent l'importance des influences environnementales sur l'expression des transcrits. Cette thèse démontre l'importance de la conception des études génomiques pour l'identification des variants génétiques rares. La régulation complexe de l'expression des gènes de DPCS associée à la présence de variants perturbateurs a aussi été mise en évidence. Récemment, le domaine de la génomique du bois a connu une évolution vers une approche de plus en plus holistique pour déchiffrer la formation du bois en tant que processus biologique complexe. Les connaissances qui en résulteront amélioreront davantage nos connaissances sur les déterminants moléculaires de la formation du bois et renforceront l'efficacité des stratégies d'amélioration des arbres. / Wood is an important renewable material and energy source whose physical and chemical characteristics are mainly determined during its formation, and specifically the secondary cell wall deposition (SCWD) step. Understanding the molecular determinants of the SCWD process is thus important to improve knowledge of this biological process and wood improvement strategies. Genomics studies in the form of genetic association studies identified many genes involved in the SCWD step in the tree model species Populus trichocarpa but failed to explain most of the observed heritability in phenotypic traits using common genetic variation only. Rare genetic variants characterized by their low frequency in populations hold potential to explain more of the missing heritability, especially those variants with a disruptive effect on gene products. The first chapter of this thesis review the research literature on the latest genomics-based technological and methodological innovations used to study the molecular aspects of wood formation. Summary of these advancements highlight how breakthroughs in sequencing technologies and the availability of additional assembled and functionally annotated plant genomes have broadened the scope of organisms for investigating the distinct wood formation patterns among seed plants. The study of non-coding RNAs and epigenetic interactions has become an important part of the research on the expression regulation of genes implicated in wood formation. Systems genetics coupled with network graph theory have been used to integrate multiple layers of molecular data to study wood formation as a complex biological process. In terms of wood improvement, genomics-enabled breeding has produced similar or even better results compared to traditional selection approaches. High-throughput technologies and cost-efficient resequencing of complete genomes have enabled the identification of every genetic variation along genomes, and it is now possible to identify rare genetic variants in a population sample. Rare genetic variants, however, must be identified with high confidence, as they can easily be confounded with sequencing errors. In the second chapter, whole genome resequencing of Populus trichocarpa were used to identify rare and common small genetic variants across individual genomes. The genetic variations identified by two variant calling software were compared and filtered using strict quality criteria. Based on the variants identified by both variant callers, we found high genomic diversity in P. trichocarpa germplasm, with 8.5 million small genetic variants. Importantly, 377k non-synonymous variants (5% of the total) were uncovered. The importance of genomic diversity and the potential of rare defective genetic variants in explaining a significant portion of P. trichocarpa's phenotypic variability in association genetics are highlighted. Disruptive variants within coding DNA predictably leads to defective gene products and may be targets for molecular breeding. In the third chapter, 58 disruptive genetic variants were identified in P. trichcocarpa's SCWD genes, using the genetic variants recovered in Chapter 2. Two transcriptomic datasets were then used to examine the expression patterns of these genes. Transcript expression differed significantly between individuals with disruptive variants and those without in 13% of gene transcripts in which disruptive variants were found. In heterozygous individuals, the allele-specific expression of disruptive variants and the reference allele was significantly different in approximately half of our observations and varied significantly between genotypes, clonemates and environments. The potential of two disruptive variants in two hemicellulose genes, GUX and GT8D2, was also evaluated for wood improvement. Overall, these results show complex expression regulation of SCWD genes with disruptive variants and highlight the importance of environmental influences on transcript expression. This thesis demonstrates the importance of study design for the proper identification of rare genetic variants. In addition, the complex regulation of SCWD gene expression associated with the presence of disruptive variants have been highlighted. Over the past five years, the field of wood genomics has seen a shift to an increasingly holistic approach to help decipher wood formation as a complex biological process. The resulting knowledge will further improve our knowledge about the molecular determinants of wood formation and enhance the efficiency of tree breeding strategies.

Le plus grand défi qui se pose pour les générations actuelles et futures est celui des changements climatiques. Les impacts se feront sentir pour les humains, les sociétés, mais aussi pour les écosystèmes. Ces changements climatiques entrainent déjà des modifications de la faune et la flore des écosystèmes autour du globe et il est accepté que les régions du Nord subiront les modifications les plus drastiques de leurs conditions menaçant ainsi les ressources naturelles qu'elles renferment. De nombreux secrets et les connaissances associées pourraient donc disparaitre avec les changements climatiques. Les plantes et les lichens produisent toute une kyrielle de molécules jouant divers rôles dans leur croissance, leur survie, leur reproduction, leur communication, etc. Un nombre considérable de ces produits naturels issus de végétaux sont d'ailleurs utilisés en pharmaceutique, en cosméceutique, en cosmétique, en parfumerie, en alimentation, etc. Les organismes produisent des métabolites en réponse aux stress qu'ils subissent et ces stress sont très différents dans la nordicité en comparaison des autres écosystèmes de la planète ce qui peut avoir un impact sur la composition moléculaire des végétaux et des autres organismes qui s'y trouvent. Le métabolome de végétaux issus de la nordicité a été étudié, en analysant les huiles essentielles de Rhododendron groenlandicum, Rhododendron subarcticum et Myrica gale, ainsi que la fraction volatile de Betula glandulosa par chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse. Les huiles essentielles ont été comparées à des huiles essentielles des mêmes espèces ne provenant pas de la nordicité. Pour Betula glandulosa, il s'agissait de la première investigation de sa fraction volatile. Les huiles essentielles des deux Rhododendron ont également été évaluées pour diverses activités biologiques. Aussi, l'impact de la nordicité a été évalué en développant une méthodologie permettant la comparaison de la composition en métabolites secondaires d'échantillons de lichens prélevés à différentes latitudes. / The biggest challenge for current and future generations is climate change. Impacts will be felt by humans and society but also by ecosystems. Climate change already modifies fauna and flora around the world and the most intense modifications of ecosystem conditions will take place in the northern regions. The natural resources found in northern regions have a great potential. Their ecosystems are still full of secrets, knowledge that could very well disappear with climate change. Plants and lichens produce a variety of molecules playing diverse roles in their growth, their survival, their reproduction, their communications, etc. and a great number of natural products from plants are used in pharmaceuticals, cosmeceuticals, cosmetics, perfumes, foods, etc. Organisms produce secondary metabolites in response to stresses they are enduring and those are very different in northern regions compared to ecosystems elsewhere, which certainly have an impact on molecular composition of plants and other organisms evolving there like lichens. Metabolome of some plants from Nunavik have been studied, by analysis of essential oils from Rhododendron groenlandicum, Rhododendron subarcticum and Myrica gale and of the volatile fraction of Betula glandulosa by gas chromatography-mass spectrometry. Those essential oils have been compared with essential oils from the same species growing outside Nunavik. The investigation of volatile fraction from Betula glandulosa was the first ever. Essential oils from both Rhododendron species have been submitted to biological activity assays. Also, the impact of latitude has been examined by developing a method allowing comparison of secondary metabolites in lichens collected over a gradient of latitudes.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / Dans les forêts mixtes tempérées, les coupes forestières du passé ont occasionné un manque en régénération d'essences compagnes souhaitées, généralement des conifères, de même que la raréfaction de certaines essences qui croissent lentement, telles que l'épinette rouge (Picea rubens Sarg.) et le thuya occidental (Thuja occidentalis L.). De précédentes études ont démontré qu'il existe un fort lien d'association entre les débris ligneux et la régénération de ces essences. De plus, la récolte communément hâtive du sapin baumier, dont les propriétés permettent de générer des débris ligneux sur une base régulière, pourrait diminuer le potentiel de substrats d'établissement adéquats pour certaines essences. De ce fait, si le rôle du sapin s'avère si important, une réduction de son abondance pourrait entraîner des impacts négatifs sur les écosystèmes étudiés. Parmi les coupes partielles, le procédé de régénération de la coupe progressive irrégulière peut s'avérer un choix sylvicole judicieux pour préserver une quantité suffisante de débris ligneux. Ainsi, l'utilisation de ce type de coupe pourrait constituer une solution prometteuse permettant de favoriser la régénération des essences principales de la forêt mixte tempérée, soit le sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.), l'érable rouge (Acer rubrum L.) et le bouleau jaune (Betula alleghaniensis), puis assurer la pérennité de celles en raréfaction. Le présent mémoire a pour objectif principal de déterminer si les différentes caractéristiques associées aux débris ligneux au sol, en particulier, ceux de sapin baumier, affectent l'abondance de la régénération de l'épinette rouge, du thuya occidental, du sapin baumier, de l'érable rouge et du bouleau jaune en forêt mixte tempérée. Plus spécifiquement, l'effet du substrat d'établissement, du stade de décomposition et de l'essence des débris ligneux sur leur régénération a été évalué en absence de coupe et en conditions traitées par coupe progressive irrégulière. Cela a permis de documenter l'influence de la coupe partielle sur le processus de régénération de ces essences et la dynamique du bois mort. Les résultats en absence de coupe suggèrent que les débris ligneux de bouleau possédant un stade de décomposition avancé constituent, comparativement à ceux de sapin baumier, un substrat plus favorable pour les semis d'épinette rouge et de sapin baumier de la forêt mixte tempérée. Les propriétés physiques et chimiques qu'ils possèdent pourraient potentiellement expliquer ces résultats. De plus, sous les conditions créées par une coupe progressive irrégulière avec un niveau de prélèvement modéré de 40 %, nous avons observé des tendances similaires pour les semis d'érable rouge et de bouleau jaune. Nos résultats mettent en lumière l'importance d'assurer un apport constant en débris ligneux, tout en portant une attention particulière à ceux de bouleaux, dans l'optique d'un aménagement forestier durable. Les résultats de cette étude permettront d'améliorer les pratiques forestières en proposant des stratégies sylvicoles adaptées aux essences de la forêt mixte. / In temperate mixedwood forests, past forest harvesting has caused a lack of regeneration of desired companion species, generally conifers, as well as the decline of certain slow-growing species, such as red spruce (Picea rubens Sarg.) and northern white cedar (Thuja occidentalis L.). Previous studies have shown the strong association between coarse woody debris and the regeneration of several species. In addition, early harvesting of balsam fir, whose properties allow to produce coarse woody debris on a regular basis, could reduce the potential for suitable establishment substrates for certain species. Therefore, if the role of balsam fir the coarse woody debris tends to be important in the regeneration process of these species, a reduction of its abundance could lead to a negative impact on the ecosystems. Partial cuts such as irregular shelterwood can prove to be a wise silvicultural choice to preserve a sufficient amount of coarse woody debris. Thus, the use of this regeneration method could constitute a promising solution for promoting the regeneration of the main species such as balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill.), red maple (Acer rubrum L.) and yellow birch (Betula alleghaniensis), and ensure the sustainability of declining species. The main objective of this study was to determine whether the various characteristics associated to the coarse woody debris, in particular those of balsam fir, affect the abundance of the regeneration of red spruce, northern white cedar, balsam fir, red maple and yellow birch of the temperate mixedwood forest. More specifically, the effect on their regeneration of the establishment substrate, the decay stage and the species of coarse woody debris was evaluated in absence of cutting and under irregular shelterwood conditions. This made it possible to document the influence of partial cutting on the regeneration process of these species and on the deadwood dynamics. Results in uncut stands show that birch woody debris with advanced decay is a more favorable substrate for red spruce and balsam fir seedling germination of the temperate mixed forest compared to those of balsam fir woody debris. Their physical and chemical properties could potentially explain these results. Moreover, following irregular shelterwood cutting with a moderate level of 40% removal, the same patterns were observed for red maple and yellow birch seedlings. Our results highlight the importance of ensuring a constant supply of coarse woody debris, while paying a particular attention to those of birches, from the perspective of sustainable management. The results of this study will help to improve forestry practices by proposing silvicultural strategies adapted to the mixedwood forest species.

L’effet du climat sur la croissance de la végétation est depuis longtemps un fait acquis. Les changements climatiques globaux ont entrainé une augmentation des efforts de recherche sur l’impact de ces changements en milieux naturels, à la fois en termes de distribution et d’abondance des espèces, mais également à travers l’étude des rendements des espèces commerciales. La présente étude vise à déterminer, à travers l'utilisation de relevés dendrochronologiques, les effets de variables climatiques sur la croissance de l'épinette noire et du sapin baumier à l'échelle de la forêt boréale du Québec. Le but est d’identifier les principaux modificateurs climatiques responsables de la croissance des peuplements boréaux en fonction de leur âge et de leur localisation. Se focalisant sur un modèle non-linéaire des moindres carrés incorporant les modificateurs climatiques et un modificateur d’âge, la modélisation de la croissance en surface terrière en fonction de ces critères a permis de détecter des différences entre le sapin baumier et l’épinette noire. Les résultats montrent que les deux espèces réagissent surtout à la longueur de la saison de croissance et aux températures estivales maximales. L’épinette noire semble également plus sensible aux conditions de sécheresse. Les modèles basés sur l’âge ainsi que sur la localisation le long d’un gradient nord-sud révèlent quelques différences, notamment concernant la réaction plus prononcée des jeunes peuplements au climat, en particulier aux températures, tandis que les vieux peuplements sont sensibles au rayonnement solaire. L’étude démontre tout de même une relative indépendance de l’épinette vis-à-vis du gradient latitudinal, à l’inverse du sapin. Les résultats permettent de discuter des modifications de productivité de ces espèces liées à l’allongement de la saison de croissance (gain pour les deux essences) et aux températures croissantes en conjonction avec les précipitations (perte due à la sécheresse pour l’épinette), dans un contexte de changements climatiques. / Climate influence on plant growth is a long-known fact. Global changes have driven research efforts forward to assess their impact on natural ecosystems, both in terms of species distribution and abundance, but also through commercial species yield studies. This study aims at determining the effect of climatic variables on the growth of black spruce and balsam fir in the Eastern Canadian boreal forest, through the use of dendrochronological data. It will then be possible to identify the main climatic modifiers involved in the growth of boreal stands, depending on their age and location. Focusing on a nonlinear least squares model including climatic and age modifiers, basal area growth modelling detected differences between balsam fir and black spruce. The results indicate that both species respond primarily to the length of the growing season and to maximum summer temperatures. Black spruce also seems to be more sensitive to drought. Models based on age and location along a north-south gradient highlighted a few differences, particularly regarding the greater response of young stands to climate, specifically to temperatures, as well as the old stands response to solar radiations. Contrary to balsam fir, the results revealed a relative independence of black spruce to the latitudinal gradient. These results are discussed in a context of climate change, particularly in regards of the productivity of both species through the lengthening of the growing season (higher yield for both species) and the increasing temperatures in conjunction with changes in the rainfall patterns (lower yield due to possible droughts for spruce).