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).

Le moment optimal de nidification est crucial au succès reproducteur des oiseaux nichant à de hautes latitudes. Toutefois, plusieurs migrateurs de longue distance ne réussissent pas à ajuster la phénologie de leur reproduction au réchauffement climatique sur leur aire de reproduction. Un délai dans leur reproduction pourrait résulter en un décalage entre la période optimale de disponibilité de nourriture et l’éclosion des jeunes, réduisant leur croissance et leurs chances de survie. Ma thèse vise à évaluer les effets des changements environnementaux sur les patrons saisonniers du succès reproducteur de la grande oie des neiges (Chen caerulescens atlantica), une espèce migratrice arctique. Nous avons utilisé une base de données à long terme récoltée sur une période de plus de 25 ans sur l’île de Bylot (1991–2015) dans le Haut-Arctique canadien. Nous avons défini le succès reproducteur comme étant le nombre de jeunes survivant jusqu’à l’âge de 1 an. Nous avons étudié des changements temporels dans la date de ponte et six composantes du succès reproducteur à travers la saison de reproduction. La taille de ponte, le succès de nidification, la survie des œufs, le succès à l’éclosion, la survie pré-envol et la survie des jeunes ont été évalués en fonction de la phénologie de la reproduction, l’année et l’interaction de ces deux facteurs. Ces résultats ont été intégrés pour estimer les changements saisonniers dans le succès reproducteur global et pour évaluer les conséquences des décisions de nidification relatives à la taille et à la date de ponte. De plus, nous avons examiné si une vitesse de changement de température plus lente aux sites de haltes migratoires pouvait expliquer l’absence de réponse de la phénologie de la reproduction des oies au réchauffement climatique sur les aires de nidification. Globalement, les changements temporels dans les patrons saisonniers de la date de ponte et des composants du succès reproducteur ont été de d’ampleur et de direction différentes, particulièrement en ce qui concerne les nids initiés hâtivement et tardivement en saison. Le déclin saisonnier dans la taille de ponte a diminué dans le temps, le succès de nidification était le plus faible chez les nicheurs hâtifs et tardifs, mais s’est accru dans le temps, et la survie post-éclosion a décliné dans le temps avec les survies les plus élevées obtenues par les nicheurs les plus hâtifs. Les effets cumulatifs des changements environnementaux sur les différentes composantes ont résulté en un déclin saisonnier plus marqué du succès reproducteur avec le temps. Nous avons aussi trouvé que la date de ponte présentant le plus fort succès reproducteur survient avant la médiane de ponte de la population, mais que cette date s’est décalée vers les nicheurs les plus hâtifs tout au long de l’étude. Finalement, le taux de réchauffement a été plus élevé sous les hautes latitudes que dans les haltes migratoires tempérées des oies des neiges. La faible corrélation dans les températures rencontrées entre les haltes migratoires successives suggère que l’oie n’arrive pas à anticiper quelles seront les conditions environnementales au moment de la ponte sur l’aire de reproduction. Cette étude contribue à démontrer comment la vitesse de changement des températures rencontrée sur les routes migratoires peut représenter une contrainte importante pour l’ajustement de la date de ponte chez les migrateurs de longue distance, et les conséquences à long terme des changements environnementaux induites par le réchauffement. Nos résultats suggèrent que la pression de sélection en faveur des nicheurs les plus hâtifs va s’intensifier avec l’augmentation du réchauffement, mais que les oies pourraient être incapables d’ajuster leur phénologie reproductive, menant à un plus grand décalage trophique ayant des conséquences négatives sur la population entière. / Optimal timing of nesting is key for the reproductive success of birds breeding at high latitudes. However, many long-distance migratory birds fail to adjust their breeding phenology to climate warming on their breeding ground. Delays in nesting may result in a trophic mismatch between the period of peak food availability and offspring hatch, reducing their growth and survival. My thesis aims to evaluate the effects of a changing environment on the seasonal patterns of reproductive success of the greater snow goose (Chen caerulescens atlantica), an arctic migrant species. We used a long-term dataset collected over a 25-year period on Bylot Island (1991–2015) in the Canadian High Arctic. We defined reproductive success as the number of young surviving to 1-year of age. We investigated temporal changes in laying date across the breeding season, as well as in six reproductive success components. Total clutch laid, nesting success, egg survival, hatching success and pre- and postfledging survival were examined in relation to timing of breeding, year and their interaction. These results were integrated to estimate seasonal changes in the overall reproductive success and to evaluate the consequences of breeding decisions regarding clutch size and laying dates. Additionally, we examined if a slower rate of temperature change at southern staging sites could explain the lack of response of the breeding phenology of geese to warming on its breeding ground. Overall, temporal changes in the seasonal patterns of laying date and reproductive success components were of different magnitude and directions, mainly in nests initiated the earliest and latest in the season. Seasonal decline in clutch size weakened over time, nesting success was lowest in early and late nests but increased over time and posthatch survival declined over time with the highest survival achieved in early nests. The cumulative effects of environmental changes on individual components resulted in a steeper seasonal decline in reproductive success over time. We also found that the laying date yielding the highest reproductive success occurs before the median laying date of the population, but shifted towards earlier breeders over the course of the study. Lastly, warming rates were stronger at high latitudes than at the temperate staging area of snow geese. The low association in temperature encountered between successive staging areas suggests that geese cannot anticipate in advance what will be the environmental conditions at laying time on the breeding site. This study contributes to demonstrate how the rate of temperature change encountered along the migratory route can be an important constraint for laying date v adjustment in long-distance migrants, and the consequences of long-term environmental changes induced by warming. Our results suggest that selection pressure for early breeding will intensify as warming increases but that geese may be unable to adjust their breeding phenology, leading to a greater trophic mismatch with negative consequences on the entire population.

Les principaux objectifs du présent mémoire étaient de quantifier les distributions horizontales et verticales des flux azotés dans différents secteurs de la baie de Baffin et de la mer du Labrador ainsi que d’évaluer la réponse de ces processus à diverses perturbations expérimentales (exposition à la lumière, baisse de pH et enrichissement en ammonium) représentatives des changements actuellement observés dans l’océan Arctique. Contre toutes attentes, les flux azotés ont montré une réponse mineure aux traitements, impliquant toutefois une diminution locale de la nitrification en présence de lumière dans un secteur caractérisé par une fraction supérieure d’eau d’origine Atlantique. Ce dernier résultat suggère une réponse différentielle de la nitrification aux changements de régime lumineux résultant de la fonte des glaces. Les conclusions découlant de cette étude ont contribué à l’amélioration de notre compréhension du cycle de l’azote dans un contexte de changements climatiques rapides.

Ce travail a porté sur l’étude de l’évolution des communautés zooplanctoniques à partir de séries temporelles de relevés effectués de 1995 à 2010 dans deux écosystèmes côtiers couplés, la Petite Rade de Toulon (PR) et Grande Rade de Toulon (GR) (Méditerranée Nord Occidentale, France) en relation avec les facteurs climatiques, les paramètres physiques et chimiques de l'eau et avec le phytoplancton. Le pas d’échantillonnage des relevés de zooplancton et du phytoplancton était d’un mois en moyenne. La maille du filet utilisé était de 90 µm, afin de cibler le mésozooplancton. La PR a différé de la GR dans son fonctionnement écologique, car elle est semi-fermée, mais aussi parce que l'activité anthropique y était beaucoup plus importante. Nos résultats ont montré que, de 1995 à 2010 dans les deux baies, l'abondance du zooplancton a sensiblement augmenté, surtout dans la PR. Il a été également établi, en utilisant différents outils statistiques, que la plus grande partie des espèces de zooplancton évolue de manière coordonnée chaque année, mais d’une manière différente d’une année à l’autre. C’est ce que nous avons appelé la signature annuelle, qui était très marquée dans la PR. Plusieurs paramètres environnementaux comme la température, l’oxygène, la salinité et l’ensoleillement, qui ont été simultanément enregistrés, expliquent cette signature annuelle. Il a été montré en effet qu’ils influencent très sensiblement la population de zooplancton, de manière instantanée ou avec un effet retardé. Les interactions responsables de cette évolution sont fort complexes, mais il a été aussi établi que ces facteurs sont plus forts lorsqu’ils agissaient de manière coordonnée. La répartition du zooplancton en groupes taxonomiques a montré que la diversité a augmenté jusqu’en 2005, puis a diminué légèrement, tout en restant à des niveaux plus élevés qu’en 1995. L’étude détaillée de la diversité, avec une classification des indices eux-mêmes, a fait l’objet du dernier chapitre. Enfin, nous émettons l’hypothèse que la diminution des stocks de poissons au cours des dernières décennies dans toute la région a entraîné une diminution des taux de prédation sur les communautés zooplanctoniques, ce qui peut expliquer l’augmentation de peuplements zooplanctoniques au cours de ces dernières années. Cet accroissement de l’abondance du zooplancton a pu entraîner à son tour une diminution de la biomasse du phytoplancton. Cette diminution a été parallèlement observée par notre équipe. Ceci suggère un système de contrôle top-down du réseau trophique. / This work focused the study of the evolution of zooplankton communities from time series of surveys conducted from 1995 to 2010 in two coastal coupled ecosystems, Little Bay (PR) and Large Bay (GR) of Toulon (North Western Mediterranean Sea, France) in relation to climatic factors, physical and chemical water parameters and phytoplankton. The samplings surveys of zooplankton, and indeed also of phytoplankton, were a month, on average. The net mesh size used was 90 µm to target Mesozooplankton. The PR differed from the GR in its ecological functioning, because it is semi-closed, but also because human activity is much more important. Our results showed that, from 1995 to 2010 in both bays, zooplankton abundance increased substantially, especially in the PR. It was also established, using statistical tools, that most zooplankton species evolved coordinated each year, but in a different way from one year to another. This is what we call the annual signature, which was more pronounced in the PR. Several environmental parameters such as temperature, oxygen, salinity and sunlight, which were simultaneously recorded, explained this annual signature. It was shown that they significantly influenced the population of zooplankton, instantly or with a delayed effect. Interactions responsible for this development are complex, but it was also established that these factors were stronger when they acted in a coordinated manner. Distribution of zooplankton taxonomic groups showed diversity increases until 2005 and then decreased slightly, while remaining at levels higher than in 1995. The detailed study of diversity, with a classification of the clues themselves was the subject of the last chapter. Finally, we hypothesize that the decline of fish stocks in recent decades throughout the region, resulting in lower rate of predation on zooplankton communities, may explain the increase of zooplankton communities in recent years. This increase in zooplankton abundance could in turn lead to a decrease in phytoplankton biomass. The decrease of phytoplankton was at the same time observed by our team. The latter hypothesis suggests a top-down control of the the food web

Les changements climatiques perturbent les régimes de précipitations ainsi que la fréquence et l'intensité des sécheresses de la forêt boréale canadienne. L'épinette noire (*Picea mariana* (Mill.) B.S.P) est l'espèce la plus abondante de cette forêt et elle revêt une grande valeur économique. Cependant, on ignore encore à quel point les changements climatiques en cours affectent sa croissance et la qualité de son bois. L'objectif de cette étude était donc d'évaluer l'effet des sécheresses sur l'angle des microfibrilles de cellulose du bois d'épinette noire, une propriété étroitement liée à la rigidité du matériau. Nous avons analysé des échantillons provenant de deux sites dans la pessière à mousse, le premier au Québec et le second en Ontario. Nous avons mesuré l'angle des microfibrilles dans la sous-couche S2 de la paroi cellulaire à l'aide de la technique d'analyse par spectroscopie Raman. Il n'y avait aucune différence significative entre l'angle des microfibrilles moyen pour le bois initial et le bois final. Pour les angles des microfibrilles de certains arbres, il existait une interaction significative entre la largeur du bois initial et l'intensité de la sécheresse la plus importante en degrés jours. Nos résultats suggèrent que dans des conditions de stress hydrique, les épinettes noires peuvent s'adapter aux conditions de sécheresse en produisant une étroite couche de bois initial, ou en produisant une plus large couche de bois initial avec un angle des microfibrilles peu prononcé. L'épinette noire semble présenter une variété de réactions face aux stress hydriques, et la modification des propriétés du bois, notamment l'angle des microfibrilles, pourrait limiter les pertes de croissance associées à la sécheresse. / Climate change is affecting precipitation patterns and the frequency and intensity of droughts in the Canadian boreal forest. Black spruce (*Picea mariana* (Mill.) B.S.P) is the most abundant species in this forest and holds significant economic values. However, the extent to which ongoing climate change is affecting its growth and wood quality remains unknown. The aim of this study was to evaluate the effect of drought on the cellulose microfibril angle of black spruce wood, a property closely linked to the material's stiffness. We analyzed samples from two sites in the spruce-moss forest, the first in Quebec and the second in Ontario. We measured the microfibril angle in the S2 sublayer of the cell wall using the Raman spectroscopy analysis technique. There was no significant difference between the average microfibril angle for earlywood and latewood. For the microfibril angles of some trees, there was a significant interaction between earlywood width and the intensity of the most severe drought in degree-days. Our results suggest that under water-stressed conditions, black spruce can adapt to drought conditions by producing a narrow layer of earlywood, or by producing a wider layer of earlywood with a shallow microfibril angle. Black spruce appears to exhibit a variety of responses to water stress, and modifying wood properties, especially microfibril angle, could limit drought-associated growth losses.

Les changements climatiques attendus pour les prochaines décennies auront des impacts non négligeables sur la performance à long terme des réseaux routiers québécois, notamment durant la période hivernale. Cette étude a pour objectif de quantifier l’effet des changements climatiques attendus en hiver, c’est-à-dire les effets d’une diminution de l’indice de gel et d’une hausse du nombre d’épisodes de redoux hivernaux. Tout d’abord, un adoucissement des températures hivernales aura un impact positif en réduisant l’endommagement des chaussées causé par les phénomènes de soulèvement au gel. Une augmentation de durée de vie relative de 6 à 17 % est attendue pour l’horizon climatique [2011-2040]. De plus, une méthode d’ajustement de l’indice de gel utilisé en conception a également été établie pour adapter les futures chaussées à des hivers moins rigoureux. Par la suite, l’effet d’une augmentation du nombre de redoux hivernaux aura des effets négatifs sur les chaussées en occasionnant une augmentation de l’endommagement par déformation permanente dans la couche de fondation granulaire et par fatigue dans la couche de béton bitumineux. Des essais triaxiaux ont été réalisés pour évaluer la performance en déformation permanente de différents types de MG-20 soumis à une répétition de redoux hivernaux. Ces essais ont ensuite été validés par des essais effectués à l’aide d’un simulateur de charge roulante. Il a été possible de conclure que, pour l’horizon climatique [2011-2040], les chaussées flexibles au Québec subiront une perte de durée de vie relative variant de 7 à 13 % en déformations permanentes. Concernant l’endommagement par fatigue, la perte de durée de vie relative attendue varie de 5 à 8 %. Finalement, certaines méthodes de mitigation sont proposées afin d’adapter les réseaux routiers aux changements climatiques. / In the coming decades climate change will have significant impacts on the long-term performance of the road network of Quebec, particularly during winter period. This study quantifies the effect of climate change expected in winter, precisely the effect of a decrease in the freezing index and an increase in the number of episodes of winter thaws. Firstly milder winter temperatures will have a positive impact by reducing pavement damage caused by frost heaves. Increased duration of life of about 6-17% is expected for climate horizon [2011-2040]. In addition, an adjustment of the freezing index has also been established to adapt construction of future pavement structure to less severe winters. Thereafter, the effect of an increase in the number of winter thaws events will have a negative impact on pavements increasing damages by permanent deformation in the granular base and by fatigue in the asphalt concrete layer. Triaxial tests were conducted to evaluate the performance on permanent deformation of different types of MG-20 subjected to repeated winter thaws. These tests were then validated using a small-scale heavy vehicle simulator. It was possible to conclude that, for the climate horizon [2011-2040], flexible pavements in Quebec will suffer a loss of lifetime ranging from 7 to 13% in permanent deformation. Regarding the fatigue damage, we expect a reduction of lifetime from 5 to 8%. Finally, some mitigation methods are proposed to adapt road networks to climate change.

La productivité est influencée par des facteurs climatiques et non-climatiques temporaires ou permanents. Leurs effets varient dans le temps et dans l’espace et le fait d’assumer une sensibilité homogène de la productivité alors qu’elle est en fait hétérogène a des conséquences sur la capacité de prévision de la productivité forestière. Il existe des preuves des changements globaux, régionaux et locaux et la réponse en terme de croissance à ces variations dans la forêt boréale est diversifiée et dans certains cas contrastées. Il est donc nécessaire de surveiller constamment la croissance et la productivité et des études régionales sont donc nécessaires pour étudier les alternatives des procédures d'estimation de la productivité. Cette thèse a donc pour but de déterminer dans quelle mesure les changements dans le climat et les régimes de perturbations affecter la productivité du site dans les forêts boréales et tempérées septentrionales situées dans la province de Québec. Des données d’analyse de tiges ont été obtenues pour 32 peuplements dominés par le tremble dans un transect nord-sud couvrant 5 degrés de latitude, représentant un large gradient climatique avec différent dépôts du surface. La croissance en hauteur en temps réel y a été étudiée à l’aide du modèle de productivité de Plonski. Plus de 4000 placettes échantillons temporaires ont été obtenues dans des peuplements d'âges, de structures et de compositions différentes pour mesurer les effets rétroactifs de la végétation sur la productivité, qui résultent indirectement du climat et du sol. Le modèle de Pothier et Savard a ensuite été utilisé pour estimer l'indice de qualité de station du tremble dans des peuplements mélangés. Enfin, le dernier chapitre a utilisé le modèle aspécifique hauteur dominante-âge de Pothier et Auger. Les résultats du premier chapitre montrent que, dans les peuplements dominés par le tremble, la croissance en hauteur est surtout influencée par la somme annuelle des degrés-jours, avec un pouvoir prévisionnel aussi bon que celui obtenu avec des variables basées sur les processus. Un modèle qui suppose que certaines populations ont des réponses différentes au climat est meilleur, ce qui démontre que la sensibilité du tremble au climat n'est pas identique sur toute son aire de dispersion. Dans les peuplements mélangés, la structure du peuplement et la composition en espèces sont les principaux facteurs expliquant la productivité du tremble. Une interaction entre les facteurs du paysage et de la placette influence la productivité à l’échelle des placettes, suggérant qu'une approche de modélisation hiérarchique est plus appropriée. Enfin, puisque les changements de structure et de composition reflètent la dynamique de succession, il est déduit que les changements successionnels dominent la variabilité de la productivité dans les peuplements mélangés. Nos résultats semblent concorder avec l’idée fondamentale de l’existence d’une hétérogénéité (dans la productivité forestière) due aux interactions intra- et inter-specifiques qui produisent des structures capables de s’adapter dans le temps, comme le suggère le concept des systèmes adaptatifs complexes. / Forest productivity is driven by direct climatic and non-climatic factors which are transient or permanent in nature. Their effects vary through time and along spatial scales, thus assuming equal sensitivities across time and space where heterogeneous growth responses exist has consequences for the prediction of forest productivity. There is growing evidence of global changes, associated by rather diverse and in some cases contrasting changes in growth. It is necessary to constantly monitor growth and productivity and regional studies are therefore necessary to consider alternative productivity estimation procedures. This thesis was therefore aimed at determining to what extent global, regional and local changes in climate and disturbance regimes affect forest site productivity within eastern Canadian boreal and northern temperate forests located within the province of Québec. Stem analysis data was first obtained from 32 aspen dominated stands that spanned a 5-degree of latitude-wide transect representing a large climate gradient with different surficial deposit types in order to study real-time height growth. Plonki’s site index model calibrated from stem analysis data was used in estimating a height growth index for these 32 stands. Over 4000 temporary sample plots were also obtained from stands of varying age, structure and species compositional gradients in order to determine feedback effects of vegetation on productivity, which are indirect effects of climate and soil. A site index model calibrated from temporary sample plots (and currently used in Québec for growth and yield estimation) was used in estimating site index for mixed aspen stands. Finally, the last chapter of this thesis used an aspecific height-age relationship. Results of the first chapter show that within aspen dominated stands, height growth is mainly driven by the annual cumulative sum of growing degree days with an explanatory capacity as good as that of more complex processed-based variables. Also, aspen productivity in pure stands is better explained with a model that assumes that specific populations have different response functions to climate, demonstrating that climate sensitivity is not stable across a species’ geographic range. Within mixed species stands, stand structure and species composition are the major drivers of aspen productivity. Variability in productivity is better explained at the level of landscapes than stand-level. An interaction between landscape- and stand-level drivers influence stand-level productivity, suggesting that a hierarchical modelling approach is more appropriate than a single-level model. Since stand structural and compositional changes are dynamics that characterize stand succession, it is inferred that successional changes and not climate drive productivity in mixed stands, when measured with site index. Our results seem to concur with the fundamental idea of the existence of heterogeneity (in forest productivity) due to intra- and inter-specific interactions in a way that produces structures capable of adapting through time, as suggested by the concept of complex adaptive systems.

L’étude de la plasticité comportementale s’attarde aux réponses physiologiques et comportementales des individus face aux contraintes de leur environnement. Les changements climatiques modifient les conditions du milieu et ont le potentiel d’influencer les composantes biodémographiques des individus. L’étude des liens mécanistiques entre le comportement animal et les conditions du milieu est donc utile à la compréhension des impacts potentiels des changements climatiques sur les individus. Le premier volet de ma thèse s’attarde aux liens entre les conditions du milieu, le comportement d’hibernation et la sélection de tanière de l’ours grizzli, une espèce menacée en Alberta. Ce volet révèle que l’abondance de nourriture à l’automne ainsi que le statut reproducteur des individus sont liés aux variations observées dans les dates d’entrée en tanière tandis que les conditions météorologiques à large échelle et le statut reproducteur des individus expliquent bien les dates de sorties de tanières. Ce volet démontre aussi que les caractéristiques physiques des tanières ne diffèrent pas entre les sexes et que pour creuser leurs tanières, les mâles et les femelles sélectionnent des attributs du paysage similaire. À large échelle, l’ours grizzli évite les zones humides et choisi des peuplements de conifères en haute altitude associés à une grande disponibilité de nourriture de haute qualité au printemps. À l’échelle du domaine vital et à l’échelle locale, l’ours grizzli choisi des peuplements de conifères associés à un fort couvert latéral et vertical, à une faible disponibilité de nourriture de haute qualité à l’automne, à une forte abondance d’Hedysarum spp. ainsi qu’à une faible densité de routes. Le second volet s’attarde à la sélection de l’habitat et à la thermorégulation durant la période active et mets en évidence les contraintes thermiques associées à une augmentation de la température ambiante sur les patrons de sélection de l’habitat. La sélection de l’habitat de l’ours grizzli selon les saisons et durant la journée dépendait de la température ambiante et ce, davantage pour les mâles que pour les femelles. Plus la température ambiante était élevée, plus la sélection de peuplements ouverts qui abondent en nourriture de haute qualité augmentait durant les périodes les plus fraîches de la journée et plus la sélection de ces mêmes peuplements diminuait durant les périodes les plus chaudes de la journée. Ma thèse approfondie les connaissances concernant les facteurs intrinsèques et extrinsèques influençant le comportement d’hibernation et met en évidence l’influence de la thermorégulation sur la sélection de l’habitat chez l’ours. Mes résultats contribuent à une meilleure compréhension des facteurs déterminant la distribution des individus et améliore notre capacité à prédire l’effet des changements climatiques globaux sur les grands mammifères. / The study of behavioural plasticity aims at understanding the physiological and behavioural responses of individuals to limiting factors. Climate change has the potential to influence the life history of individuals by altering environmental conditions. Thus, studying the mechanistic links between animal behaviour and environmental conditions is necessary to understand the potential impacts of climate change on individuals. The first part of my thesis focuses on the links between environmental conditions, hibernation behaviour, and habitat selection of grizzly bears, a threatened species in Alberta, Canada. The phenology of den entry and exit was driven by sex and reproductive status, food availability in autumn, winter precipitation, and spring temperature. There was no difference in the dimensions and characteristics of dens excavated by male and female grizzly bears, and males and females selected similar landscape attributes to dig their dens. At the broadest scale investigated, grizzly bears avoided wetlands and selected high-elevation dry conifer stands with abundant high-quality spring foods. At the home-range scale and within the den vicinity, grizzly bears selected dense conifer stands associated with little high-quality autumn food and abundant Hedysarum spp. in areas with low road densities. The second part of my thesis focuses on the links between habitat selection and thermoregulation during the active season, and highlights the thermal constraints associated with increasing ambient temperatures on habitat selection patterns. Grizzly bear habitat selection followed a daily and seasonal pattern that was influenced by ambient temperature, with adult males showing a stronger response than females to warm temperatures. With increasing ambient temperatures, male and female grizzly bears increased their selection for open stands with abundant food resources during the coolest periods of the day, and concurrently decreased their selection for these open stands during the warmest periods of the day. My thesis increases our understanding of the role of intrinsic and extrinsic factors on hibernation behaviour, habitat selection, and thermoregulation constraints of grizzly bears. Ultimately, my results enhance our understanding of the factors regulating the distribution of individuals in time and space; improving our ability to predict the potential impacts of climate change on large mammals.

Le réchauffement climatique actuel entraine la fonte du pergélisol dans les zones septentrionales et la dégradation des infrastructures qui ont été construites dessus. Le présent mémoire porte sur l'étude de la dégradation des routes concernées par cette fonte. L'objectif est de réaliser un modèle numérique permettant de simuler et ainsi de prévoir l'évolution thermique d'un remblai situé sur du pergélisol, afin de pouvoir tester des solutions technologiques qui ont pour but de limiter le dégel de ce sol. Le modèle numérique est validé à partir de relevés de température effectuée sur un site expérimental situé à Beaver Creek, à la frontière du Yukon et de l'Alaska, qui subit directement l'effet de la fonte du pergélisol. Une fois le modèle numérique validé, trois solutions technologiques sont testées puis optimisées. La première solution est un remblai dit convectif, où l'on remplace le gravier situé sous ou en accotement de la route, par des pierres de grosses tailles, favorisant ainsi les phénomènes de transfert de chaleur par convection naturelle. Les résultats ont montré que le remblai convectif était la solution la plus performante pour créer une zone gelée de grande taille présente toute l'année sous la route. La deuxième solution est l'utilisation d'un drain thermique. Une conduite d'air est installée dans l'accotement du remblai, laissant circuler l'air par convection naturelle, en favorisant l'effet cheminée. Les résultats ont montré que le drain thermique était la solution la plus efficace pour limiter le dégel du remblai en été. Enfin, la troisième et dernière solution est l'utilisation d'une surface réfléchissante sur la route, ayant pour but de diminuer l'absorbtivité de la route, et ainsi de limiter le dégel du remblai. Les résultats ont montré que l'effet de cette surface réfléchissante était réel mais très localisé. Cependant, cette dernière solution reste la plus simple à mettre en place, car elle ne nécessite pas de travaux de grande envergure. Chacune de ces trois solutions a été optimisée. Les résultats finaux ont montré que la solution optimale, constituée d'un remblai à convection et d'une surface réfléchissante permettait d'éviter durant toute l'année que le pergélisol situé sous la route à Beaver Creek ne dégèle. Cela correspond donc à l'objectif fixé au départ pour le site expérimental étudié, et peut être développé pour d'autres situations de dégradation de routes dues à la fonte du pergélisol. / The current global warming triggers permafrost thawing, which jeopardizes the infrastructures that have been built on it. The present document presents a study of the thermal damage that roads experience because of this thawing. The objective is to build a numerical model to simulate and predict the thermal evolution of an embankment located on permafrost, in order to test technological solutions considered to limit the soil thawing. The numerical model is validated based on in situ temperature measurements collected in Beaver Creek, at the Yukon-Alaska border, that experiences the effects of permafrost thawing. Once the model is validated, three technological solutions are tested and optimized. The first solution is a convective embankment in which the gravel located under the road or on its shoulder is replaced by a layer of large rocks in order to enhance heat transfer by the air self-driven flow in this layer. Results have shown that the convective embankment was the most efficient solution for creating a large frozen region under the road ail over the year. The second solution is the thermal drain. An air duct in which air flow is triggered by natural convection is installed in the shoulder. The results revealed that the thermal drain was the best solution for preventing the thawing of the embankment in the summer. Finally, a third solution considered was to cover the surface of the road with a reflective painting in order to diminish the amount of solar radiation absorbed. The effect of the painting was very much localized. However, this last solution is the simplest to implement, because it does not require large roadwork. Each of these three solutions has been optimized. The optimal solution consisted of a convective embankment combined with a reflective surface in order to avoid the thawing of the road considered in this study. This corresponds meets the initial objective for the Beaver Creek road, and could be extended to other infrastructures on permafrost.

L’augmentation de la fréquence et de l’intensité d’événements climatiques extrêmes tel que des vagues de chaleur automnales, résultant du réchauffement climatique, est susceptible d’entraîner des modifications de plusieurs facettes de l’écologie de l’arpenteuse de la pruche (Lambdina fiscellaria Guen.), un important insecte défoliateur. Cette étude vise à déterminer l’influence de la plante hôte, de la provenance géographique des populations et des vagues de chaleur au cours de la phase d'acclimatation au froid sur la biologie hivernale de l’arpenteuse de la pruche. Nos résultats démontrent que les contenus des œufs en tréhalose, glucose et mannitol sont significativement influencés par les vagues de chaleur et par l’origine de la population. De plus, la survie hivernale des œufs de l’arpenteuse de la pruche de la population originaire du sud a été négativement affectée par les vagues de chaleur plus intenses alors que celle provenant d’un environnement plus nordique n’a pas été affectée. Cette étude suggère que le métabolisme hivernal des populations établies au sud du territoire québécois sera plus affecté par les vagues de chaleur automnales que celui des populations plus nordiques et pourrait avoir un impact important sur la dynamique des populations de cet important ravageur forestier. / The increase in frequency and intensity of extreme climatic events such as fall heat waves, resulting from the ongoing climate warning could interfere with the winter metabolism of the hemlock looper (Lambdina fiscellaria Guen), an important forest pest in eastern Canada. The main objective of this study is to determine the impact of the host plant quality, the geographic origin of populations and the conditions prevailing during the cold acclimation period on hemlock looper winter biology. Our results show that eggs contents in trehalose, glucose and mannitol were significantly influenced by fall heat waves and by the origin of the population. Egg winter survival of the southern population was negatively affected by strongest heat waves while the northern population was not affected. This study suggests that the metabolism and winter survival of southern hemlock looper populations in Québec will be more affected by fall heat waves than northern populations.