L’éco-efficacité est un concept qui a été spécifiquement conçu pour le monde de l’entreprise, et qui lie les performances environnementales et économiques d’un produit ou d’un service. Depuis 2012, l’éco-efficacité fait l’objet d’une méthode d’évaluation normalisée (ISO 14045) qui impose l’analyse de cycle de vie pour évaluer les impacts potentiels à l’environnement. L’évaluation de l’éco-efficacité offre ainsi au monde de l’entreprise l’opportunité de prendre des décisions non plus basées uniquement sur des égards économiques, mais prenant aussi en considération les impacts potentiels à l’environnement. Parmi les innombrables activités industrielles susceptibles de tirer profit du concept d’éco-efficacité se trouve la transformation des produits laitiers. En effet, ce secteur de l’industrie agro-alimentaire permet certes de valoriser la matière première laitière, mais exploite parallèlement une part significative des ressources naturelles. Le premier objectif de cette thèse a été de réaliser un état des lieux sur l’évolution et la mise en oeuvre du concept d’éco-efficacité dans le domaine de la transformation laitière. Une première étude a permis d’observer l’activité de transformation des produits laitiers sous une perspective de cycle de vie, et d’explorer les développements successifs du concept d’éco-efficacité dans ce domaine. Cette étude a notamment montré que la simulation de procédés présentait un potentiel intéressant pour lever les difficultés associées à l’évaluation de l’éco-efficacité selon la norme ISO 14045, soit les nécessités de disposer d’inventaires complets de flux de matière et d’énergie et d’une certaine expertise en analyse de cycle de vie. Par conséquent, le second objectif de cette thèse a été de développer un outil de simulation de procédés permettant l’évaluation de l’éco-efficacité des procédés de transformation des produits laitiers. Une seconde étude a ainsi permis le développement d’un prototype de logiciel permettant l’évaluation de l’éco-efficacité des produits laitiers. Ce prototype repose sur un simulateur de procédés spécifiquement développé pour la transformation laitière et intègre des jeux de données d’impacts potentiels à l’environnement. Ces caractéristiques lui permettent de générer des inventaires détaillés de flux de matière et d’énergie, et de procéder à l'évaluation des impacts potentiels à l’environnement, levant ainsi les difficultés identifiées lors de la première étude. Le prototype développé permet non seulement d'évaluer l’éco-efficacité des procédés modélisés, mais aussi d’identifier les opportunités d'améliorations, de comparer plusieurs scénarios de valorisation du lait cru, et d'évaluer la viabilité économique des scénarios modélisés. Cet outil a été utilisé lors d’une troisième et dernière étude, afin d’évaluer la contribution des opérations de séparation par membrane à l’éco-efficacité globale des procédés de transformation des produits laitiers. Ces opérations sont omniprésentes dans le domaine de la transformation laitière et présentent un potentiel non démontré d’amélioration de l’éco-efficacité. Trois scénarios de production de fromage Cheddar ont été comparés dans cette étude : deux intégrant des opérations de séparation par membrane à l’étape de standardisation du lait de fromagerie, et un dénué de telles opérations. Les résultats obtenus ont montré que même si l’introduction de procédés de séparation par membrane à l’étape de standardisation des laits de fromagerie permet d’augmenter significativement les rendements fromagers, elle ne permet pas d’augmenter l’éco-efficacité de cette transformation laitière. L’analyse des résultats a permis de déterminer que les potentiels d’amélioration de l’éco-efficacité par l’introduction de procédés de séparation par membranes se situaient probablement aux étapes de valorisation des sous-produits laitiers. Les travaux de cette thèse ont rencontré l’ensemble de leurs objectifs et contribuent ainsi à rendre l'évaluation de l'éco-efficacité plus accessible à l’ensemble des décideurs liés de près ou de loin à l’industrie de transformation des produits laitiers. / Eco-efficiency is a concept specifically designed for the business world and which links theenvironmental and economic performances of a product or service. Since 2012, eco-efficiency is subject to a standardised assessment (ISO 14045) which imposes life cycle analysis to conduct the assessment of the potential environmental impacts. Eco-efficiency assessment thus offers the business world the opportunity to make decisions not only based on economical criteria but also factoring in the potential environmental impacts. Among the countless industrial activities likely to benefit from the eco-efficiency concept is dairy processing. Indeed, this sector of the agri-food industry surely enables valorisation of dairy raw material but it concomitantly exploits a significant part of the natural resources. The first objective of this thesis was to conduct a state of play on the development and implementation of the ecoefficiency concept in the dairy processing field. A first study enabled to look at the dairy processing activity from a life-cycle perspective, and to investigate the successive developments of the eco-efficiency concept in this field. In particular, the study showed that process simulation presented a sound interest in overcoming the difficulties associated with eco-efficiency assessment according to the ISO 14045 standard: the need for a complete inventory of material and energy flows, and for a certain expertise in life cycle analysis. Therefore, the second objective of this thesis was to develop a process simulation tool enabling the ecoefficiency assessment of the dairy processes. A second study thus led to the development of a software prototype allowing for eco-efficiency assessment of dairy products. This prototype relies on a process simulator specifically designed for dairy processes and which includes datasets of potential environmental impacts. These features allow for both the generation of detailed inventories of material and energy flows and potential environmental impact assessments, thereby overcoming the challenges identified in the first study. The developed prototype not only allows for eco-efficiency assessments of the modelled processes but also enables identification of the improvement opportunities, comparison of multiple scenarios of raw milk valuation, and assessment of the economic viability of the modelled scenarios. This tool was used in a third and last study in order to assess the contribution of pressure driven filtration operations to the overall eco-efficiency of dairy processes. These operations are omnipresent in the dairy processing activity and hold a potential for eco-efficiency improvement which has not been yet demonstrated. Three scenarios of Cheddar cheese production were compared in this study: two integrating pressure driven filtration processes at the cheese milk standardisation stage, and one that did not include such operations. Results revealed that although introducing pressure driven filtration processes at the cheese milk standardisation stage can significantly improve the cheese yields, it does not allow for an improvement of the eco-efficiency of the cheese production process. Analysis of the results showed that t he potentials for eco-efficiency improvements in dairy processing through the introduction of pressure driven filtration operations could probably be achieved by incorporating them in the by-product valuation processes. The research work conducted within the framework of this thesis fulfilled all the different objectives set and therefore should help make eco-efficiency assessment more accessible to all the decision-makers related in one way or another to the dairy processing industry.

L'objectif général de cette thèse était d'isoler et d'identifier de nouvelles souches de levures ayant une activité antagoniste contre des pathogènes alimentaires tel que Listeria sp. à partir des produits laitiers du terroir québécois. L'utilisation potentielle de ces souches comme agent naturel pour la biopréservation des aliments a également été explorée. Au total, 95 levures isolées de lait et de fromage du terroir québécois ont été criblés pour leur activité inhibitrice notamment contre Listeria monocytoenes. Parmi celles-ci, quatre levures, à savoir Candida tropicalis LMA-693, Debaryomyces hansenii LMA-916, Pichia fermentans LMA-256 et Wickerhamomyces anomalus LMA-827 ont montré une activité inhibitrice liée à la production de substances extracellulaires hydrophobes facilement extraites à partir du surnageant de culture. Les extraits concentrés réalisés à partir de surnageant de ces souches ont montré une forte inhibition contre Listeria ivanovii HPB28 avec des réductions de compte microbiens de 97, 92, 84 et 78 % pour les souches LMA-693, LMA-916, LMA-256 et LMA-827, respectivement. Des essais visant à purifier et à caractériser des peptides antilisteria produits par W. anomalus LMA-827 ont été effectués à partir des surnageants de culture. Deux pics HPLC ayant démontré une inhibition significative de L. ivanovii HPB28 ont été alors identifiés et purifiés. Dans la deuxième partie de la thèse, l'effet protecteur contre L. monocytogenes LMA-1045 des souches D. hansenii LMA-916 et de W. anomalus LMA-827 a été évaluée dans un caillé modèle de type Camembert, en co-culture et en utilisant les extraits acétone concentrés provenant de ces souches. Les analyses microbiologiques des différents caillés modèles ont révélé une inhibition significative de L. monocytoenges LMA-1045 par les extraits acétone à partir du premier jour de maturation jusqu'au cinquième. Les observations en microscopie électronique ont révélé une forte proportion de cellules en processus de lyse ainsi que la formation de pores. Finalement, la survie de D. hansenii LMA-916 aux gastro-intestinales a été étudiée grâce à un simulateur dynamique in vitro du tube digestif (TIM-1). Cette souche a montré une tolérance au stress digestif et un taux de survie (nombre de UFC de l'extrant / nombre de UFC de l'intrant du TIM-1 multiplié par 100) de 2,08 % en comparant avec 1,85 % de Saccharomyces boulardii. / The overall objective of this thesis was to isolate and identify new yeast strains from Quebec dairy products with antagonistic activity against food-borne pathogens such as Listeria sp. It also aims to evaluate the potential of these strains to be used as a natural food biopreservation. A total of 95 isolates of yeasts isolated from milk and cheese of Quebec were screened. Four yeasts, in particular, namely Candida tropicalis LMA-693, Debaryomyces hansenii LMA-916, Pichia fermentans LMA-256, and Wickerhamomyces anomalus LMA-827 selected for their inhibitory activity against Listeria monocytogenes. The inhibitory activity of these strains appears to be related to the production of an extracellular hydrophobic substances extracted from the culture supernatant. The evaluation of the inhibitory activity of these strains showed a strong inhibition against L. ivanovii HPB28 with microbial reduction of 97, 92, 84 and 78 %, respectively. Attempts to purify and characterize peptides produced by W. anomalus were conducted from the culture supernatant. Two protein HPLC peaks have demonstrated significant inhibition of L. ivanovii HPB28 were then identified and purified. In the second part of the thesis, the protective effect of D. hansenii LMA-916 and W. anomalus LMA-827 was analyzed as well as their acetone extracts concentrated against L. monocytogenes LMA-1045 in Camembert cheese model curd. Microbiological analyzes of different curds models showed significant inhibition of L. monocytogenes LMA-1045 in Camembert curd models containing the acetone extracts from the first day of ripening up to the fifth and ninth days. The electron microscopy observations revealed an extensive cell lysis, with the formation of pores. Finally, the survival of D. hansenii LMA-916 in a Camembert curd model under the gastrointestinal stress was studied using dynamic simulator in vitro gastrointestinal tract (TIM-1). The behavior of this strain showed a digestive stress tolerance and survival rate (number of CFU in the effluent from the TIM-1 / number of CFU input to the TIM-1 multiplied by 100) 2.08 % comparing with 1.85 % for Saccharomyces boulardii.

Cette recherche est principalement planifiée pour améliorer les propriétés en fatigue des aciers MP afin qu'ils remplacent largement leurs contreparties corroyées, principalement en raison de leurs avantages en lien avec leur coût de production. L’atteinte de cet objectif est fait en déterminant la microstructure la plus efficace des aciers MP au cours de chargements cycliques. La microstructure la plus efficace est celle qui permet de réduire ou d'arrêter la propagation de fissures de fatigue par la combinaison appropriée de ses phases constitutives. Il existe quelques travaux sur ce sujet, cependant, ils n'ont pas atteint de conclusions cohérentes en raison du manque de données suffisantes et / ou une comparaison inappropriée. Par conséquent, l'effet de différentes phases constitutives d'une microstructure hétérogène d'un acier MP est encore ambigu et inconnu. Afin d'élucider cette question, il convient d'étudier différentes phases microstructurales et le comportement de propagation des fissures de fatigue dans celles-ci. Notre étude commence par choisir deux aciers MP communs fabriqués à l'aide de deux techniques d'alliage soient : pré-mélangeage et pré-alliage, afin de produire respectivement des microstructures hétérogènes et homogènes. Deux types de traitements thermiques ont également été utilisés pour fournir différentes phases microstructurales qui sont nécessaires aux fins de cette étude. Les échantillons ont ensuite été testés en utilisant la charge cyclique et quatre ratios de contraintes pour étudier l'effet des conditions de fatigue. Une analyse quantitative des surfaces de rupture, qui comprend l'étude détaillée du cheminement des fissures en OM et en SEM a ensuite été effectuée sur les échantillons fracturés. Les données de vitesse de propagation de fissures de fatigue dans différents aciers MP ayant des microstructures différentes avec les données quantitatives acquises quant à leur parcours préférentiel nous ont amené à des résultats intéressants sur l'effet des constituants de microstructure sur le comportement de propagation de fissure de fatigue. Il s'est avéré que la fissure de fatigue se propage plus rapidement à travers la phase la moins résistante parmi celles présentes dans la microstructure. Ainsi, la perlite n'était pas favorable à la propagation des fissures en compagnie de ferrite riche en Ni, alors qu’en présence de martensite, on a trouvé que les grains perlitiques étaient le chemin de fissure préféré. De plus, l'austénite résiduelle, qui a été identifiée dans la littérature comme étant une phase bénéfique pour le retard de fissure de fatigue, s'est révélée inefficace. Bien que les fissures de fatigue contournent ces régions, la déformation causée par ce changement de chemin de fissure n'a pas montré d'effet positif sur le retard de fissure de fatigue. / This research is mostly planned to enhance the fatigue properties of PM steels inasmuch as they are extensively replacing their equivalent wrought steels due mostly to production cost benefits. This goal is going to be achieved through determining the most effective microstructure of PM steels in cyclic loadings. The most effective microstructure is the one that can reduce or stop the fatigue crack propagation through the proper combination of its constituent phases. There exists some researches on this topic, however, they did not reach consistent conclusions due to the lack of sufficient data and/or improper comparison. Therefore, the effect of different constituent phases of a heterogeneous microstructure of a PM steel is still ambiguous and unknown. In order to study this issue, diverse microstructures and the fatigue crack propagation behaviour through them should be studied. Our research begins by choosing two common PM steels manufactured using two alloying techniques of admixed and pre-alloyed to produce heterogeneous and homogeneous microstructures respectively. Two types of heat-treatments namely sinter-hardening and oil-quenching were also utilized to provide more microstructural phases that is needed for the purpose of this study. The samples were then tested in cycling loading using different R-ratio in order to study the effect of fatigue conditions as well. Quantitative analysis of the fracture surfaces, which includes the detailed study of the crack path in OM and SEM, were then performed on the fractured samples. The fatigue crack growth rate data in different PM steels having different microstructures along with the quantitative data acquired from their crack path led us to interesting results on the effect of microstructural constituents on fatigue crack propagation behaviour. It was found that the fatigue crack will propagate more rapidly through the weakest i.e. lowest strength phase among the ones present in the microstructure. Thus, pearlite was not favourable for crack propagation in the company of Ni-rich ferrite while in the presence of martensite, pearlitic grains were found to be the preferred crack path. Moreover, the retained austenite, which was identified in literature to be a beneficial phase for fatigue crack retardation, was found to be ineffective on the matter. Although fatigue cracks circumvented these regions, the deflection caused by this change of crack path did not show any positive effect on fatigue crack retardation.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / Le rôle des forêts dans la réalisation des réductions d'émissions de gaz à effet de serre (GES) prévues à l'échelle planétaire pourrait être substantiel. Comprendre le rôle du secteur forestier va devenir d'autant plus important que la demande en bois risque d'être toujours plus soutenue dans le futur. Il existe cependant un grand degré d'incertitude quant à la stratégie sectorielle à mettre en œuvre pour maximiser les réductions de GES : faut-il chercher à maximiser la production de bois (c'est-à-dire à augmenter les niveaux de récolte) ou gérer les écosystèmes sous un régime de protection (c'est-à-dire diminuer les niveaux de récolte) ? L'incertitude augmente en raison des impacts potentiels des changements climatiques sur la capacité des écosystèmes à stocker du carbone et à répondre aux besoins en bois des marchés. Les actions d'atténuation du secteur forestier ne se limitent cependant pas aux forêts. Il est aussi nécessaire de considérer les émissions de GES issues de la décomposition des produits du bois et l'utilisation de ces produits en remplacement de matériaux et sources d'énergie à plus forte empreinte carbone. Une sélection non exhaustive ne peut conduire qu'à des conclusions partielles qui pourraient s'avérer contreproductives dans la lutte contre les changements climatiques. L'objectif de cette thèse est donc d'évaluer le potentiel d'atténuation du secteur forestier québécois, en identifiant les obstacles à éviter et les opportunités à saisir, afin de développer une stratégie sectorielle efficace dans la lutte contre les changements climatiques. Les résultats de cette thèse suggèrent que, de l'échelle du peuplement à l'échelle de la province, les stratégies d'aménagement basées sur l'augmentation du volume de bois récolté n'apportent généralement pas de bénéfices climatiques, contrairement à celles qui visent à réduire le volume récolté par rapport à la stratégie de référence. La perte de carbone dans les écosystèmes forestiers, due à une augmentation des superficies récoltées, couplée à une augmentation des émissions de GES des produits n'est pas compensée par des effets de substitution trop faibles et incertains. Ces conclusions s'appliquent autant à moyen (2050) qu'à long terme (2100), et avec ou sans prise en compte de l'impact des changements climatiques sur les écosystèmes forestiers. Cette conclusion est d'ailleurs exacerbée lorsque les analyses ne sont plus faites en dioxyde de carbone équivalent, mais selon le forçage radiatif des émissions, donc avec une meilleure prise en compte de la temporalité des émissions de GES et de leur pouvoir réchauffant. Cependant, ces travaux démontrent aussi que les deux grands types de stratégies d'aménagement forestier peuvent coexister pour maximiser le potentiel d'atténuation du secteur forestier provincial. Tout d'abord, car certains peuplements forestiers pourraient bénéficier des perturbations pour redynamiser leur productivité. La nécessité de considérer les caractéristiques initiales des peuplements et l'impact d'une perturbation sur leurs dynamiques est donc primordiale. D'autre part, l'augmentation du volume de bois récolté pourrait apporter un bénéfice climatique si une meilleure substitution moyenne pouvait être atteinte et/ou une meilleure gestion des émissions, notamment de méthane, engendrées par la fin de vie des produits du bois était mise en place. Ces effets permettraient donc une coexistence des deux grands types d'aménagement par rapport à la stratégie de référence. Une stratégie de réduction de la récolte n'est pas exempte de toute incertitude. C'est un risque de saturation de la séquestration des écosystèmes, mais aussi un risque pour des stocks de carbone sensibles à l'augmentation des perturbations naturelles. De plus, les risques de fuite sont importants. Le bois non récolté sera selon toute vraisemblance compensé par une récolte accrue dans d'autres juridictions pour satisfaire la demande en ressource biosourcée. Il apparait donc que ni une stratégie basée seulement sur la réduction et encore moins sur l'augmentation du volume de bois récolté ne soit une solution idéale. Il est nécessaire de déployer les actions d'atténuation avec un potentiel de réalisation important et qui ne seront dans aucun cas contreproductives dans le futur ; comme le boisement des territoires anthropisés, une gestion améliorée des émissions de fin de vie ou encore un soutien à l'innovation des produits du bois afin d'en augmenter la proportion qui possède une plus longue durée de vie. Dans le même temps, il faut développer les fondements opérationnels d'une optimisation des niveaux de récolte selon les caractéristiques des écosystèmes forestiers. Ce sont des étapes nécessaires pour permettre une prise de décision éclairée et le développement d'une stratégie sectorielle efficace. / The role of forests in achieving global greenhouse gas (GHG) emissions reductions could be substantial. Understanding the role of the forestry sector will become increasingly important as the demand for wood is likely to continue to grow in the future. However, there is a high degree of uncertainty regarding the strategy to implement in order to maximize GHG reductions in the forest sector: should we seek to maximize wood production (i.e., increase harvesting levels) or leave ecosystems unmanaged (i.e., decrease harvesting levels)? Furthermore, the potential effects of climate change on the ability of ecosystems to store carbon and meet the wood demands of markets are causing a rise in uncertainty. Mitigation actions in the forestry sector, however, are not limited to forests. It is also necessary to consider GHG emissions from the decomposition of wood products and the use of these products as replacements for materials and energy sources with a higher carbon footprint. A non-exhaustive selection can only lead to partial conclusions that could prove counterproductive in the fight against climate change. The objective of this thesis is to evaluate the mitigation potential of the Quebec forestry sector by identifying the obstacles to avoid and the opportunities to seize in order to develop an effective strategy in the fight against climate change. The results suggest that, from the forest stand to the provincial scale, management strategies based on increasing the volume of harvested wood generally do not provide climate benefits, unlike those aimed at reducing the volume harvested compared to the reference strategy. The loss of carbon in forest ecosystems due to an increase in harvested areas, coupled with an increase in greenhouse gas emissions from wood products, is not offset by substitution effects that are too low and uncertain. These conclusions apply to both the medium term (2050) and the long term (2100), with or without consideration of the impact of climate change on forest ecosystems. These findings are exacerbated when analyses are conducted using radiative forcing of emissions, rather than just carbon dioxide equivalent, as this approach better accounts for the temporality and warming potential of greenhouse gas emissions. However, these findings also demonstrate that both types of forest management strategies can coexist to maximize the potential for carbon mitigation in the provincial forest sector. Firstly, some forest stands may benefit from disturbances that can reinvigorate their productivity. Therefore, it is crucial to consider the initial characteristics of forest stands and the impact of disturbances on their dynamics. Secondly, increasing the volume of harvested wood could provide a climate benefit if better average substitution and/or management of emissions, particularly methane emissions from wood product end-of-life, were implemented. These effects would allow the coexistence of both types of management strategies compared to the reference strategy. A strategy of reducing harvest is not without uncertainty. There is a risk of saturation of ecosystem carbon sequestration in the long term, as well as a risk to carbon stocks that are sensitive to increased natural disturbances. In addition, the risks of leakage are significant. Unharvested wood will likely be compensated by increased harvesting in other jurisdictions to meet the demand for bio-resources. Therefore, neither a strategy based only on reduction nor one based only on increasing the volume of harvested wood is an ideal solution. It is necessary to deploy mitigation actions with a high potential for implementation that will not be counter productive in the future, such as afforestation of anthropized territories, improved management of end-of-life emissions, or support for innovation in wood products. At the same time, it is necessary to develop the operational foundations for optimizing harvesting levels according to the characteristics of forest ecosystems. These are necessary steps to enable informed decision-making and the development of an effective provincial forest sector strategy.

Pour satisfaire l'intérêt grandissant des Québécois pour la consommation de fromage Cheddar, les transformateurs laitiers font face au défi du maintien de la grande qualité de leurs produits. Plusieurs bactéries, levures et champignons du microbiote natif des fromages du terroir québécois ont précédemment été isolés et identifiés. Ces microorganismes sont responsables des propriétés sensorielles typiques des fromages québécois par leurs diverses activités enzymatiques pendant l'affinage, notamment la protéolyse qui module la texture des fromages pendant l'affinage. En premier lieu, un criblage de souches de bactéries lactiques a été réalisé à l'aide d'une méthode basée sur la caractérisation de la texture, mais a été remplacée par la détermination de l'activité protéolytique. Au total, dix souches bactériennes et sept de levures ont été criblées. L'activité lipolytique a aussi été ajoutée comme paramètre de criblage pour son potentiel impact sur la texture. Pour ce faire, des milieux caséinate de calcium et tributyrine ont été inoculés individuellement avec les souches pour le criblage de la protéolyse et la lipolyse, respectivement, et incubés à 15 °C et 25 °C, pendant 21 jours. Deux souches, Latilactobacillus curvatus (LMA-11) et Lacticaseibacillus paracasei ssp. tolerans (LMA-1802), se sont démarquées par leur forte capacité protéolytique à 15 °C. Ensuite, les souches ont été ajoutées individuellement à la production à l'échelle pilote de fromages de type Cheddar affinés de manière accélérée pendant 64 jours à 13 °C afin de vérifier leur impact sur la protéolyse et la texture. Les suivis de la population bactérienne, de la composition, du pH et du profil de texture (TPA) ont aussi été réalisés après 5, 22, 43 et 64 jours d'affinage. Aucune des deux souches n'a apporté de changements significatifs au niveau de la composition, de la protéolyse, ni de la texture pendant l'affinage. Cependant, Lacticaseibacillus paracasei ssp. tolerans (LMA-1802) a mieux persisté pendant l'affinage et a réduit le compte bactérien du ferment significativement. Ces nouvelles données suggèrent que les souches Latilactobacillus curvatus (LMA-11) et Lacticaseibacillus paracasei ssp. tolerans (LMA-1802) n'induisent pas de défaut de composition ni de texture, mais un affinage prolongé aurait peut-être permis de cerner un impact sur l'un ou l'autre de ces paramètres. Il est possible d'émettre l'hypothèse que Lacticaseibacillus paracasei ssp. tolerans (LMA-1802) aurait permis de réduire la viabilité du ferment, et possiblement son autolyse, ce qui peut ainsi libérer des peptidases intracellulaires qui peuvent moduler les saveurs du fromage Cheddar. / To satisfy the growing interest of Quebecers for Cheddar cheese consumption, dairy processors are facing the challenge of maintaining the high quality of the cheeses. Several bacteria, yeasts, and molds of the native microbiota of Quebec cheeses have been previously isolated and identified. These microorganisms are responsible for the typical sensory properties of Quebec cheeses through their various enzymatic activities during ripening, among which proteolysis, which modulates the texture of cheeses during ripening. First, a screening of lactic acid bacteria was performed using a texture-based method but was replaced by the detection of the proteolytic activity of the strains. A total of ten bacterial strains and seven yeasts were screened. The lipolytic activity was also added as a screening parameter. For this purpose, calcium caseinate and tributyrin media were inoculated with the strains individually for proteolysis and lipolysis screening, respectively, and incubated at 15°C and 25°C, for 21 days. Two strains, Latilactobacillus curvatus (LMA-11) and Lacticaseibacillus paracasei subsp. tolerans (LMA-1802), stood out for their high proteolytic activity at 15 °C. Then, the strains were added individually to pilot-scale production of Cheddar-type cheeses aged using an accelerated ripening protocol for 64 days at 13°C to determine their impact on proteolysis and texture. Monitoring of bacterial population, composition, pH, and texture profile (TPA) were also performed after 5, 22, 43 and 64 days of ripening. Neither strain showed changes in composition, proteolysis, or texture during maturation. However, Lacticaseibacillus paracasei subsp. tolerans (LMA-1802) persisted better during ripening and reduced the bacterial count of the starter culture significantly. These new data suggest that, at least, Latilactobacillus curvatus (LMA-11) and Lacticaseibacillus paracasei ssp. tolerans (LMA-1802) strains do not induce compositional or textural defects, but extended ripening might have identified an impact on either of these parameters. It is possible to hypothesize that Lacticaseibacillus paracasei subsp. tolerans (LMA-1802) reduced the viability of the starter culture and could have possibly induced its autolysis, which can then release intracellular peptidases that may modulate the flavors of Cheddar cheese.

Les nanoparticules de silice mésoporeuses (MSNs) sont utilisées de plus en plus pour des applications d’imagerie médicale et d’élution de médicament. Bien qu’elles ne soient pas encore approuvées pour la clinique, ces produits font actuellement l’objet de plusieurs études précliniques. En particulier, notre groupe de recherche a démontré que les nanoparticules de silice poreuses marquées d’éléments paramagnétiques sont des agents de contraste efficaces en imagerie par résonance magnétique (IRM). La porosité ouverte de ces produits offre des pistes intéressantes pour des applications de livraison de médicament sous imagerie médicale. Ce projet de maîtrise porte plus particulièrement sur la préparation des particules de silice mésoporeuses marquées d’éléments paramagnétiques, en vue d’applications en imagerie cellulaire, et en imagerie vasculaire. Dans un premier temps, la possibilité de marquer des particules de silice au moyen d’un élément paramagnétique (Mn) a été démontrée. Ces produits ont fait l’objet d’une étude de caractérisation physico-chimique, et d’une étude de marquage cellulaire. Il a été démontré que les nanoparticules Mn-MSNs internalisées dans des cellules leucémiques de souris sont visibles en IRM. Or, avant traitement des cellules, tout comme pour la préparation d’une suspension de MSNs pour une injection intravasculaire, il est nécessaire de purifier les nanoparticules de la présence d’ions métalliques potentiellement toxiques (Gd3+, Mn2+, utilisés pour le marquage des nanoparticules et la visibilité en IRM). Afin de faciliter la purification des nanoparticules par une technique rapide, une méthode de chromatographie par exclusion stérique a été développée, optimisée et appliquée à une procédure de marquage de MSNs au moyen d’ions paramagnétiques (Gd3+) et radioactifs (64Cu2+). Le développement de cette technique a été essentiel pour purifier les MSNs, qui ont ensuite été injectées dans des souris, et visualisées en IRM et en tomographie par émission de positons (TEP). Ces études ont permis de mesurer la biodistribution des particules de MSNs sur 48 h. Ce projet a également permis de démontrer que les biodistribution dynamiques sous TEP permettront de mieux comprendre la biodistribution, la rétention aux organes, et l’excrétion des nanoparticules de MSNs développées comme potentiel agent de vectorisation de médicaments. / Mesoporous silica nanoparticles (MSNs) are increasingly used in medical imaging and drug delivery applications. They are still not approved for the clinic; however, these products have been used in several preclinical studies, and are being evaluated for clinical trials. Our group demonstrated that MSNs labeled with paramagnetic elements are efficient as contrast agents for magnetic resonance imaging (MRI). The open porosity of these products leads to interesting applications for drug delivery under medical imaging. This master’s degree project has focused on the preparation of MSNs labeled with paramagnetic elements, for applications in cellular imaging, and vascular imaging. First, MSNs labeled with paramagnetic element (Mn) were used to label and to visualize cells in MRI. These products were subjected to a physico-chemical characterization study, and a cellular labelling study. It was demonstrated that Mn-MSNs nanoparticles internalized in leukaemia mouse cells are visible using MRI. However, before cells treatment, just like for the preparation of MSNs suspension for intravascular injection, it is necessary to purify nanoparticles from the potentially toxic paramagnetic metal ions (Gd3+, Mn2+). To facilitate and accelerate the purification time, a size exclusion chromatography method was developed, optimized and applied to MSNs labelled with paramagnetic (Gd3+) and radioactive (64Cu2+) ions. The development of this technique was essential to purify MSNs from both Gd3+ and 64Cu2+, which were then injected in mice, and visualized with MRI and positron emission tomography (PET). These studies have made it possible to measure the biodistribution of MSN over 48 h in the mouse model. PET dynamic biodistributions studies allow a better understanding of biodistribution, organ retention, and excretion of MSNs nanoparticles developed as potential drug vectors.

In this project, the cycle time concept in supply chain is introduced. Considered as in important metric, the cycle time should be well evaluated and compressed. The cycle time estimation and improvement are the main purpose of this work. To identify time delay problems, the dynamic system's modeling methods are explained. Among the set of methods, the value stream mapping (VSM) will be selected as the diagnostic methodology because of its simplicity, its ease on use and its ability to present simultaneously the material and the information flow. An application of VSM methodology in drying and planing process is realized in sawmill. Many time delay problems are detected mainly maintenance management. An assessment and relevance analysis are then realized. The information availability was the main problem in data collection which directly affects the diagnostic ability to describe the current state. / Dans ce mémoire, le concept de temps de cycle pour les réseaux de création de valeur est introduit. 11 s'agit d'un indicateur de performance particulièrement important dont l'évaluation et la réduction constituent l'objectif principal de ce projet. Les principales méthodes utilisées pour la modélisation des flux de matière et d'information sont examinées. Le but étant d'identifier les sources de gaspillage, l'approche VSM (Value Stream Mapping) pour la cartographie des processus est retenue comme outil principal de diagnostic. Ce choix est, principalement, justifié par sa simplicité, son efficacité et sa capacité de bien analyser le processus. Une application de l'approche VSM pour la cartographie des processus de sciage, de séchage et de rabotage est réalisée chez un partenaire. Plusieurs problèmes ont été détectés dont principalement la maintenance. Finalement, une application critique de l'application est réalisée; montrant la disponibilité de l'information comme une critère essentiel du succès de l'approche.

Dans certaines usines de traitement d’eau potable, l’ozone est utilisé comme agent oxydant et désinfectant puisqu’il permet de diminuer efficacement la présence de matière organique naturelle (MON), les goûts et odeurs et les microorganismes présents dans les sources d’eau. Toutefois, l’usage de ce produit oxydant, en présence de MON, entraîne la formation de sous-produits de la désinfection ozonés (SPDO) tels que les aldéhydes nonhalogénés (NON-HAL), les haloacétaldéhydes (HAL) et les bromates, substances potentiellement dangereuses pour la santé humaine. Très peu de recherches à grande échelle ont permis de documenter la présence de ces SPD dans l’eau potable. Le nombre important d’échantillons générés dans cette étude de cas permet de documenter les niveaux de ces sous-produits de la désinfection dans les usines et les réseaux de distribution à l’étude. Les résultats démontrent des teneurs en NON-HAL variant entre la limite de détection de la méthode (LDM) et 55,7 μg/L, avec le formaldéhyde et l’acétaldéhyde en plus grande proportion. La présence de HAL se limite principalement à l’hydrate de chloral (CH). Les concentrations de CH varient entre < LDM et 32,5 μg/L. La concentration de bromate dans l’eau a varié entre < LDM et 14 μg/L. Il a aussi été démontré que le chlore liquide peut favoriser la formation de SPDO. De plus, l’injection de chlore liquide dans l’eau est à l’origine de deux transformations de l’acétaldéhyde. Des schémas réactionnels ont été proposés pour présenter ces transformations; celles-ci sont plus rapides en eau chaude qu’en eau froide. À cet effet, la variation saisonnière des SPDO a été traitée dans ce mémoire. Les saisons chaudes semblent favoriser la présence de ces SPD. La dose d’ozone et la nature de la matière organique naturelle sont aussi des facteurs expliquant la variation des SPDO dans les réseaux à l’étude. Dans un deuxième temps, les concentrations de chlorite et de chlorate ont été suivies dans les réseaux de distribution à l’étude. L’utilisation de solutions d’hypochlorite de sodium concentrées démontre une hausse des concentrations de chlorite, de chlorate et de bromate dans l’eau. En réseau de distribution, la rechloration au chlore liquide tend à hausser les concentrations de ces contaminants. Toutefois, les niveaux observés sont toujours sous les normes établies.

Dans cette thèse, on propose une approche holistique pour l’analyse, la modélisation et l’optimisation des performances de la chaîne de valeur pour le traitement des avions en fin de vie (FdV). Les recherches réalisées ont débouché sur onze importantes contributions. Dans la première contribution, on traite du contexte, de la complexité, de la diversité et des défis du recyclage d’avions en FdV. La seconde contribution traite du problème de la prédiction du nombre de retraits d’avions et propose une approche intégrée pour l’estimation de ce nombre de retraits. Le troisième et le quatrième articles visent à identifier les parties prenantes, les valeurs perçues par chaque partenaire et indiquent comment cette valeur peut affecter les décisions au stade de la conception. Les considérations relatives à la conception et à la fabrication ont donné lieu à quatre contributions importantes. La cinquième contribution traite des défis et opportunités pouvant résulter de l’application des concepts de la chaîne logistique verte, pour les manufacturiers d’avions. Dans la sixième contribution, un outil d’aide à la décision a été développé pour choisir la stratégie verte qui optimise les performances globales de de toute la chaîne de valeur en tenant compte des priorités et contraintes de chaque partenaire. Dans la septième contribution, un modèle mathématique est proposé pour analyser le choix stratégique des manufacturiers en réponse aux directives en matière de FdV de produits comme le résultat des interactions des compétiteurs dans le marché. La huitième contribution porte sur les travaux réalisés dans le cadre d’un stage chez le constructeur d’avions, Bombardier. Cette dernière traite de l’apport de « l’analyse du cycle de vie » au stade de la conception d’avions. La neuvième contribution introduit une méthodologie d’analyse de la chaîne de valeur dans un contexte de développement durable. Finalement, les dixième et onzième contributions proposent une approche holistique pour le traitement des avions en FdV en intégrant les concepts du « lean », du développement durable et des contraintes et opportunités inhérentes à la mondialisation des affaires. Un modèle d’optimisation intégrant les modèles d’affaires, les stratégies de désassemblage et les structures du réseau qui influencent l’efficacité, la stabilité et l’agilité du réseau de récupération est proposé. Les données requises pour exploiter le modèle sont indiquées dans l’article. Mots-clés: Fin de vie des avions, analyse de la chaîne de valeurs, développement durable, intervenants. / The number of aircrafts at the end of life (EOL) is continuously increasing. Dealing with retired aircrafts considering the environmental, social and economic impacts is becoming an emerging problem in the aviation industry in near future. This thesis seeks to develop a holistic approach in order to analyze the value chain of EOL aircraft treatment in the context of sustainable development. The performed researches have led to eleven main contributions. In the first contribution, the complexity and diversity of the EOL aircraft recycling including the challenges and problem context are discussed. The second contribution addresses the challenges for estimation of retired aircrafts and proposes an integrated approach for prediction of EOL aircrafts. The third and fourth contributions aim to identify the players involved in EOL recycling context, values perceived by different shareholders and formulate that how such value can affect design decisions. Design stage consideration and manufacture’s issues are discussed and have led to four main contributions. The fifth contribution addresses the opportunities and challenges of applying green supply chain for aircraft manufacturers. In the sixth contribution, a decision tool is developed to aid manufactures in early stage of design for their green strategy choices. In the seventh contribution, a mathematical model is developed in order to analyze the strategic choice of manufacturers in response to EOL directives as the result of the interaction of competitors in the market. An internship project has been also performed in Bombardier and led to the eighth contribution, which addresses life cycle approach and incorporating the sustainability in early stage of design of aircraft. The ninth contribution introduces a methodology for analyzing the value chain in the context of sustainable development. Finally, the tenth and eleventh contributions propose a holistic approach to EOL aircraft treatment considering lean principals, sustainable development, and global business environment. An optimization model is developed to support decision making in both strategic and managerial level. The analytical approaches, decision tools and step by step guidelines proposed in this thesis will aid decision makers to identify appropriate strategies for the EOL aircraft treatment in the sustainable development context. Keywords: End of life aircraft, value chain analysis, sustainable development, stakeholders.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / L'approvisionnement des usines auprès des terres privées du Québec demeure nettement inférieur au potentiel évalué. Des enquêtes ont identifié des facteurs sociodémographiques liés à l'engagement des propriétaires fonciers envers l'aménagement forestier et la récolte du bois. Cependant, les connaissances actuelles ne permettent pas de comprendre clairement l'impact sur cet engagement du contexte biophysique dans lequel se trouve un boisé. Dans ce mémoire, nous utilisons des données de balayage laser aéroporté pour cartographier dans un premier temps les zones récemment soumises à une intervention sylvicole à une échelle régionale dans le sud du Québec, au Canada. En appliquant des modèles de classification par forêt aléatoire calibrés à partir d'interventions sylvicoles connues, une cartographie a été produite à une échelle de 30 m x 30 m. Dans un second temps, nous avons évalué les relations entre la probabilité qu'un boisé ait fait l'objet d'une intervention sylvicole au cours des dix dernières années et le contexte biophysique dans lequel se situe la propriété. Les données reliées au contexte biophysique ont été acquises à partir de la cartographie régionale et des données géospatiales. Les résultats montrent que les interventions sylvicoles sont plus probables lorsque la superficie du lot augmente, que la distance à l'usine ou à la route principale est réduite et que la proportion forestière du lot diminue. Les zones identifiées comme aménagées ont également tendance à être agglomérées à des altitudes plus élevées, sur terrain plat et dominé par un couvert résineux moins dense. Nos résultats suggèrent qu'une connaissance plus fine du contexte biophysique permet de mieux comprendre la dynamique spatiale des forêts privées québécoises. Cela offre à l'aménagiste des nouveaux outils d'aide à la décision ayant un potentiel d'améliorer la gestion de la ressource forestière privée soutenant ainsi la chaîne d'approvisionnement en bois à l'échelle locale et régionale. / Mill supplies within Quebec's private lands remains significantly below the production potential of these forests. Surveys have identified sociodemographic factors related to landowner's commitment to forest management and timber harvesting. However, current knowledge does not provide a clear understanding of the impact on this commitment of the biophysical context in which a woodlot is located. In this paper, we use airborne laser scanning data to first map areas recently subject to silvicultural interventions at a regional scale in the Eastern Townships of Quebec, Canada. By applying Random Forest classification models calibrated from known silvicultural interventions, a mapping was produced at 30 m x 30 m scale. Second, we assessed the relationships between the likelihood of a woodlot having received silvicultural intervention in the last ten years and the biophysical context in which the property is located. Data related to the biophysical context were acquired through regional mapping and geospatial data. The results show that silvicultural interventions are more likely as the size of the lot increased, the distance to the nearest mill or main road decreases, and the forest proportion on the lot decreases. The identified managed areas also tend to be clustered at higher altitudes, on flat terrain, and dominated by parse coniferous cover. Our results suggest that a more detailed understanding of the biophysical context allows for a better comprehension of the spatial dynamics of Quebec's private forests. This provides forest managers with new decision support tools that have the potential to improve the management of private forest resources, thereby supporting the wood supply chain at both local and regional scales.