Dans un premier temps, nous avons réalisé une analyse financière de la populiculture spécifique au contexte québécois. Par la suite, nous avons évalué la perception des professionnels du milieu forestier par rapport à cette sylviculture avant et après les avoir renseignés sur les aspects financiers de la populiculture. L'évaluation financière de 18 scénarios sylvicoles en populiculture fût réalisée en se basant sur une échelle de coûts réels fournie par des populiculteurs québécois. Une analyse de sensibilité des différents intrants nous a permis d'établir une fenêtre optimale de rentabilité pour la populiculture. Il s'avère que le prix du bois et les subventions accordées aux traitements sylvicoles sont les deux facteurs prépondérants dans la rentabilité de cette culture. La discordance des opinions quant à la populiculture nous a amené à étudier la perception qu'entretiennent les professionnels forestiers face à ce type de sylviculture. Contrairement à l'hypothèse de départ, la présentation de données financières n'a pas permis d'obtenir un consensus sur la question de la populiculture, mais a plutôt contribué à polariser davantage les opinions. Les partisans invoquant son rendement sylvicole et les détracteurs alléguant la faible valeur de la fibre créée en contraste avec l'intensité de la sylviculture que la populiculture requiert.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Les comportements au rabotage, ponçage, défonçage et tournage du bois de sept clones de peuplier hybride provenant de trois sites de plantation suivant trois procédés de séchage: conventionnel, à température élevée et à haute température ont été étudiés Les propriétés d'usinage ont été déterminées à une teneur en humidité de 8% suivant la norme ASTM D1666-87. La qualité des surfaces obtenues a été évaluée qualitativement et quantitativement. Les clones de peuplier hybride se sont bien comportés lors du rabotage, ponçage et défonçage. La performance face au tournage fut plutôt faible. Dans l'ensemble, le comportement à l'usinage a été influencé en ordre décroissant d'importance par les paramètres de coupe, les clones, les procédés de séchage et les sites. La meilleure performance du rabotage fut obtenue avec un angle d'attaque de 20° et une onde d'usinage de 1,1 mm. Cette qualité pourrait être encore meilleure en utilisant un angle de 17,5° et une onde d'usinage plus courte. Le séchage conventionnel a eu des effets plus positifs sur la qualité de rabotage que les séchages à température élevée et à haute température. Le ponçage avec un papier fin de 180 grains s'est avéré le meilleur. Le comportement au tournage fut meilleur à une teneur en humidité du bois de 12% comparativement à 8%. Pour le défonçage, le travail en avalant a produit des surfaces plus lisses et de meilleure qualité par rapport à celles obtenues par le travail en opposition. Trois clones ont été identifiés comme étant plus performants pour l'usinage. En général, les bois plus denses ont montré une meilleure performance à l'usinage que les bois légers. Cependant, les corrélations entre la densité du bois et les propriétés d'usinage furent faibles. Bien qu'une sélection orientée selon un critère de densité puisse améliorer indirectement le comportement à l'usinage, l'évaluation directe des propriétés d'usinage est conseillée. Finalement, des effets mineurs des sites et des procédés de séchage ont été observés pour quelques conditions particulières d'usinage et ont par ce fait été considérés négligeables.

Les protéines possédant un domaine RING (REALLY INTERESTING NEW GENE) avec une activité E3 ligase sont largement présentes chez les plantes, jouent des rôles importants dans la régulation de plusieurs processus par la reconnaissance d’une protéine cible pour l’ubiquitination. Auparavant, il a été montré que l'expression de PtaRHE1, codant une protéine contenant un domaine RING-H2 avec une activité E3 ligase, est associée à la mise en place de la croissance secondaire chez le peuplier. Dans le cadre de cette thèse, nous avons démontré que PtaRHE1 est mono-ubiquitiné in vitro en présence de l’E2 du peuplier PtaUbC5a. Par hydridation in situ et Western blot, nous montrons que PtaRHRE1 et la protéine correspondante sont exprimés dans les tissus vasculaires de la tige, c'est-à-dire le phloème, le cambium et le xylème. Par comparaison avec les plantes de type sauvage, la sous-expression de PtaRHE1 suite à l’expression d’un microARN (i) a donné lieu à une modification dans la morphologie des fibres secondaire de phloème avec une plus forte densité cellulaire et des paroi de fibres plus mince, (ii) à une modification de la qualité de lignine avec moins d’unité S au niveau des tissus de l’écorce, ces résultats suggèrent un rôle de PtaRHE1 dans la formation et / ou la maturation des fibres. La sur-expression de PtaRHE1 chez les peupliers engendre un phénotype pléiotropique caractérisé par l’enroulement des feuilles et une inhibition du développement racinaire. L’expression du gène codant pour le facteur de transcription WRKY23 est positivement corrélée à celui de PtaRHE1 dans le xylème de la tige des lignées sur-exprimant ou sous-exprimant PtaRHE1. Sur base d’un modèle, nous suggérons un rôle pour le couple PtaRHE1/PtaWRKY23 dans le développement des tissus vasculaires. De plus, nous avons montré que l'expression de PtaRHE1 et l'accumulation de la protéine correspondante sont modulées par l'humidité de l’air et du sol ainsi que par l'acide abscissique. Les informations présentées dans ce travail indiquent un rôle de PtaRHE1 au cours de développement de la plante ainsi que pendant la réponse au stress biotique et abiotique / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’amélioration de l’efficacité de l’utilisation de l’eau (WUE) s’avère un élément clé afin d’augmenter la durabilité des plantes cultivées lors de périodes de sécheresse. Dans ce contexte, cette thèse a étudié la relation entre la conductance du mésophylle au CO2 (gm), un élément contraignant l’assimilation en carbone, et l’hydraulique chez des peupliers hybrides, espèces à forte croissance et haute transpiration. Il a été démontré, à l’aide d’une méthode améliorée, que gm reste constante durant les premières étapes d’un stress hydrique jusqu’à un seuil de conductance stomatique (gs) d’environ 0,15 mol m−2 s−1. En diminuant expérimentalement les limitations causées par les stomates, gm et la conductance hydraulique des feuilles n’ont pas été altérées, suggérant une isolation hydraulique partielle du mésophylle. L’application d’acide abscissique (ABA) exogène et la cavitation du xylème ont mis en évidence le délai de réaction de gm par rapport à gs, suggérant également l’isolation hydraulique du mésophylle. L’isolation hydraulique serait en cause et entrainerait un délai dans l’acheminement de l’ABA, retardant ainsi la fermeture d’aquaporines et entrainant une déviation de l’eau vers la voie apoplastique et une diminution irréversible de gm. Toutefois, une diminution de la turgescence résultant de la cavitation entraine une diminution de gm réversible par pressurisation d’eau dans le xylème, suggérant un effet réversible au niveau de la membrane plasmique. Ces deux mécanismes peuvent également être observés lors d’un stress hydrique de plus longue durée. Ainsi, la diminution de gm est retardée de quelques jours par rapport à gs, suggérant un effet de l’ABA endogène. Toutefois, une variation diurne de gm après plus d’une semaine de stress suggère une réaction au changement journalier de turgescence. La variation de réponse de gs entre différents génotypes de peupliers et le délai de réaction de gm permettent d’augmenter le ratio gm/gs, et ce dernier est corrélé positivement à l’efficacité de transpiration, une composante foliaire de WUE. Ainsi, le ratio gm/gs serait un trait à favoriser dans l’amélioration de WUE afin d’augmenter la résilience des plantes cultivées à la sécheresse, surtout dans un contexte de changements climatiques où la fréquence et l’intensité des périodes de séchesse sont prédits d’augmenter. / Increasing water use efficiency (WUE) is a key objective to improve the sustainability of cultivated plants to drought. In that context, this thesis has studied the relation between leaf hydraulics and mesophyll conductance to CO2 (gm), a component that restricts carbon assimilation, in hybrid poplar clones, plants with high growth rates and transpiration. It was first shown, using an improved measurement method, that gm remained constant during the early stages of water stress and declined only below a stomatal conductance (gs) threshold of ~0.15 mol m−2 s−1. Removing stomatal limitations experimentally did not improve gm or leaf hydraulic conductance (Kleaf), which suggests a partial hydraulic isolation of the mesophyll. Furthermore, adding xylem-fed abscisic acid (ABA) or inducing xylem cavitation again showed a delayed gm response and hydraulic isolation of the mesophyll. Two mechanisms would be at play. First, in the case of ABA, hydraulic isolation would delay its delivery and eventually induce mesophyll aquaporins gating and a shift towards the apoplastic water pathway, thus decreasing gm. However, it is only with a decline in turgor caused by xylem cavitation that pressurizing water allows for a full restoration of gm, which suggests a reversible change at the plasma membrane level. Those two mechanisms can be observed during a longer water stress period. Thus, the delay in gm decline by a few days compared to gs suggests an ABA response and the partial hydraulic isolation of the mesophyll. After more than a week of water stress, diurnal changes in gm indicate a daily turgor variation. The variation in gs response to drought and the delay in the decline of gm increase the gm/gs ratio, which is positively correlated to transpiration efficiency, a foliar component of WUE. Thus, the gm/gs ratio was used to discriminate between five poplar genotypes, and the results suggest that it should be improved to increase WUE and the resilience of cultivated plants to drought, which is more than ever critical since drought events are predicted to increase in frequency and intensity under climate change.

Afin de comprendre le processus de transition des peuplements de peuplier faux-tremble établis après feu vers des peuplements dominés par l’épinette noire dans le nord de l’Abitibi, deux approches (chronoséquence et reconstitutions dendrochronologiques) ont été utilisées pour analyser 11 peuplements âgés de 25 à 200 ans. Le peuplier et l’épinette s’établissent immédiatement après feu, mais le peuplier domine rapidement la voûte forestière jusqu’à environ 100-150 ans, après quoi il commence à mourir. Les épinettes déjà établies croissent alors plus rapidement et deviennent dominantes. Les jeunes peuplements (<100 ans) ont une flore de peupleraies et un humus mince alors que les vieux peuplements (>150 ans) ont une flore de pessière et une épaisse couche organique au sol. La transition du peuplier vers l’épinette noire est probablement facilitée par des épidémies d’insectes défoliateurs qui tuent les peupliers et par l’accumulation de matière organique au sol qui empêche l’établissement d’une deuxième cohorte de peuplier.

Les peuplements mixtes (formés à la fois de feuillus et de conifères) font partie de la dynamique naturelle de la forêt boréale québécoise. Toutefois, les pratiques forestières au Québec ont eu comme conséquences de séparer les essences incluses dans ces peuplements. Hors, de récentes études suggèrent que la gestion forestière des peuplements mixtes pourrait procurer des avantages tant économiques, qu'écologiques. Cependant, nous connaissons encore mal la dynamique naturelle menant à la formation de peuplements mixtes d'essences pionnières telles que le peuplier et le pin gris et encore moins les conséquences qu'une telle mixité peut avoir sur les propriétés physico-chimiques et biologiques du sol. Cette thèse de doctorat a, comme principal objectif, de mieux comprendre les causes et les conséquences souterraines de la mixité forestière entre le peuplier faux-tremble et le pin gris dans la forêt boréale abitibienne. En premier lieu j'évalue l'hypothèse que la fertilité du matériau parental détermine l'occurrence des peuplements mixtes de peuplier et de pin gris. Un recensement des peuplements mixtes dans le nord-ouest de l'Abitibi ainsi qu'une expérience contrôlant la fertilité du sol ont permis de confirmer cette hypothèse. En ce sens, les peuplements mixtes de peuplier et de pin gris sont exclusifs aux dépôts argileux plus riches que les dépôts sableux tels le till. En second lieu, j'évalue les conséquences de la mixité forestière sur les propriétés édaphiques, notamment, la composition et la stabilité des communautés microbiennes du sol. Ainsi, je suppose que la plus grande diversité végétale des peuplements mixtes favorise la stabilité de la biomasse des communautés microbiennes qui y sont associées. J'ai donc mesuré trois indices de stabilité de la biomasse microbienne soient : la résistance, la résilience et la tolérance. Mes résultats indiquent dans un premier temps que les communautés microbiennes des peuplements mixtes sont plus résistantes que celles des peuplements purs et, dans un deuxième temps, que la tolérance des communautés microbiennes des peuplements mixtes est assurée dans une plus grande diversité de conditions par opposition aux communautés microbiennes provenant des peuplements purs. Quant à la résilience, cet indice était plus fortement déterminé par la fertilité du matériau parental que par la composition végétale. En troisième et dernier lieu, j'explore les conséquences souterraines de frontières abruptes entre les peuplements purs de peuplier et de pin gris. Même si dans de tels cas, il n'y a pas de mixité forestière, je présente des évidences que de tels écotones constituent des écosystèmes uniques en ce qui a trait à leurs propriétés souterraines et que le peuplier, par la dispersion de sa litière, possède une plus forte influence que le pin gris sur ces propriétés, notamment, la composition des communautés microbiennes. Les résultats et les conclusions découlant de ce projet de doctorat permettront, dans un premier temps de mieux comprendre la dynamique naturelle de la forêt boréale, et dans un second temps, de comprendre les conséquences souterraines de l'hétérogénéité du paysage de la forêt boréale. Finalement, ces résultats pourraient justifier le développement de pratiques sylvicoles préservant la diversité du paysage forestier québécois.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L'ozone troposphérique est un polluant atmosphérique majeur qui agit comme une phytotoxine. Il pénètre dans les feuilles par les stomates avant d'être dissout dans l'apoplaste en générant des radicaux libres oxygénés (ROS) provoquant ainsi un stress oxydatif. Deux barrières existent pour restreindre les effets de l'ozone : (i) les stomates qui peuvent limiter les flux entrants par contrôle de la conductance stomatique et (ii) le système de détoxication des ROS issus de la dégradation de l'ozone. Nous avons étudié les effets de l'ozone (120 ppb) sur ces deux moyens de défense chez trois génotypes de peuplier euraméricain (Populus deltoides x Populus nigra) placés en conditions contrôlées dans des chambres phytotroniques. Un effet direct de l'ozone sur la photosynthèse et sur les mouvements stomatiques en réponse à des variations de facteurs environnementaux (ralentissement des phénomènes d'ouverture et de fermeture) a été mis en évidence. Les modèles de calcul de la conductance stomatique, sur lesquels se basent les indicateurs de seuil de risque à l'ozone pour la végétation, doivent donc les prendre en compte. De plus, ces travaux ont mis en évidence le rôle prépondérant des concentrations constitutives en antioxidants dans la tolérance à l'ozone ainsi que la complexité de ces mécanismes de détoxication. La notion de flux effectif d'ozone doit prendre en considération ces deux aspects afin de caractériser au mieux les différences de sensibilité à l'ozone intra et inter spécifique / Tropospheric ozone is a major air pollutant that acts as a phytotoxin. It enters the leaf through the stomata before being dissolved in the apoplast by generating reactive oxygen species (ROS) causing oxidative stress. Two defenses exist to restrict the effects of ozone: (i) the stomata which can limit ozone uptake by regulating stomatal conductance and (ii) the detoxification processes of ROS generated by ozone.We studied the effects of ozone (120 ppb) on these two mechanisms of defense in three euramerican poplar genotypes (Populus deltoides x Populus nigra) under controlled conditions in phytotronic chambers. A direct effect of ozone on photosynthesis and stomatal movements in response to changes in environmental factors (by slowing the stomatal opening and closure) has been highlighted. Models of stomatal conductance, on which indicators of critical level of ozone for vegetation are based, must take them into account. In addition, these studies have highlighted the role of constitutive concentrations of antioxidants in tolerance to ozone as well as the complexity of these detoxification mechanisms. The notion of effective ozone flux must consider these two aspects to better characterize the intra-and inter-specific differences in sensitivity to ozone

Cette thèse visait à caractériser la composition en polysaccharides des fibres de bois de tension chez le peuplier et établir de possibles corrélations avec les mécanismes de création de la tension. A cette fin, nous avons étudié le bois de jeunes peupliers qui ont poussé sous conditions contrôlées. Nous avons pu déterminer la composition en polysaccharides des couches G isolées ainsi que la structure de ces polysaccharides. L’évolution de cette composition au long de la différentiation du bois de tension et du bois opposé a été évaluée à l’aide de 178 anticorps dirigés contre les principaux polysaccharides pariétales. La fonction de deux protéines à arabinogalactanes avec domaine fascicline-like a été également étudiée à l’aide des anticorps produits à cet effet. La génétique inverse a été également utilisée pour compléter l’étude de la fonction d’une de ces protéines dans la formation du bois de tension. Les résultats obtenus ont mis en évidence une évolution de la composition de la couche G au cours de la différenciation. Des différences entre la composition de la couche S2 des fibres du bois de tension et du bois opposé ont aussi été détectées. Une grande quantité de pectines de type RG-I a été décelé dans la couche G, molécules qui pourraient participer à la formation d’un gel. Le gonflement de ce gel serait responsable de la mise en tension des microfibrilles de cellulose. Cependant, nos travaux ne montrent aucune évidence pour la présence de xyloglucanes dans la couche G. Des indices en faveur de l’implication des FLAs dans la construction de la couche G ont été également trouvés dans cette étude. Ce travail de thèse ouvre des perspectives pour l’identification du déterminisme moléculaire à l’origine de la création de la tension dans le bois de tension. / This work aimed at characterizing the composition in polysaccharides of poplar tension wood fibres and a possible correlation with mechanisms for creating tension. Firstly, we isolated G-layers from tension wood formed in young poplars which grows in a greenhouse under controlled conditions and determine its polysaccharides composition and the structure of these polysaccharides. Therefore, we investigate the polysaccharide distribution during tension and opposite wood fibres differentiation by using 178 antibodies raised against the major wall polysaccharides. The distribution and function of two fasciclin-like arabinogalactan proteins were studied using two antibodies produced to this end and the function of one of the proteins were studied by reverse genetics. This work show an evolution in the polysaccharides composition of G-layer through its differentiation and also differences concerning S2 layer composition between tension and opposite wood fibres. No evidences for the presence of xyloglucans in the G-layer. However, this work shows the presence of a high quantity of RG-I type pectin which may be implicated in a gel-like structure formation which swelling could be responsible for tension creation in cellulose microfibrils. Our results suggest an implication of fasciclin-like arabinogalactan proteins in G-layer construction. Further, this work opens up new perspectives towards identification of molecular basis of tension creation in tension wood.

L'effet de la rétention variable du peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx) sur la croissance de l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) ainsi que sur le recouvrement, la composition et la diversité des espèces de la strate de sous-bois est évalué dans ce mémoire. Les bénéfices en termes de transmission de la lumière et d'enrichissement de la litière qu'entraîne la présence de peuplier faux-tremble dans un peuplement pourraient influencer positivement la croissance de l'épinette noire. Par contre, la croissance rapide du peuplier limite celle d'autres espèces d'arbres à ses côtés, en particulier les essences à croissance plus lente comme l'épinette noire. Pour les sylviculteurs il est donc important de trouver quelle densité de peupliers doit être maintenue dans le parterre de coupe pour contrecarrer les impacts négatifs du conifère sur le cycle des éléments nutritifs et la productivité du peuplement. Une quantité adéquate de feuillus constituerait un équilibre entre les effets positifs sur le sol favorisant la croissance de l'épinette et les effets négatifs découlant de la possibilité de compétition pour les ressources entre les deux espèces. Un dispositif expérimental a été mis en place en Abitibi-Témiscamingue où les mesures dendrométriques prises sur les épinettes ont permis d'évaluer les variations de croissance rencontrées chez les jeunes conifères (environ 20 ans) selon un gradient naturel de présence de peuplier faux-tremble dans le milieu. Ensuite, par l'emploi d'une éclaircie précommerciale, un gradient de rétention du peuplier a été produit dans les parcelles expérimentales (n = 45) afin d'évaluer selon quelles proportions la présence du feuillu peut être bénéfique pour la croissance du résineux. Ainsi, quatre densités résiduelles différentes de tiges de peuplier par hectare ont été créées: 0, 65, 130 et 195 tiges/hectare. Les résultats d'études antérieures proposent qu'à l'échelle du peuplement, le volume marchand total des épinettes matures est augmenté par la présence de peupliers dans des proportions plus basses que 41 % de la surface terrière totale. Qu'en est-il pour des jeunes peuplements? L'effet positif du peuplier faux-tremble peut-il déjà se faire ressentir après une vingtaine d'années? Il semble que le peuplier aurait un effet facilitant sur les composantes du sol affectant ainsi positivement la croissance de l'épinette noire. Par contre, l'absence de compétition entre les arbres avant l'application de l'éclaircie précommerciale n'a pu mettre en évidence un impact du gradient de rétention du feuillu sur la croissance du conifère. L'épinette noire n'est probablement pas la seule espèce à pouvoir profiter des effets positifs de la présence de peupliers dans le peuplement. Ainsi, le deuxième volet de l'étude porte sur l'effet de la densité variable du peuplier sur la composition, le recouvrement et la diversité de la strate de sous-bois. Des relevés de pourcentage de recouvrement (8 quadrats de 1m x 1m/ parcelle) des espèces bryophytes et vasculaires (incluant toutes celles mesurant moins de 1m de hauteur) ont été effectués dans les parcelles expérimentales (n = 45). Il est donc possible de déterminer si les espèces du sous-bois ont été influencées par la plus grande quantité de lumière qualité et la quantité de litière au sol. Étant donné la récupération du milieu face aux activités forestières antérieures, à court terme, la strate inférieure n'a démontré aucune réaction en termes de composition, de recouvrement ou de diversité face au changement de présence de peuplier faux-tremble dans le milieu. À long terme, les effets positifs ou négatifs de la coexistence entre différentes quantités de peupliers faux-tremble, l'épinette noire et les espèces de sous-bois pourront être observés grâce au dispositif expérimental mis en place. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Épinette noire, Peuplier faux-tremble, Croissance, Sous-bois.