L'allergie respiratoire au pollen de bouleau affecte un nombre important de personnes dans le monde. Il est estimé que 100 millions d'individus sont sensibilisés à l'allergène majeur du pollen de bouleau nommé Bet v 1. L’immunothérapie allergénique, basée sur l'administration répétée de l'allergène incriminé, permet la rééducation du système immunitaire du patient d’un profil TH2 vers un profil TH1/Treg et à terme la diminution des symptômes allergiques. Ces travaux de thèse avaient donc pour finalité de produire et de caractériser l'allergène recombinant Bet v 1, à des fins d’immunothérapie allergénique. Dans ce cadre, différentes méthodes analytiques ont été développées et appliquées afin d'optimiser le procédé de production via l'élimination de différentes impuretés liées au produit ou au procédé de production et de documenter la structure de l’allergène. En particulier, l'utilisation de la spectrométrie de masse a permis la détermination de la masse exacte de l'allergène ainsi que la vérification complète de sa séquence en acides aminés. Les travaux en spectrométrie de masse ont également contribué aux détections et identifications de diverses impuretés et produits de dégradations et ont ainsi conduit à plusieurs optimisations du procédé industriel de production de l'allergène recombinant. Les activités immunologiques de certains produits de dégradations ont également été investiguées. La structure tertiaire (spatiale) de l'allergène a été déterminée par diffraction aux rayons X. Enfin, ces travaux ont permis de documenter la qualité de l'allergène recombinant rBet v 1 afin i) de l'établir comme substance de référence pour la Pharmacopée Européenne et ii) de procéder à une étude clinique d’immunothérapie allergénique de phase II auprès de 483 patients allergiques au pollen de bouleau. / Respiratory allergy to birch pollen affects a large number of people in the world. It is estimated that 100 million people are sensitized to the major allergen from birch pollen, namely Bet v 1. Allergen immunotherapy, based on the repeated administration of the allergen of interest, allows the modification of the patient's immune response from a TH2 to a TH1/Treg pattern and thus the reduction of allergic symptoms. This study was therefore aimed to produce and characterize the recombinant Bet v 1 (rBet v 1) allergen, for immunotherapy purpose.In this context, various analytical methods have been developed and applied in order to optimize the production of rBet v 1 via the reduction of process or product-related impurities as well as to document the quality of the purified allergen. In particular, the use of mass spectrometry has allowed the determination of the exact mass of the intact allergen and the complete verification of its amino acid sequence. Mass spectrometry data have also contributed to the detection and identification of impurities and degradation products and have therefore led to several optimizations of the industrial process for the production of the recombinant allergen. Immunological activities of certain degradation products were also investigated and the allergen tertiary structure was determined by X-ray diffraction. Finally, this study was decisive in order i) to establish rBet v 1 as a chemical reference substance for the European Pharmacopoeia as well as ii) to perform a phase II clinical study conducted in 483 patients with birch pollen-induced rhinoconjunctivitis.

Le déroulage permet de transformer un billon en un ruban continu de bois vert (de 0.6 à plus de 3 mm d'épaisseur) appelé "placage". La production de placages joue un rôle important dans l'industrie du bois car les placages servent de base d'un grand nombre de produits industriels (ex : Parallel Strand Lumbers (PSL), Laminated Veneer Lumber (LVL), contreplaqués, emballages légers, etc.) parmi les plus utilisés dans l'industrie du bois. Pour certaines essences, ce procédé exige un prétraitement, appelé " l'étuvage " qui consiste à chauffer au préalable le bois vert (saturé en eau) par immersion dans l'eau ou dans la vapeur d'eau chaude afin de lui conférer une déformabilité remarquable tout en diminuant les efforts de coupe. Cette pratique présente cependant de nombreux inconvénients industriels et environnementaux (fentes à cœur, faible rendement, dépense énergétique importante, pollution des eaux, fentes à cœur, traitement immobilisant des stocks de bois importants pour des longues périodes,...).L'objectif de cette étude est de développer une innovation majeure pour les industries du déroulage et du tranchage, visant à remplacer les pratiques d'étuvage par une technologie de chauffe embarquée sur les machines de production. La technologie de chauffe par rayonnement infrarouge a été retenue pour sa facilité de mise en place sur la machine (panneaux rayonnants peu encombrants) et sa rapidité à atteindre des températures source élevées pouvant ainsi suivre les cadences de déroulage rapides exigées par les industriels (de 1 à 5 m.s-1). Cette nouvelle technologie utilisant les infrarouges pour chauffer le bois vert avant le déroulage serait une innovation majeure pour les industries impliquées dans la fabrication du contreplaqué, LVL, etc.Pour ce faire, l'étude a été conduite en quatre temps:-Elaboration d'un modèle numérique permettant la simulation de la chauffe de bois ronds déroulé avec différents paramètres du bois (humidité, propriétés thermiques),-Caractérisations thermique et optique du bois vert (en termes de profondeur de pénétration et de capacité d'absorption des rayonnements infrarouge) pour alimenter le modèle,-Validation du modèle par des essais de déroulage avec chauffe embarquée.L'apport majeur de cette étude est d'avoir démontré que la pénétration des rayonnements infrarouge dans le bois se limite à quelques dizaines de micromètres. La propagation de la chaleur jusqu'au plan de coupe situé à quelques millimètres sous la surface s'effectue donc par conduction, mode de transfert de chaleur lent dans le cas du bois aux propriétés isolantes remarquables. La chauffe embarquée semble donc inadaptée face aux cadences de déroulage imposées par les industriels. L'utilisation d'une telle technologie dans le cas du tranchage reste à étudier et en particulier l'impact de l'absence d'étuvage par immersion sur la qualité des placages (couleur, état de surface).

Le déroulage permet de transformer un billon en un ruban continu de bois vert (de 0.6 à plus de 3 mm d'épaisseur) appelé “placage”. La production de placages joue un rôle important dans l'industrie du bois car les placages servent de base d'un grand nombre de produits industriels (ex : Parallel Strand Lumbers (PSL), Laminated Veneer Lumber (LVL), contreplaqués, emballages légers, etc.) parmi les plus utilisés dans l'industrie du bois. Pour certaines essences, ce procédé exige un prétraitement, appelé « l'étuvage » qui consiste à chauffer au préalable le bois vert (saturé en eau) par immersion dans l'eau ou dans la vapeur d'eau chaude afin de lui conférer une déformabilité remarquable tout en diminuant les efforts de coupe. Cette pratique présente cependant de nombreux inconvénients industriels et environnementaux (fentes à cœur, faible rendement, dépense énergétique importante, pollution des eaux, fentes à cœur, traitement immobilisant des stocks de bois importants pour des longues périodes,…).L'objectif de cette étude est de développer une innovation majeure pour les industries du déroulage et du tranchage, visant à remplacer les pratiques d'étuvage par une technologie de chauffe embarquée sur les machines de production. La technologie de chauffe par rayonnement infrarouge a été retenue pour sa facilité de mise en place sur la machine (panneaux rayonnants peu encombrants) et sa rapidité à atteindre des températures source élevées pouvant ainsi suivre les cadences de déroulage rapides exigées par les industriels (de 1 à 5 m.s-1). Cette nouvelle technologie utilisant les infrarouges pour chauffer le bois vert avant le déroulage serait une innovation majeure pour les industries impliquées dans la fabrication du contreplaqué, LVL, etc.Pour ce faire, l'étude a été conduite en quatre temps:-Elaboration d'un modèle numérique permettant la simulation de la chauffe de bois ronds déroulé avec différents paramètres du bois (humidité, propriétés thermiques),-Caractérisations thermique et optique du bois vert (en termes de profondeur de pénétration et de capacité d'absorption des rayonnements infrarouge) pour alimenter le modèle,-Validation du modèle par des essais de déroulage avec chauffe embarquée.L'apport majeur de cette étude est d'avoir démontré que la pénétration des rayonnements infrarouge dans le bois se limite à quelques dizaines de micromètres. La propagation de la chaleur jusqu'au plan de coupe situé à quelques millimètres sous la surface s'effectue donc par conduction, mode de transfert de chaleur lent dans le cas du bois aux propriétés isolantes remarquables. La chauffe embarquée semble donc inadaptée face aux cadences de déroulage imposées par les industriels. L'utilisation d'une telle technologie dans le cas du tranchage reste à étudier et en particulier l'impact de l'absence d'étuvage par immersion sur la qualité des placages (couleur, état de surface). / In the wood-products industry ‘peeling' is the process of converting a log into a continuous thin ribbon of green wood (from 0.6 to more than 3 mm thickness) termed veneer. Veneers are mainly used for manufacturing light weight packaging and Engineer Wood Products (EWP) such as plywood, Laminated Veneer Lumber (LVL) and Parallel Strand Lumbers (PSL). These three latter EWPs manufactured from veneers glued and pressed together, are amongst the most used wood products. That is the reason why the production of veneer plays an important role in the wood-products industry. For certain species, the peeling process requires the prior heating of round green-wood to temperatures ranging from 30 to 90 °C. This treatment is necessary to increase wood deformability, to reduce the severity of lathe checking in the veneers and to reduce cutting forces. It is usually done by immersion in hot water or by steam treatment. However it has many disadvantages amongst which are the duration of treatment (12 to 72 hours), the washing out of polyphenolic extractives - which causes water pollution and can affect wood's natural durability - low yield and energy losses.The goal of this PhD thesis was to develop a heating system embedded on the peeling lathe to circumvent many of these disadvantages. Infrared technology appears to be the most promising solution because of the ease of integration into the peeling process and of the power it offers, enabling the required heating temperatures to be achieved quickly and follow the highly demanding peeling speeds in use in the industry (from 1 to 5 m.s-1). This new technology, using radiant energy to heat green-wood prior to peeling, would be a major innovation for the industries involved in the production of plywood, Laminated Veneer Lumber (LVL), etc.The plan to achieve this goal consisted of:- Creating a model of infrared heat transfer in green wood while peeling it, with the characteristics of wood (moisture content, thermal properties) being amongst the input variables,-Investigating the thermal and optical characteristics of green wood (in terms of penetration depth and infrared absorption by green wood) to feed the model,-Validating the model with experimental peeling tests assisted by an infrared heating system.One of the main outputs of this study was to demonstrate that the penetration depth of infrared radiation into green wood is limited to several tenths of micrometers. Heat transfer into green wood up to the cutting plane (located several millimeters underneath the surface) is by conduction, which is slow due to the insulating properties of wood. Heating green wood with infrared radiation is therefore unable to match the highly demanding peeling rates in use in the industry today. However, the use of an embedded heating system in the case of slicing and the potential impact on improving veneer quality (colour, surface quality) remain open for further research.

Cette étude s'insère dans un contexte de restauration des forêts, proposée comme action sylvicole à accomplir dans le cadre de l'aménagement écosystémique des forêts québécoises. Les pratiques sylvicoles autrefois effectuées ont eu comme conséquence la dégradation de plusieurs forêts, dont celles du domaine de la sapinière à bouleau jaune. Sur certaines stations productives de la région de Charlevoix / bas-Saguenay, la présence du bouleau jaune est limitée, soulevant un questionnement quant à leur capacité réelle à faire croître et constituer une ressource de qualité avec cette espèce. L'objectif de cette étude était de faire état de cette capacité, en se basant sur les caractéristiques de l'arbre, la structure de la forêt et les conditions plus permanentes de la station et du climat. La région présentant cette problématique fut comparée à la région de Portneuf faisant partie du même domaine bioclimatique, mais où la ressource présente une croissance et une qualité plus intéressante. Malgré cette différence, les résultats démontrent que le bouleau jaune possède un potentiel de croissance et de qualité intéressant dans la région de Charlevoix / bas-Saguenay, ce qui peut ainsi justifier des efforts de restauration dans cette région.

L'objectif principal de cette étude a été d'établir l'effet de la teneur en humidité d'équilibre sur les propriétés du bois à deux niveaux de température. Deux espèces feuillues tempérées ont été étudiées, soit le bouleau jaune et le hêtre à grandes feuilles. La région près du point de saturation des fibres (PSF) a été particulièrement visée. Deux méthodes de désorption d'humidité aux températures de 25ʻC et 50ʻC ont été appliquées, soit la méthode des solutions salines saturées et celle de la membrane poreuse sous pression. Celles-ci ont été couplées avec des mesures du retrait ainsi qu'à des essais de compression tangentielle. Les résultats ont montré qu'à l'équilibre de sorption, le retrait du bois a commencé avant même d'atteindre le PSF. Alors, ces résultats indiquent qu'une perte de l'eau hygroscopique a lieu en présence d'eau liquide. L'eau liquide qui reste à ce moment serait localisée dans les tissus les moins perméables du bois, soit les rayons ligneux. Une augmentation de la température augmenterait la perméabilité de ces tissus en facilitant la désorption de l'eau restante. Ainsi, la teneur en humidité d'équilibre marquant le début des changements des propriétés du bois diminue avec une augmentation de la température. Cette valeur se rapprocherait ainsi du PSF au fur et à mesure que la température s'élève. De plus, le retrait du bois de hêtre à 50ʻC semble avoir été affecté par un léger collapse localisé dans les zones plus faibles du bois. Enfin, l'hygroscopicité et les propriétés mécaniques du bois ont été plus faibles à 50ʻC qu'à 25ʻC.

Thèse en cotutelle, doctorat en génie du bois et des matériaux biosourcés : Université Laval, Québec, Canada Philosophiæ doctor (Ph. D.) et E Cen Lille Villeneuve d'Ascq, France / Le bois est un matériau composite naturel utilisé, entre autres, dans la finition d'intérieur comme couvre-plancher. Il est apprécié pour son aspect, sa disponibilité et son faible impact environnemental. Cependant, son usage est limité au Canada dans les bâtiments non résidentiels, notamment à cause des risques de propagation des flammes. L'ignifugation du bois regroupe tous les traitements qui lui sont appliqués pour le rendre moins combustible. Les approches traditionnelles d'ignifugation du bois, l'imprégnation et les revêtements, sont consommatrices de matière d'origine fossile et nécessitent parfois l'utilisation de procédés complexes. Afin de réduire l'impact environnemental des traitements, des approches par traitement de surface ont été proposées pour les textiles et ont démontré des résultats très prometteurs. Ces traitements visent à concentrer l'action d'ignifugation à la surface exposée au feu afin de limiter la consommation de matière ainsi que l'impact du traitement sur le matériau et sur l'environnement. Dans le cadre de ce projet, deux traitements de surface ont été étudiés. Tout d'abord, une nouvelle méthode de dépôt de complexes polyélectrolytes a été développée en utilisant l'imprégnation en surface à pression réduite. Les complexes polyélectrolytes ont été lyophilisés dans un premier temps afin d'étudier leurs propriétés. Cette approche nous a permis de mettre en avant l'impact du ratio entre deux polyélectrolytes sur la stabilité thermique du complexe, qui a impacté la performance au feu du bouleau jaune traité (Betula alleghaniensis, Britt). Un faible gain de masse a été identifié comme un facteur limitant la performance au feu et plusieurs approches ont été étudiées pour augmenter celui-ci. La surface du bois a ainsi été activée par délignification et l'ajout d'agents de mouillage dans la solution a augmenté sa mouillabilité. D'autre part, des nanoparticules ont été ajoutées à la formulation, mais les performances n'ont pas été améliorées, les nanoparticules modifiant le mode d'action des complexes polyélectrolytes. En ce qui concerne la seconde approche, le traitement de surface par dépôt plasma jet atmosphérique a été étudié. Plusieurs précurseurs ont été déposés sur de l'érable à sucre (Acer saccharum, Marsh.) et sur de l'érable à sucre préalablement traité avec un primaire d'adhésion photopolymérisé. Cette comparaison a mis en avant l'importance de la préparation de la surface de dépôt sur la performance au feu obtenue. Lorsque les échantillons sont préparés avec un primaire d'adhésion photopolymérisé, un dépôt homogène est obtenu par plasma et ce dernier présente un effet de synergie en ce qui concerne le comportement au feu. / Wood is a natural composite material used in interior finishing as flooring. It is appreciated for its appearance, availability, and low environmental impact. However, its use is limited in non-residential construction because of the risk of fire propagation. Fireproofing of wood considers all treatments applied to wood to make it less combustible. Traditional approaches to fireproof wood, such as impregnation, are fossil fuel, energy, and time consuming. Surface treatment approaches have been proposed for textiles and have shown very promising results limiting the amount of used chemicals and thus its impact on the environment. Indeed, surface treatments aim at concentrating the fireproofing action on the surface exposed to the fire. In this project, two surface treatments were studied. First, a new method for the deposition of polyelectrolyte complexes was developed using surface impregnation at reduced pressure. The performance of a polyelectrolyte deposit was studied on the freeze-dried polyelectrolyte complexes. This approach allowed us to highlight the effect of the ratio between two polyelectrolytes on the fire performance of yellow birch (Betula alleghaniensis, Britt). Mass gain was identified as a limiting factor to improve the fire performance and several approaches were studied to increase it either by activating the wood surface by delignification or by increasing the wettability of the solution by adding wetting agents. Nanoparticles have also been added to the formulation, but no improvement of the fire performance was noticed. As a second approach, surface treatment by atmospheric jet plasma deposition has been studied. Several precursors were deposited on sugar maple (Acer saccharum, Marsh.) virgin or pretreated with a photopolymerized primer. This comparison highlighted the importance of the preparation method of the substrate in fire performance. Better performance was obtained on samples pretreated with a light-cured primer since in that case a homogenous deposit was obtained and could act as a fire protective barrier.

En Haute-Mauricie, des îlots de bouleau jaune se trouvent au cœur de la sapinière à bouleau blanc au-delà de l’aire de répartition continue de l’espèce. Des analyses paléoécologiques d’une tourbière et d’un humus forestier prélevé au sein d’un îlot furent effectuées afin de reconstituer l’histoire postglaciaire de la végétation et d’obtenir des informations sur la dynamique à long terme du bouleau jaune. Il y a 7000 ans, le bouleau jaune était probablement plus abondant et son aire de répartition continue devait s’étendre plus au nord qu’aujourd’hui. Au cours de l’Holocène supérieur, un phénomène régional de « boréalisation » est survenu, marqué par une recrudescence de certains conifères au détriment d’autres espèces comme le bouleau jaune. Les îlots actuels représenteraient des vestiges de cette ancienne extension. Ils devraient être protégés puisque le bouleau jaune représente un élément important de biodiversité et que sa survie semble compromise en réponse aux changements environnementaux.

Dans les procédés classiques d'extraction de la cellulose pour la fabrication de la pâte à papier à partir de bois, les hémicelluloses sont dégradées et sont brûlées pour alimenter l'usine en énergie. En incluant une étape préalable d'extraction de ces polysaccharides, ils pourraient alors être réintroduits en aval du procédé, après cationisation, en tant qu'agent de renfort dans la pâte à papier. Dans ce travail, la cationisation de deux hémicelluloses modèles commerciales de type galactomannane et xylane a été effectuée par éthérification avec un époxyde cationique en solution aqueuse basique, avec des degrés de substitution de 0,1 à 1,3. Les paramètres prépondérants de la réaction sont la concentration des espèces et la quantité d'agent éthérifiant, tandis que la température et le temps de réaction influent principalement sur le rendement massique. Un plan d'expérience a permis de modéliser l'interaction entre les quantités de soude et d'époxyde et d'optimiser les conditions en fonction du DS avec une efficacité de réaction de 50%. La cationisation a également été appliquée à deux hémicelluloses extraites au FCBA. La mise en oeuvre de la réaction en absence de solvant a permis d'atteindre une efficacité de réaction de 70 à 90% et de réduire considérablement les quantités de réactif utilisées et d'effluents à traiter. Parmi la gamme de DS, les dérivés cationiques de DS 0,3 ont donné les meilleures propriétés après ajout dans la pâte à papier, le galactomannane étant plus efficace que le xylane. Enfin, la réticulation des chaînes du xylane extrait a permis d'augmenter les propriétés physiques du papier de 15% supplémentaires / With current paper pulp processes, hemicelluloses are decomposed during the extraction of cellulose fibres. By including a previous step of hemicellulose extraction, these compounds could be reused as additives in the paper pulp, instead of cationic starch. In this work, two model galactomannan and xylan hemicelluloses were cationized in aqueous solution under basic conditions by etherification with a cationic epoxide. Degrees of substitution from 0.1 to 1.3 were obtained. Species concentration and epoxide amount appeared as preponderant parameters of the reaction. With an experimental design, the interaction between sodium hydroxide and epoxide amounts was modelized, and reactional conditions were optimized depending on the desired DS with a reaction efficiency of 50%. Then, cationisation was applied to two hemicelluloses extracted in FCBA. The reaction was also carried out in absence of solvent with a reaction efficiency of 70-90%, by minimising reagents consumption and effluents. Cationic derivatives with DS 0.3 gave the best performance to increase the paper resistance when they were added in paper pulp, galactomannan being more efficient than xylan. Chain reticulation allowed increasing mechanical properties of paper of 15% for the extracted xylan

En Amérique du Nord, la préférence pour la récolte des arbres vigoureux et de gros diamètre a amené les forêts feuillues à un état d’appauvrissement. Ces forêts sont composées de grandes quantités de tiges de faible qualité et d’essences moins prisées par l’industrie. Conséquemment, le secteur forestier doit composer avec une grande quantité de matière première de faible qualité, ce qui entraîne une augmentation des coûts d’opération et cause la production des forts volumes de résidus qui doivent être valorisés. Cette situation force l’industrie à rechercher des solutions pour l’utilisation de grandes quantités de bois de faible qualité abondamment disponibles en forêt afin d’augmenter la rentabilité de ses opérations. Une option serait de miser sur les produits de haute valeur ajoutée qui pourraient être extraits à partir des résidus des scieries. Ces produits incluent les extraits de bouleau jaune (Betula alleghaniensis Britt.), lesquels ont du potentiel pour l’utilisation dans les industries nutraceutique, cosméceutique et pharmaceutique. Les produits de haute valeur ajoutée, intégrés dans l’industrie des produits traditionnels, peuvent augmenter la rentabilité de la chaîne de valeur, surtout si les résidus sont utilisés comme matière première. Afin de comprendre le potentiel et les limites de cette approche, cette étude a évalué les facteurs qui influencent la valeur monétaire de sciage, proposant ensuite une utilisation alternative pour le bois de faible qualité et l’écorce provenant des forêts feuillues de la province de Québec au Canada. Cette étude a été structurée en trois parties : l’évaluation de la relation entre la valeur monétaire des sciages et les caractéristiques du peuplement, de la station et du climat; l’évaluation de la relation entre la quantité d’extraits de bois et d’écorce du bouleau jaune et des caractéristiques des arbres et; l’évaluation de l’inclusion d’un produit à haute valeur ajoutée dans la chaîne de création valeur. Dans la première partie, la valeur monétaire des sciages du bouleau jaune et de l’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) a été utilisée comme indicateur de la qualité du peuplement. Les résultats ont démontré que des patrons géographiques de variation de la valeur monétaire des sciages existaient à travers la province. Cette variation pourrait être attribuée en partie aux caractéristiques du peuplement, de la station et du climat local. Même s’il persiste de l’incertitude quant à l’effet de l’historique d’aménagement forestier, on croit que la production d’arbres de haute qualité devrait être priorisée aux endroits où la valeur monétaire des bois sur pied est la plus grande. Dans la deuxième partie, les analyses réalisées pour quantifier les extraits du bois et de l’écorce ont fourni une compréhension plus approfondie du potentiel du bouleau jaune pour les produits non traditionnels à haute valeur ajoutée. Dans la troisième partie, la rentabilité d’une coupe de jardinage a été évaluée, en plus du profit potentiel de production de la bétuline et l’inclusion de cet extrait dans la chaîne de valeur du bois. Dans certains cas, la coupe de jardinage a été très peu rentable, surtout lorsqu’appliquée dans les peuplements qui étaient composés des grandes quantités de tiges de faible qualité. Dans de tels cas, les produits à haute valeur ajoutée, comme la bétuline, pourraient augmenter les profits et, par le fait même, ajouter de la valeur à la ressource forestière. La diversification des produits est une approche qui pourrait être envisagée par l’industrie forestière pour augmenter sa résilience et promouvoir une sylviculture respectant les règles de l’art. / The historical preference for harvesting vigorous and large-diameter trees from stands in North America resulted in a forest mainly composed of poor-quality stems of less valuable species that present lower growth potential. As a result, the forestry sector has to work with large quantities of low-quality raw material, increasing operation costs and producing large amounts of residues. This situation forces the industry to find solutions to use the abundant quantity of low-quality wood available in forest stands to increase profits. One option is the high value-added products that could be extracted from sawmill residues. These products include yellow birch (Betula alleghaniensis Britt.) extracts that have the potential to be used in the nutraceutical, cosmeceutical and pharmaceutical industries. The enhanced products, when integrated with the traditional products industry, could increase profit of the wood value chain, especially if residues are used as raw material. In order to better understand the potential and limitations of this option, this study assessed the factors that influence lumber value, and proposed an alternative use for the abundant low-value wood and bark available in the province of Quebec, Canada. Structured in three parts, this work first studied the relationship between stand, site and climatic variables and stand quality, using lumber value recovery (LVR) of sugar maple (Acer saccharum Marsh.) and yellow birch as surrogate variable. In the second part, the relationship between extracts content in wood and bark of yellow birch trees with selected tree characteristics was assessed. This allowed a better understanding of the potential of yellow birch extracts as a high-value added product. In the third and final part, the potential impact of integrating a high-value added product to the processing of traditional wood products was evaluated. For this, the profitability of a selection cut was analysed, the potential financial gain of producing betulin extract was assessed, and finally, the inclusion of betulin extracts in a hardwood chain was evaluated. Results from the ensemble of this thesis show that variations in LVR could be attributed to in part to stand, site and climatic conditions. Although it remains uncertain as to what extent the variability of LVR might result from past management practices or from inherent site characteristics, we believe that efforts to produce high-quality lumber should be prioritized in sites where LVR is predicted to be the highest. In addition, simulations showed that tested selection cuts in some cases generated very little profit, especially when forest stands were composed of great quantities of low-quality stems. In this situation, the production of high value-added products, such as betulin extracts, could be an interesting alternative to increase profits, contributing to add value to the existing forest resource. The product diversification is a pathway that could be explored by the forest industry to improve its resilience and promote a more efficient use of the resources.

La respiration microbienne du carbone ancien stocké dans le pergélisol représente une rétroaction positive au réchauffement climatique. Toutefois, l’avancée récente des arbustes dans l’Arctique pourrait en partie compenser ces émissions, compte tenu de leur biomasse supérieure à celle de la végétation de la toundra et à la litière qui s’accumule. Il est cependant difficile de quantifier ce puits de carbone puisque la minéralisation concomitante du carbone ancien rend l’attribution des changements de la teneur en carbone des sols incertaine. Dans cette étude, la contribution des arbustes au réservoir de carbone terrestre est quantifiée dans un site au Nunavik, pour lequel les teneurs en carbone ancien des sols sont parmi les plus faibles de la région Arctique. Nous rapportons que l’avancée des arbustes Betula gladulosa Michx. dans la toundra lichénique augmente les stocks de carbone terrestre de 3.9 ± 1.3 kg m-2. Dans les milieux plus humides, les arbustes massifs et le remplacement des lichens par des mousses ont induit un gain de 6.6 ± 3.6 kg m-2 de carbone. Le puits de carbone issu de l’avancée des arbustes dans la région d’étude de 1994 à 2010 est estimé à 2.4 ± 0.8 Gg. Des études par pyrolyse couplée à la chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (pyGCMS) démontrent que l’avancée des arbustes modifie la nature chimique du réservoir de carbone des sols. Deux biomarqueurs potentiels ont ensuite été étudiés par pyGCMS, l’acide usnique et l’acide bétulinique, dans le but de développer une méthode pour comparer la labilité de la MO des sols de la toundra de lichens à celle de la toundra arbustive de la région. Notre étude sur l’avancée des arbustes à Umiujaq indique que ce processus peut constituer un puits de carbone. Son intensité à l'échelle de l'Arctique mérite donc des études supplémentaires, mais les données obtenues sur un seul site ne peuvent pas être extrapolées à l'ensemble de l'Arctique pour évaluer si ce puits est susceptible de compenser les émissions de carbone ancien liées au dégel du pergélisol. / The microbial respiration of ancient carbon stored in permafrost represents a positive feedback to climate warming. However, the recent expansion of shrubs in circumpolar latitudes may partly compensate for this carbon release, due to greater biomass and litter inputs than that of tundra vegetation. Quantifying this carbon sink is challenging, as the concomitant mineralization of ancient carbon often renders the attribution of changes in soil carbon stocks uncertain. Here, we measure the contribution of shrubs to the terrestrial carbon reservoir in a Low-Arctic tundra site in Nunavik where soil ancient carbon stocks are among the lowest in the Arctic. We find that the emergence of Betula glandulosa Michx. shrubs increased the terrestrial carbon stocks by 3.9 ± 1.3 kg m-2. Further increases in carbon were mostly found along water tracks, where the more massive shrubs and the replacement of the lichen understory by mosses resulted in an addition of 6.6 ± 3.6 kg m-2 of carbon. From 1994 to 2010, we estimate the carbon sink provided by shrub expansion in our study area to be of 2.4 ± 0.8 Gg. The analysis of soil organic matter (SOM) using pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry (pyGCMS) revealed that this recent shrub expansion has modified the chemical nature of the soil organic carbon (SOC) reservoir. Lastly, two potential biomarkers for shrub and lichen biomass, betulinic acid and usnic acid, were studied using pyGCMS in hopes of developing a method to compare the lability of the various soil carbon pools of the region. This natural case study in Umiujaq shows that shrub expansion represents a carbon sink. However, further studies throughout the Arctic are needed to evaluate the significance of this sink with respect to permafrost ancient carbon emissions, as the result of one local study cannot be extrapolated to the entire Arctic.