L'épinette blanche (Picea glauca [Moench] Voss) est l'une des essences les plus importantes pour l'industrie forestière au Canada et son bois est apprécié pour diverses utilisations. De nombreuses études nous permettent de prédire des pertes de la qualité du bois avec l'utilisation accrue d'arbres provenant de plantations et en raison d'une sélection génétique axée uniquement sur la croissance. L'amélioration génétique et la biologie moléculaire pourraient être appliquées pour sélectionner des arbres ayant un ensemble de propriétés plus désirables et ainsi neutraliser la perte de qualité du bois. L'objectif de cette thèse était de déterminer les paramètres génétiques essentiels à cette tâche, notamment, l'héritabilité et les corrélations des principales propriétés du bois chez l'épinette blanche. Dans la présente étude, des carottes de bois ont été récoltées de 375 arbres couvrant 25 familles issues de pollinisation libre et venant d'un test de provenance-descendances répété sur trois sites dans la province de Québec. Avec le système SilviScan des profils de haute résolution ont été obtenus de la moelle à l'écorce pour différentes propriétés du bois liées à la force mécanique (par exemple, la densité du bois et la rigidité) et à l'anatomie des cellules (dont l'épaisseur de la paroi et le diamètre cellulaire). Des analyses statistiques ont indiqué un contrôle génétique modéré à élevé pour les propriétés du bois, surtout dans le bois initial. Les valeurs d'héritabilité étaient généralement plus basses dans les cernes près de la moelle et dans le bois final. Il n'y a que le contrôle génétique de l'angle des microfibrilles (AMF) qui ne variait pas significativement entre les cernes. La plupart des corrélations génétiques et phénotypiques entre différentes propriétés étaient basses près de la moelle mais augmentaient avec l'âge et se stabilisaient au niveau du bois de transition. Les fortes corrélations observées entre le bois juvénile et le bois de transition permettent d'anticiper une sélection précoce efficace à l'âge cambial de 8 à 10. Nos observations indiquent un très bon potentiel pour la sélection précoce de l'AMF autour de l'âge 4 ; mais l'AMF est un critère de sélection peu pratique en raison de son coût élevé. En plus, la sélection directe des propriétés mécaniques serait limitée par un contrôle génétique faible à modéré. Notre étude montre qu'une approche efficace pour maîtriser ce problème est l'amélioration indirecte de la rigidité en effectuant une sélection par indice incluant la densité du bois et la longueur des carottes. Il semble aussi difficile d'améliorer simultanément les propriétés mécaniques du bois et les propriétés anatomiques des fibres liées à la fabrication des pâtes et papiers, en raison des corrélations fortement défavorables. Les résultats de cette thèse contribueront à rendre l'amélioration génétique des propriétés du bois plus accessible et plus efficace. Ils permettront à long terme de mieux valoriser les bois d'épinette blanche issus des plantations futures.

Le rôle et l'importance des micro-organismes telluriques (PGPR et champignons ECM) à favoriser la santé, la croissance et la nutrition de Picea glauca ont été étudiés sur stériles et résidus miniers fins riches en quartz-biotite de la mine d’or Sigma-Lamaque située dans la région de l'Abitibi au Canada. L’étude a été divisée en trois composantes. Premièrement, la structure des communautés de champignons ECM associés aux racines de Picea glauca a été analysée sur quatre sites différents à proximité du site minier. Deuxièmement, une expérience en laboratoire a été effectuée afin de sélectionner in vitro des champignons ECM prometteurs qui démontrent une excellente croissance sur résidus miniers. Troisièmement, une expérience en serre impliquant la croissance de semis de Picea glauca sur stériles et résidus miniers fins a été réalisée et la performance de différents traitements de champignons ECM et PGPR a été évaluée. Les résultats suggèrent que les champignons ECM et PGPR adaptés aux conditions du site jouent un rôle très important au niveau de la santé et de la croissance de Picea glauca sur résidus miniers riches en quartz-biotite. / The role and importance of soil microorganisms (PGPR and ECM fungi) in promoting the health, growth, and nutrition of Picea glauca were investigated on biotite-quartz-rich waste rocks and fine tailings of Sigma-Lamaque gold mine located in the Abitibi region of Canada. The study was divided into three components. Firstly, the community structure of ECM fungi associated with Picea glauca was analyzed on four locations near the mining site. Secondly, a laboratory experiment was conducted in order to in vitro select promising ECM fungi that were growing well on mine tailings. Thirdly, a glasshouse experiment involving the growth of Picea glauca seedlings on waste rocks and fine tailings was conducted and the performance of different treatments of ECM fungi and PGPR was evaluated. Results suggested that site-adapted ECM fungi and PGPR play a very important role in the health and growth of Picea glauca on biotite-quartz-rich waste rocks and fine tailings.

La tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana (Clems.)) est le principal défoliateur des forêts de conifères de l’Amérique du Nord. Récemment, des épinettes blanches (Picea glauca (Moench) Voss) naturellement résistantes à cet insecte ont été découvertes dans une plantation subissant une forte infestation de ce ravageur. Des analyses chimiques du feuillage ont révélé la présence de deux acétophénones, le picéol (4’-hydroxy-acetophenone) et le pungénol (3’, 4’-dihydroxy-acetophenone) chez ces épinettes résistantes. Les objectifs de cette étude étaient dans un premier temps de valider l’effet de ces deux molécules sur la survie des larves de la tordeuse selon plusieurs conditions d’élevage, et dans un deuxième temps de vérifier la compatibilité entre le picéol et le principal moyen de lutte utilisé au Québec contre ce ravageur, le Btk (Bacillus thuringiensisvar. kurstaki). Les larves de la tordeuse des bourgeons de l’épinette ont été élevées en laboratoire sur de la diète artificielle, et les composées acétophénones leur ont été administrés en solution ou en les mélangeant à la diète artificielle. Les résultats ont montré que l’absorption directe d’une dose ponctuelle de picéol et de pungénol ne provoque pas de mortalité chez les larves alors que la toxicité du picéol chez la tordeuse des bourgeons de l’épinette soumise à une exposition chronique du produit varie selon les conditions d’élevage. De plus, un effet antagoniste entre le picéol et le Btk a également été détecté au laboratoire. Cette recherche a permis de faire avancer la compréhension des interactions complexes entre les molécules de défense de l’épinette blanche et les conditions d’élevage en laboratoire. D’autres travaux en laboratoire et sur le terrain sont nécessaires afin de mieux comprendre le mode d’action de ces composés de défense et ainsi les utiliser à leur plein potentiel.

La niche écologique est souvent considérée comme étant une caractéristique propre à l’espèce ou à la population. Cependant, les individus d’une même espèce ne partagent généralement pas la même niche. Plusieurs études, portant principalement sur la diète alimentaire, ont déjà montré que certaines espèces dites généralistes sont en fait composées d’individus spécialistes n’utilisant qu’une portion de la niche globale de leur population. J’ai effectué une expérience visant à mesurer la spécialisation individuelle de la sélection des habitats chez le Bruant à gorge blanche (Zonotrichia albicollis; BRGB ou « bruants »), à la Forêt Montmorency, Québec. Des relevés par points d’écoute nous ont permis de confirmer que le BRGB fréquentait une vaste gamme d’habitats forestiers allant des parterres de coupe récents (< 1 an) aux peuplements matures feuillus et résineux riches et pauvres en lisières. Selon l’hypothèse de la spécialisation individuelle, les individus de cette espèce devraient être fidèles à un type précis de peuplement forestier. Des individus spécialistes devraient ainsi relocaliser leur territoire en cas de perturbation majeure, même si l’habitat suivant la perturbation demeure adéquat pour l’espèce. Nous avons comparé la fidélité interannuelle de bruants aux peuplements matures non soumis à des coupes forestières (sites témoins) à la fidélité aux peuplements matures soumis à des coupes totales effectuées durant l’hiver entre deux saisons de nidification (sites expérimentaux). Les sites expérimentaux étaient fréquentés par l’espèce dès les mois qui suivaient les coupes. Parmi les oiseaux retournés au site d’étude deux étés consécutifs, la fidélité au territoire des 14 mâles des sites expérimentaux était moins élevée que celle des 21 mâles des sites témoins (P = 0.01). La distance médiane de dispersion entre deux saisons de reproduction consécutives était deux fois plus élevée chez les mâles expérimentaux que chez les mâles témoins (P < 0.001). Aussi, plus leurs territoires originaux étaient coupés, plus les mâles des sites expérimentaux avaient tendance à s’éloigner de ceux-ci (P = 0.04). Bien que les nouveaux territoires des mâles expérimentaux étaient davantage coupés que leurs territoires originaux avant traitement (P = 0.02), leurs nouveaux territoires étaient tout de même moins coupés que l’emplacement de leurs territoires originaux après traitement (P = 0.04). Le gain en superficie non coupée dans les nouveaux territoires était correlé positivement avec la distance de dispersion des bruants expérimentaux (P = 0.03). Nous concluons que les BRGB n’utilisent individuellement qu’une partie de la niche écologique diversifiée de leur espèce. Il serait donc injustifié d’assumer que les individus d’une espèce ubiquiste sont versatiles et peu perturbés par les pratiques forestières en forêt boréale québécoise. / The ecological niche is often considered as a species or population property. However, conspecific individuals may sometimes use contrasting parts of their species’ niche. As shown by many studies dealing with individual diet, generalist species are often composed of individual specialists that use only a subset of their population’s niche. I did an experiment to measure individual specialization in habitat selection of White-throated Sparrows (Zonotrichia albicollis; WTSP; “sparrows”) at Forêt Montmorency, Quebec. Point counts showed that the WTSP used a large range of habitats, from clearcuts (< 1 year) to mature mixed and coniferous stands with and without edges. According to the individual specialization hypothesis, individual WTSP should be faithful to a particular type of forest stand. In case of major disturbance, specialized individuals should relocate their territories even if the habitat resulting from the disturbance is suitable for the species. We compared between-year fidelity of sparrows to mature stands not affected by forest harvest (control sites) vs. fidelity to mature stands clearcut during the winter between two breeding seasons (experimental sites). Experimental sites were used by the species from the first months following the clearcut. Among all birds that returned two consecutive summers to the study site, territory fidelity of the 14 males from experimental sites was lower then that of the 21 males from control sites (P = 0.01). Median between-year breeding dispersal distance of experimental males was twice as large as that of control males (P < 0.001). The more the original territory was clearcut, the farther experimental males dispersed (P = 0.04). Experimental males’ new territories were more clearcut than their old territories before treatment (P = 0.02). However, their new territories were less clearcut than the location of their old territories after treatment (P = 0.04). Gain in uncut habitat in new territories was positively correlated with between-year breeding dispersal distance of experimental males (P = 0.03). We conclude that WTSP individually use only a subset of their species’ wide ecological niche. Therefore, it seems unjustified to assume that individuals from a generalist species are versatile and barely disturbed by silvicultural treatments in Quebec’s boreal forests.

Ce travail de recherche avait comme principal objectif d'explorer les avantages, en termes économiques, de plantations d'épinettes blanches (Picea glauca [Moench] Voss) améliorées génétiquement selon des techniques de biotechnologie forestière. La biotechnologie est présentée comme une approche qui combine la génomique et la reproduction végétative. La première se réalise à travers la sélection via marqueurs génétiques et la deuxième à travers la production de plantes via embryogenèse somatique. L'étude se situe dans deux contextes : celui du propriétaire privé, au niveau du peuplement et celui de la société au niveau du paysage forestier. Le flux annuel équivalent et la valeur actualisée des bénéfices ont été employés comme critères pour comparer les avantages de la biotechnologie forestière par rapport aux autres techniques d'amélioration génétique. Deux contextes de prix ont été utilisés : dans un premier temps la valeur marchande de bois sur pied (VMBSP) de l'épinette blanche et ensuite la valeur de bois selon le produit, pâte ou sciage, au bord du chemin. Également, le risque économique défini comme les changements de prix à travers le temps a été incorporé aux analyses. D'après les résultats, la biotechnologie forestière, à travers les variétés multi-clonales issues d'une approche qui combine génomique et reproduction végétative, est la technique la plus avantageuse chez l'épinette blanche. Dans un environnement de propriétaire privé et en prenant la VMBSP, cette approche de production de plants sur des stations de qualité riche (12 mètres à 25 ans) et la mise en pratique d'un régime sylvicole intensif est jusqu'à 73% L plus rentable par rapport à l'amélioration génétique traditionnelle basée sur les vergers à graines. Toujours dans un environnement privé, mais en employant des prix au bord du chemin dans un contexte de risque économique, la biotechnologie forestière est en moyenne 28% plus rentable par rapport à l'amélioration traditionnelle et 39% par rapport à un scénario qui ne considère aucun gain génétique. Finalement, les avantages de la biotechnologie forestière ont été étudiés dans un contexte public. Des considérations en termes environnementaux et sociaux ont alors été prises en compte via le zonage du territoire forestier, approche qui cadre dans un concept d'aménagement durable de la forêt québécoise. Dans ce cas, la biotechnologie forestière est en moyenne 16% plus rentable par rapport à l'amélioration basée sur des vergers à graines. Lorsque l'aménagement intensif par zone est comparé avec un scénario d'aménagement extensif, l'aménagement intensif qui considère des plantations produites selon des techniques de biotechnologie est plus rentable par rapport à l'aménagement extensif et ce, pour tous les niveaux de contraintes environnementales.

Les changements climatiques actuels accroissent les stress auxquels sont soumis les arbres forestiers, en modifiant l’environnement dans lequel ils évoluent au cours de leur vie. Il est donc nécessaire de mieux comprendre et mitiger leurs impacts afin de préserver la santé des forêts et maintenir leur productivité. Les composés phénoliques représentent une classe majeure de métabolites secondaires impliqués dans les mécanismes de défense chez les plantes. De précédentes études ont montré que ces composés jouaient un rôle important dans les réponses aux stress biotiques et abiotiques chez les conifères (Hammerbacher et al., 2014;Warren et al., 2015). Dans cette étude, nous avons tiré profit des nombreuses ressources génomiques développées chez l’épinette blanche afin d’étudier les bases génomiques de la production constitutive des composés phénoliques chez cette espèce. En premier lieu, nous avons réalisé une analyse de cartographie de QTLs (Quantitative Trait Locus) portant sur la production de neuf composés phénoliques chez une descendance biparentale d’épinette blanche, et ce pour deux années distinctes. Cette analyse a permis d’identifier 17 QTLs significatifs, dont un à effet majeur chez les néolignanes expliquant jusqu’à 91,3 % de la variance phénotypique. Nous avons ensuite utilisé une approche de RNA-seq afin d’identifier des gènes différentiellement exprimés (DEGs) entre des individus présentant des phénotypes contrastés (concentrations élevées ou basses en composés phénoliques), pour les cinq métabolites chez lesquels des QTLs significatifs avaient été détectés pour les deux années de mesure. Tous métabolites confondus, 603 DEGs ont pu être identifiés, dont 50 étaient associés à la voie de biosynthèse des composés phénoliques. Dans sa globalité, cette étude a contribué à générer de nouvelles connaissances relatives aux bases génétiques des réponses aux stress biotique et abiotique chez l’épinette blanche. Ces nouvelles connaissances pourront être utilisées afin de sélectionner des arbres présentant une résilience accrue aux stress environnementaux dans le cadre de programmes d'amélioration génétique des conifères. / Climate change is increasing the biotic and abiotic stresses faced by forest trees, altering the environment in which they evolve during their lifetime. It is therefore necessary to better understand and mitigate the impact of these stresses in order to preserve the health of forests and maintain their productivity. Phenolic compounds represent a major class of secondary metabolites involved in defense mechanisms in plants. Previous studies have shown that some of these compounds play an important role in the responses to biotic and abiotic stresses in conifers (Hammerbacher et al., 2014; Warren et al., 2015). In this study, we took advantage of the many genomic resources developed in white spruce in order to study the genomic bases of the constitutive production of phenolic compounds in this species. First, we performed QTL (Quantitative Trait Locus) mapping for nine phenolic compounds in two separate years, using a biparental white spruce progeny. This analysis identified 17 significant QTLs, including a major effect QTL explaining 91.3% of the phenotypic variance in neolignans. We then used an RNA-seq approach to identify differentially expressed genes (DEGs) among individuals with contrasting phenolic content (high or low concentrations of phenolic compounds), for five metabolites for which significant QTLs had been detected in both years of measurement. Overall, 603 DEGs were identified, of which 50 were directly related to the biosynthetic pathway of phenolic compounds. In conclusion, this study generated new knowledge regarding the genetic basis of biotic and abiotic stress responses in white spruce. This new knowledge can now be used to select trees with increased resilience to environmental stress within the framework of genetic improvement programs for conifers.

Jacques-Émile Blanche (1861-1942) is rarely included in histories of late nineteenth-century French art, despite his prolific career as an artist who produced over 2,000 paintings. A portraitist, Blanche’s upbringing as the son of an eminent psychiatrist provided him with a wealth of sitters connected to his father’s fashionable clinic and, I argue, a distinctive approach to their representation. These relatively unstudied portraits of famous Parisian intellectuals and socialites deserve our attention as works of ‘psychological impressionism’. Combining penetrating observation with painterly execution, Blanche’s methods emphasised the ‘nervous’ disposition of his sitters. Blanche’s practice as a portraitist is one of the reasons for his neglect. His contemporaries were evasive when it came to writing about the genre, uncertain of how to evaluate it – a critical apprehension that has persisted to this day. Art historians are as implicated in what may be thought of as a hesitation around the status and significance of portraiture in late-nineteenth-century French art. The thesis seeks in part to redress this through its examination of Blanche’s portraits as intuitive works of art that not only reflected but also, more actively, produced particular forms of knowledge about the ‘nervous’ condition of Parisian high society. With a focus on Blanche’s depictions of Marcel Proust (1871-1922) and the Comtesse de Castiglione (1837-1899), the thesis considers Blanche’s ‘neurasthenic portraits’ in relation to discourses on modern psychiatry, modernity, and modern art, drawing attention to how they enrich our understanding of the social, cultural and artistic contexts in which Blanche lived and worked. By situating Blanche’s artistic practice within his father’s clinical practice, and by embracing a methodology that draws upon both the histories of art and psychiatry, I argue that the language of Blanche’s portraiture was environmentally connected to the language of nervous disorder. As such this thesis will provide an original contribution to the scholarship on Blanche and offer significant insights into the entanglement of art, culture and nerves in nineteenth-century Paris.

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est la seule technique non invasive d'imagerie médicale qui permet la reconstruction de l'architecture neuronale du cerveau. Cette approche est fondamentale pour le domaine des neurosciences, qui tente continuellement de développer de nouveaux outils et modèles pour mieux détecter et étudier les maladies mentales et neurodégénératives, les troubles du développement, les tumeurs, les commotions, ainsi que plusieurs autres pathologies du cerveau humain. L'IRM de diffusion (IRMd) combinée à la tractographie rend possible l'extraction de l'information structurelle sur les fibres nerveuses. Ces méthodes permettent de visualiser, d'analyser et d'évaluer l'intégrité de la matière blanche, ceci afin d'identifier la présence d'anomalies le long des axones, causées par la démyélinisation, la mort axonale ou d'autres détériorations. La problématique est que ces méthodes ont une faible résolution comparée à une surface ou une image anatomique IRM. L'IRMd est limitée par son faible rapport signal sur bruit (SNR) et l'effet de volume partiel causé par la discrétisation. Certains modèles géométriques ont récemment été utilisés pour mieux modéliser l'expansion corticale, la topologie des plis corticaux et l'organisation des couches de la matière grise. Toutefois, ces modèles fournissent seulement de l'information sur l'organisation du cortex et non pas sur la matière blanche comme telle, ni sur la structure des neurones. Cette recherche vise à modéliser la structure complexe des fibres de la matière blanche à l'aide d'équations différentielles et de flots géométriques. Ce mémoire présente différents modèles mathématiques (surface et flot) ainsi que leur intégration avec la méthode des différences finies. Nous proposons également d'utiliser un maillage de la surface corticale afin d'améliorer la précision de l'IRMd et de limiter l'effet de volume partiel. Validée qualitativement et quantitativement avec l'aide d'acquisitions hautes résolutions du Human Connectome Project (HCP) et d'un jeu de données de reproductibilité de test-retest, cette méthode permet d'améliorer la tractographie. Les résultats de ces travaux permettront de faire le pont entre l'imagerie de diffusion (IRMd) et les modalités propres à l'imagerie fonctionnelle (EEG, MEG, IRMf et TMS), pour lesquelles la structure des axones situés sous le cortex est essentielle pour bien modéliser et comprendre le fonctionnement cérébral.

Ce mémoire est divisé en quatre chapitres. D’abord, une introduction initie le lecteur au domaine des neurosciences. Ensuite, le chapitre 1 décrit les étapes de la dissection virtuelle par tractographie, à partir du phénomène physique de la diffusion jusqu’aux mesures statistiques des structures de la matière blanche. Le chapitre 2 présentera une nouvelle méthode d’assurance qualité, basée sur l’analyse volumique des faisceaux de la matière blanche, la contribution principale de ce mémoire. Finalement, la conclusion contient une discussion des problématiques non résolues ainsi que des perspectives d’avenir pour la tractographie.

Le recalage des images du cerveau vise à réduire la variabilité anatomique entre les differentes sujets, et à créer un espace commun pour l'analyse de groupe. Les approches multi-modales essaient de minimiser les variations de forme du cortex et des structures internes telles que des faisceaux de fibres nerveuses. Ces approches nécessitent une identification préalable de ces structures, ce qui s'avère une tâche difficile en l'absence d'un atlas complet de référence. Nous proposons une extension de l'algorithme de recalage difféomorphe des Démons pour recaler conjointement des images et des faisceaux de fibres. Dans cette thèse, nous analysons différentes représentations des faisceaux de fibres comme une séquence de points, un nuage de points, les courants et les mesures. Différentes distances sont analysées et étudiées dans l'algorithme de recalage. Pour simplifier la représentation de la matière blanche nous utilisons et étendons les algorithmes de classification existants. En étendant le recalage d'images afin d'ajouter des descripteurs de la géométrie des fibres nerveuses, nous espérons améliorer les futures analyses concernant les matières grise et blanche. Nous avons démontré l'efficacité de notre algorithme en recalant conjointement des images anatomiques pondérées en T1 et des faisceaux de fibres. Nous avons comparé nos résultats à des approches concurrentes, l'une multimodale s'appuyant sur l'anisotropie fractionnaire et la pondération T1, l'autre sur les tenseurs de diffusion, et obtenu de meilleures performances à l'aide de notre algorithme. Enfin, nous mettons en évidence sur des études de groupe en IRMf que notre méthodologie et notre implémentation apportent un gain en sensibilité de détection des activations cérébrales. / Brain image registration aims at reducing anatomical variability across subjects to create a common space for group analysis. Multi-modal approaches intend to minimize cortex shape variations along with internal structures, such as fiber bundles. These approaches require prior identification of the structures, which remains a challenging task in the absence of a complete reference atlas. We propose an extension of the Diffeomorphic Demons image registration to jointly register images and fiber bundles. In this thesis we analyze differents representations of the fiber bundles such as ordered points, clouds of points, Currents and Measures. Different distances are analyzed and implemented into the registration algorithm. To simplify white matter representation we also analyze, use and extend existing clustering algorithms. By extending the image registration to include geometric fiber bundles descriptors we hope to improve future analyses regarding both, grey and white matter. We demonstrate the efficacy of our algorithm by registering simultaneously T1 images and fiber bundles and compare results with a multi-modal T1+Fractional Anisotropy (FA) and a tensor-based registration algorithms and obtain superior performance with our approach. We provide preliminary evidence that our implementation improves the sensitivity of activation detection in fMRI group studies.