L’étude des champignons endophytes, ainsi que celle des autres composants du microbiote des plantes, a fortement bénéficié du développement des techniques de séquençage à haut débit à la fin des années 2000. Ces progrès technologiques ont notamment permis la popularisation du métabarcoding, une approche servant à identifier les composants de la biodiversité et d’étudier leur distribution au sein d’échantillons environnementaux grâce à leur contenu en ADN. L’abondance des données produites, ainsi que la standardisation de la préparation des échantillons permises par ces techniques de séquençage ont modifié en profondeur la perception de l’ampleur de la diversité fongique. Cependant, les préceptes de l’endophytologie fongique restent majoritairement dictés par les études basées sur les mises en culture bien qu’elles ne parviennent, comme l’ont démontré les études moléculaires, qu’à récolter une partie de la diversité fongique. Les techniques de séquençage à haut débit ne sont pas sans biais elles aussi puisqu’elles tendent à majorer les estimations de la biodiversité même avec les analyses les plus poussées. Les objectifs principaux de cette thèse étaient tout d’abord de développer une approche analytique rigoureuse afin d’estimer de façon conservatrice la biodiversité associée aux données issues du pyroséquençage 454; puis, de développer une meilleure compréhension de la structure de l’endomycobiote des arbres en milieu forestier tout en remettant en question les conclusions des études basées sur les mises en culture. La surestimation de la biodiversité est essentiellement liée à la conservation de séquences erronées qui participent à la formation du nombre important de singletons et doubletons généralement observés avec les techniques de séquençage à haut débit. Trois sources d’erreurs prédominent: la formation de chimères, la substitution de nucléotides lors de l’amplification et les erreurs de séquençage. Nous avons posé l’hypothèse que la sélection d’un sous fragment du code-barres moléculaire fongique, basée sur des propriétés particulières, pourrait si ce n’est identifier formellement ces séquences comme erronées, du moins limiter leur effet sur l’estimation de la biodiversité. Le fragment que nous avons considéré se compose du résidu de la petite sous-unité ribosomique (pSSU) situé à la suite de l’amorce ITS1F, et de l’espaceur transcrit interne 1 (ITS1). Nous avons montré qu’utiliser ce fragment pour analyser les données permet d’améliorer la sensibilité de la détection des chimères. La substitution de nucléotides ainsi que les erreurs de séquençage sont des phénomènes rares, et les séquences erronées sont donc faiblement représentées et relativement similaires à des séquences réelles et abondantes. Nous avons donc posé l’hypothèse qu’inclure le pSSU, dont la variabilité est plus faible que celle de l’ITS1, puisse étouffer l’impact de ces erreurs. Les séquences potentiellement erronées ont été regroupées avec les séquences réelles et abondantes dont elles déviaient, permettant ainsi de réduire la formation des singletons et des doubletons. Suite à cela, nous avons donc développé une méthode afin d’extraire directement le fragment pSSU-ITS1 des amplicons du code-barres fongique. À partir de l’endomycobiote d’un unique sapin baumier que nous avons analysé afin d’évaluer notre traitement de données dans notre premier chapitre, nous avons observé qu’utiliser le fragment pSSU-ITS1 en lieu et place de seulement l’ITS1 n’affecte pas les conclusions sur la structure de la communauté des champignons endophytes. Bien qu’il faille le considérer dans le cadre d’un échantillonnage limité, nous avons évalué, semble-t-il pour la première fois, l’ampleur de la diversité des champignons endophytes recueillis dans un arbre à un moment donné et extrapolé cette richesse à 2 536 ± 73 mOTUs. Nous avons confirmé dans notre second chapitre que les champignons endophytes présentent une certaine spécificité de tissu puisque l’endomycobiote des branches de sapins baumiers se divise selon le type de tissu considéré plutôt que de former une entité ubiquitaire uniformément répartie dans l’ensemble des branches. Enfin, dans notre dernier chapitre, nous avons montré que les mécanismes impliqués dans la colonisation de la plante hôte par les champignons endophytes se révèlent d’une complexité et d’une dynamique plus importantes que le processus d’accumulation passive suggéré par les études basées sur les mises en culture: les quatre dernières cohortes d’aiguilles de sapins baumiers que nous avons étudiées présentaient une diversité relativement conservée, mais des communautés différentes. / As for the studies of other members of the plant microbiota, fungal endophytology has vastly benefited from the development of High Throughput Sequencing techniques in the late 2000s. This technological progress has notably allowed for the popularization of metabarcoding, i.e. a DNA-based approach to identify biodiversity components from environmental samples and study the community composition and distribution. The massive production of data, and the standardization in the sample preparations associated with such methods, have deeply modified the perception of the extent of the fungal biodiversity. Yet fungal endophytology precepts remain largely inherited from culture-dependent methods which have been shown to yield a more fractioned portion of the biodiversity than the molecular-based approach, as many fungi are not amenable to standard culturing. HTS techniques are not without drawbacks either as they tend to inflate the biodiversity estimates even with state of the art analysis. The main goals of this thesis were first to develop a more rigorous approach to analyse data obtained from 454 pyrosequencing, one of the original HTS techniques, in order to estimate conservatively the biodiversity; and then to develop a better understanding of the structure of forest trees endomycobiota and challenge earlier conclusions based on culture-dependent methods. Inflation of the biodiversity is mostly due to remaining undetected erroneous sequences partially forming the large number of singletons and doubletons generally observed with HTS based studies. Three sources of error are significant: PCR chimeras, PCR single base substitutions, and sequencing error. Here we hypothesized that the selection of a sub-region of the fungal barcode displaying particular characteristics might, if not formally assess erroneous sequences as such, at least limit their impact on the estimation of the diversity. We thus considered a fragment composed of the partial ribosomal small sub-unit immediately following the ITS1F primer in addition of the ITS1 sub-locus (pSSU-ITS1). We showed that basing the analysis on the pSSU-ITS1 fragment enhances the sensitivity of chimera detection. As PCR single base substitutions and sequencing errors remain rare events, spurious sequences are rare too and somewhat similar to true abundant sequences. We hypothesized that the presence of the pSSU, whose variability is lower than that of the ITS1 sub-locus, might buffer these errors. Putative rare spurious sequences were grouped with the true abundant sequences they deviated from, thus reducing the proportion of singletons and doubletons. We then developed an approach to readily extract this pSSU-ITS1 fragment from fungal ITS amplicons. We observed from the endomycobiota of a single balsam fir that we produced to test our data treatment in the first chapter that considering the pSSU-ITS1 fragment did not alter the conclusions on the structure of the fungal endophytic community from ITS1 analysis. While it has to be considered with appropriate reservations due to the limited sampling, we also estimated, for the first time to the best of our knowledge, the extent of the fungal endophyte biodiversity harboured by a single tree at a precise time with an extrapolation of 2 536 ± 73 mOTUs. In the second chapter on the endomycobiota present in the different tissue types of balsam fir branches, we confirm that some tissue specificity is exhibited by fungal endophytes as our results suggest that the aerial endomycobiota of balsam fir trees might be fractioned in distinct communities depending on the tissue types. Finally, in the third chapter, we reveal that the mechanisms of colonization of the host plant by fungal endophytes might be more complex and dynamic that the suggested passive accumulation hinted by culture-dependent methods. The last four cohorts of needles from balsam fir sampled displayed relatively similar diversities, but harboured distinct communities.

L’objectif de cette étude était de caractériser l’impact d’une épidémie d’arpenteuse de la pruche dans la sapinière à bouleau blanc, sur la communauté de coléoptères saproxyliques primaires. Pour ce faire, nous avons dans un premier temps comparé différentes approches afin de déterminer laquelle d’entre-elles pouvait facilement et efficacement estimer l’état de défoliation des arbres affectés par l’arpenteuse de la pruche. Par la suite, la réponse hâtive des coléoptères phloéo- et xylophages a été évaluée à l’aide de pièges à impacts multidirectionnels, de pièges à impact fixés aux troncs et de cages d’émergence. Les résultats montrent qu’une méthode d’estimation globale de la cime supérieure est optimale pour déterminer l’état de défoliation du sapin baumier suite au passage de l’arpenteuse de la pruche. Ils montrent aussi qu’un changement dans l’assemblage des coléoptères est survenu seulement en 2014 et dans les peuplements les plus défoliés. Un assemblage caractérisé par des espèces polyphages souvent associées aux forêts non-perturbées s’est remanié en une prédominance d’un xylomycétophage consommateur de conifère mourant: le scolyte birayé. Seul ce scolyte a été positivement associé avec la hausse de défoliation et de mortalité du sapin baumier mais aussi de la présence de coupes de récupération à proximité des parcelles étudiées. Les résultats ont également montré une réponse dichotomique du scolyte montrant une colonisation massive seulement au moment où les sapins atteignaient 95% de défoliation. Enfin, les pièges à impact se sont avérés utiles pour détecter les variations de fréquence de visite de peuplements et d’arbres le long du gradient de défoliation. Le scolyte birayé est donc le premier et presque le seul saproxylique à engager le processus de décomposition des arbres post-arpenteuse de la pruche deux années après la détection de l’épidémie. Par ailleurs, cette colonisation risque d’entraîner des désagréments car son symbionte fongique noircit les galeries creusées partout dans l’aubier des arbres infestés. / The aim of this study was to characterise the impact of a hemlock looper outbreak, in the balsam fir-white birch forest, on the community of primary saproxylic beetles. To this end, we first compared different approaches in order to determine which of them could profile easily and efficiently the defoliation status of the trees affected by the hemlock looper. Then, the early response of the phloeo- and xylophagous beetles was assessed with flight-interception multidirectional and trunk-window traps along with emergence cages. Results show that an upper crown overall estimation method is optimal to determine the defoliation status of the balsam fir following hemlock looper. They as well show that a change in the beetle assemblage occurred only in 2014 and in the most defoliated stands. An assemblage characterised by polyphagous species often associated to undisturbed forests shifted to the predominance of a xylomycetophagous and dying conifer feeder: the striped ambrosia beetle. This scolytid alone was positively associated with the increase of defoliation and death of balsam firs but also with the presence of salvage logging nearby the study plots. Results have then showed a dichotomic response of the beetle, thus exhibiting massive colonization only when fir trees reached 95% of defoliation. At last, the flight-interception traps were found to be useful to detect variations in beetle visit frequencies of stands and trees along the defoliation gradient. The striped ambrosia beetle is therefore the first and almost the only saproxylic to initiate the decomposition process of post-hemlock looper firs trees two years after the detection of the outbreak. However, this colonization may raise concerns because its fungal symbiont stains the galleries throughout the sapwood of infested trees.

Les interventions sylvicoles peuvent être un facteur déterminant dans le développement de la régénération des espèces forestières, telles le sapin baumier et l'épinette noire. Leur réaction dépendra toutefois des caractéristiques des semis et du type de coupe effectuée. Notre étude prend en compte quatre types de coupes et examine l’effet de la taille et de la vigueur des semis sur leur réaction de croissance en hauteur et en diamètre. Cinq ans après les interventions, les résultats montrent que le sapin baumier est une espèce qui réagit très bien à l'ouverture de la canopée, alors que l'épinette noire a un processus légèrement plus lent dans les premières années. Les réactions sont en lien direct avec les caractéristiques des semis et l’intensité de la coupe. / Silvicultural interventions can be a determining factor for the development of the regeneration of forest species, such as balsam fir and black spruce. Their reaction will depend however on seedlings characteristics and the type of cutting. Our study takes into account four types of cutting and examines the effect of seedling size and vigor on their growth response in height and diameter. Five years after the interventions, results show that balsam fir responds very well to the opening of the canopy, while black spruce has a slightly slower response in the first years. The responses are in direct link with seedlings characteristics and the intensity of cuttings.

La qualité nutritive et allélochimique de la plante hôte joue un rôle déterminant dans la dynamique des populations des défoliateurs forestiers. La tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana (Clem.)) (Lepidoptera : Tortricidae) (TBE) est un lépidoptère considéré comme le plus important ravageur des forêts d’Amérique du Nord et attaque principalement le sapin baumier (Abies balsamea (L.)) et l’épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss). Le feuillage de ces essences hôtes contient des composés polyphénoliques (les tannins) lesquels sont souvent rapportés dans la littérature comme composés chimiques utilisés par les plantes pour limiter les impacts des espèces herbivores. Certains traitements sylvicoles comme les éclaircies sont parmi un ensemble de facteurs aptes à influencer la composition polyphénolique des essences ligneuses. Ainsi, l’éclaircie dans de jeunes peuplements de sapins baumiers a déjà été reliée à des baisses en contenu de tannins et des hausses en azote foliaire un an après le traitement. De plus, lors d’une étude sur le terrain, les effets à court terme de l’éclaircie sur ces composés chimiques ont été corrélés à des augmentations de survie larvaire et de vitesse de développement chez la tordeuse des bourgeons de l’épinette. Toutefois, la relation de cause à effet entre les effets de l’éclaircie sur la chimie de l’essence hôte et les performances de l’insecte reste à être établie. Dans la présente étude, l’impact des variations en tannins et azote foliaire induites par l’éclaircie sur la survie, le développement, la croissance et l’utilisation de la nourriture par les larves de TBE a été étudié à l’aide d’extraits polyphénoliques purifiés et de diverses sources d’azote incorporés à diverses concentrations dans une nourriture artificielle. Les résultats de cette étude supportent l’hypothèse que les variations polyphénoliques et azotées foliaires, induites par l’éclaircie des jeunes peuplements de sapin baumier, sont responsables des effets positifs à court terme de ce traitement sur la survie et le développement de l’insecte de même que sur les augmentations de défoliation observées suite au traitement. Des expériences sur l’utilisation de la nourriture par la TBE en fonction des contenus en tannins de sa nourriture ont aussi été menées à l’aide de tannins extraits et purifiés de feuillage de sapin baumier et incorporés à diverses concentrations dans une nourriture artificielle. Ces travaux visaient à documenter le degré de plasticité de l’insecte en terme de processus d’utilisation de nourriture face aux variations en contenus polyphénoliques de sa nourriture. Des travaux similaires ont été conduits à l’aide de tannins extraits de feuillage d’épinette blanche. Dans le cas du sapin baumier, les résultats montrent que l’insecte possède une panoplie de mécanismes de compensation dans ces processus alimentaires pour limiter les impacts des tannins. Toutefois, des effets négatifs sur les performances de l’insecte sont détectés à mesure que les contenus en tannins de sapin baumier augmentent dans le substrat alimentaire. En ce qui concerne l’épinette blanche, l’insecte possède aussi une panoplie de mécanismes de compensation. Contrairement au sapin baumier, l’épinette blanche semble contenir un niveau optimal de tannins dans son feuillage au delà duquel la plante n’obtient pas de gain supplémentaire en terme d’effets létaux sur l’insecte. Une expérience a aussi été conduite sur le système d’interaction Tannins d’épinette blanche - Bacillus thuringiensis var. kurstaki (Btk) – TBE à l’aide d’extraits polyphénoliques de feuillage et de toxines de Btk incorporés seuls et/ou en combinaison à diverses concentrations dans un substrat alimentaire artificiel. Les résultats de ces travaux ont montré qu’individuellement ces deux types de composés (tannins et Btk) ont de sérieux effets délétères sur l’insecte. Cependant, lorsqu’ils sont présents ensemble dans la nourriture, ces derniers ont des effets antagonistes mutuels réduisant ainsi leurs effets létaux respectifs envers l’insecte. / Host plant nutritive and allelochemical characteristics are important factors of forest insect defoliator population dynamics. The spruce budworm (Choristoneura fumiferana (Clem.)) (Lepidoptera : Tortricidae) is one of the most important lepidopteran forest pests of North America attacking especially balsam fir (Abies balsamea (L.)) and white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) trees, two host tree species that contains polyphelonics which are believed to act as defensive chemicals against herbivores. Certain sylvicultural treatments such as stand thinning are among the variables that affect host tree foliar polyphenolics. Stand thinning of young balsam fir tree stands is known to decrease, the year following the treatment, host content in foliar tannin and to increase foliar nitrogen. These short term changes in host chemistry have already been related shown to increases in spruce budworm larval survival and development rates in field studies. However, the cause-effect relationship remains to be established. In the current study, effects of variations in balsam fir foliar tannin and nitrogen related to stand thinning were investigated on spruce budworm survival, growth, development and food utilization using purified tannins from host tree foliage and various sources of proteins incorporated into artificial diet. Results from this study support the hypothesis that changes in host tree tannin and nitrogen following thinning of young balsam fir stands are responsible for increases budworm survival and defoliation. Food utilization studies were also conducted using balsam fir foliage purified tannin extract incorporated into artificial diet in order to document the level of tolerance and plasticity of budworm larvae to foliar polyphenolic variations. Similar studies were conducted using white spruce foliage. In the case of balsam fir foliar tannins, it appears that the spruce budworm is negatively affected by these compounds as their concentration increases in host trees. The insect exhibited various types of compensatory feeding mechanisms that allowed it to partially deal with both balsam fir and white spruce tannins. Contrary to balsam fir, white spruce trees appear to contain an optimal amount of tannins above which the host tree does not produce any more gain more deleterious effect on the insect. An additional study that investigated the system of interactions white spruce tree tannin - Bacillus thuringiensis var. kurstaki (Btk) - spruce budworm was conducted using artificial diet supplemented with various concentrations of tannin and Btk purified toxin. Results indicate that alone in the diet, tannin and Btk toxin have deleterious effects on spruce budworm larvae. However, when these compounds are both present in the diet they antagonize each other such that their respective potency against the insect is reduced.

Des modèles empiriques ont été développés pour prédire la transpiration de quatre peuplements de sapin baumier (Abies balsamea L.) de la forêt Montmorency, Québec, à partir de mesures heat pulse velocity (HPV) et de mesures dans une chambre ventilée. La réponse à la blessure due à l'installation de la sonde HPV dans l'arbre expliquait 16% de la variabilité des mesures HPV dans le peuplement testé. Un facteur de correction polynomial est proposé pour l'atténuation du signal HPV dans le sapin baumier. Les taux de transpiration des quatre peuplements étaient tous significativement différents. Les coefficients d'atténuation des effets hydrologiques de la coupe (Ca) ont été calculés et des relations ont été ajustées en fonction de propriétés des peuplements. Les Ca étaient hautement corrélés avec l'âge, la hauteur et en particulier avec la surface terrière. La fonction de Ca indique qu'une récupération hydrologique de 50% est atteinte 16 ans après la coupe. Les valeurs estimées de Ca basés sur la transpiration étaient similaires à celles obtenues à partir des mesures de fonte de la neige pour les peuplements de 2, 12 et 22 ans.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / Dans les forêts mixtes tempérées, les coupes forestières du passé ont occasionné un manque en régénération d'essences compagnes souhaitées, généralement des conifères, de même que la raréfaction de certaines essences qui croissent lentement, telles que l'épinette rouge (Picea rubens Sarg.) et le thuya occidental (Thuja occidentalis L.). De précédentes études ont démontré qu'il existe un fort lien d'association entre les débris ligneux et la régénération de ces essences. De plus, la récolte communément hâtive du sapin baumier, dont les propriétés permettent de générer des débris ligneux sur une base régulière, pourrait diminuer le potentiel de substrats d'établissement adéquats pour certaines essences. De ce fait, si le rôle du sapin s'avère si important, une réduction de son abondance pourrait entraîner des impacts négatifs sur les écosystèmes étudiés. Parmi les coupes partielles, le procédé de régénération de la coupe progressive irrégulière peut s'avérer un choix sylvicole judicieux pour préserver une quantité suffisante de débris ligneux. Ainsi, l'utilisation de ce type de coupe pourrait constituer une solution prometteuse permettant de favoriser la régénération des essences principales de la forêt mixte tempérée, soit le sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.), l'érable rouge (Acer rubrum L.) et le bouleau jaune (Betula alleghaniensis), puis assurer la pérennité de celles en raréfaction. Le présent mémoire a pour objectif principal de déterminer si les différentes caractéristiques associées aux débris ligneux au sol, en particulier, ceux de sapin baumier, affectent l'abondance de la régénération de l'épinette rouge, du thuya occidental, du sapin baumier, de l'érable rouge et du bouleau jaune en forêt mixte tempérée. Plus spécifiquement, l'effet du substrat d'établissement, du stade de décomposition et de l'essence des débris ligneux sur leur régénération a été évalué en absence de coupe et en conditions traitées par coupe progressive irrégulière. Cela a permis de documenter l'influence de la coupe partielle sur le processus de régénération de ces essences et la dynamique du bois mort. Les résultats en absence de coupe suggèrent que les débris ligneux de bouleau possédant un stade de décomposition avancé constituent, comparativement à ceux de sapin baumier, un substrat plus favorable pour les semis d'épinette rouge et de sapin baumier de la forêt mixte tempérée. Les propriétés physiques et chimiques qu'ils possèdent pourraient potentiellement expliquer ces résultats. De plus, sous les conditions créées par une coupe progressive irrégulière avec un niveau de prélèvement modéré de 40 %, nous avons observé des tendances similaires pour les semis d'érable rouge et de bouleau jaune. Nos résultats mettent en lumière l'importance d'assurer un apport constant en débris ligneux, tout en portant une attention particulière à ceux de bouleaux, dans l'optique d'un aménagement forestier durable. Les résultats de cette étude permettront d'améliorer les pratiques forestières en proposant des stratégies sylvicoles adaptées aux essences de la forêt mixte. / In temperate mixedwood forests, past forest harvesting has caused a lack of regeneration of desired companion species, generally conifers, as well as the decline of certain slow-growing species, such as red spruce (Picea rubens Sarg.) and northern white cedar (Thuja occidentalis L.). Previous studies have shown the strong association between coarse woody debris and the regeneration of several species. In addition, early harvesting of balsam fir, whose properties allow to produce coarse woody debris on a regular basis, could reduce the potential for suitable establishment substrates for certain species. Therefore, if the role of balsam fir the coarse woody debris tends to be important in the regeneration process of these species, a reduction of its abundance could lead to a negative impact on the ecosystems. Partial cuts such as irregular shelterwood can prove to be a wise silvicultural choice to preserve a sufficient amount of coarse woody debris. Thus, the use of this regeneration method could constitute a promising solution for promoting the regeneration of the main species such as balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill.), red maple (Acer rubrum L.) and yellow birch (Betula alleghaniensis), and ensure the sustainability of declining species. The main objective of this study was to determine whether the various characteristics associated to the coarse woody debris, in particular those of balsam fir, affect the abundance of the regeneration of red spruce, northern white cedar, balsam fir, red maple and yellow birch of the temperate mixedwood forest. More specifically, the effect on their regeneration of the establishment substrate, the decay stage and the species of coarse woody debris was evaluated in absence of cutting and under irregular shelterwood conditions. This made it possible to document the influence of partial cutting on the regeneration process of these species and on the deadwood dynamics. Results in uncut stands show that birch woody debris with advanced decay is a more favorable substrate for red spruce and balsam fir seedling germination of the temperate mixed forest compared to those of balsam fir woody debris. Their physical and chemical properties could potentially explain these results. Moreover, following irregular shelterwood cutting with a moderate level of 40% removal, the same patterns were observed for red maple and yellow birch seedlings. Our results highlight the importance of ensuring a constant supply of coarse woody debris, while paying a particular attention to those of birches, from the perspective of sustainable management. The results of this study will help to improve forestry practices by proposing silvicultural strategies adapted to the mixedwood forest species.

L'objectif de cette étude était de comparer les effets de l'éclaircie précommerciale d'hiver (ÉPCH) à ceux de l'éclaircie précommerciale conventionnelle (ÉPC) sur l'habitat du lièvre d'Amérique (Lepus americanus) et de l'orignal (Alces alces). L'éclaircie précommerciale d'hiver suit les mêmes règles d'application que l'éclaircie précommerciale conventionnelle mais elle est effectuée sur le couvert de neige. Les effets de l'ÉPCH sur la qualité nutritive des feuilles et des pousses annuelles étaient assez minimes. Par ailleurs, dans plusieurs cas, l'ÉPCH offrait un meilleur couvert pour le lièvre que l'ÉPC et elle offrait une production annuelle de bouleau blanc (Betula papyrifera) supérieure à l'ÉPC dans la strate d'alimentation de l'orignal (100-200 cm). À court terme, l'ÉPCH semble donc un meilleur traitement que l'ÉPC pour l'habitat du lièvre et de l'orignal. Le différentiel de hauteur et le différentiel de diamètre du sapin au moment de l'éclaircie sont les 2 variables les plus importantes pour expliquer ces différentiels (5 et 10 années suivant le traitement) par rapport aux arbres concurrents. L'ÉPCH diminue la compétition autour des arbres dégagés pendant au moins 10 années.

L’épidémie de la tordeuse des bourgeons de l’épinette (TBE) ayant débuté en 2006 au Québec a désormais affecté plus de 7 million d’hectares. Bien que l’abondance et la vigueur de la régénération préétablie soient des facteurs de haute importance concernant la composition et la productivité futures des forêts, très peu d’études ont ciblé la façon dont celles-ci sont affectées par la TBE. La coupe de récupération post-TBE deviendra un enjeu économique majeur en zone boréale et la réduction de son impact passe par une compréhension des processus écologiques affectés par l’épidémie en cours. La présente étude vise à approfondir les connaissances de l’impact d’une épidémie de la TBE et de la coupe de récupération post-TBE sur la défoliation subie par la régénération préétablie de peuplements mixtes de sapin baumier et d’épinette noire. Les objectifs spécifiques sont d’abord d’évaluer l’effet de la hauteur et de l’espèce des tiges de régénération, ainsi que de la composition du peuplement, sur la défoliation subie par la régénération préétablie. Ensuite, d’évaluer l’effet de la coupe de récupération sur cette défoliation. Les résultats démontrent que la hauteur, l’espèce, la composition du peuplement et la coupe de récupération affectent toutes significativement la défoliation subie par la régénération. Les individus plus grands, les tiges de sapin baumier et toutes les tiges se trouvant dans des sapinières subissent davantage de défoliation. La défoliation des tiges d’épinette noire dans les pessières était radicalement plus élevée dans les sites récupérés comparativement aux sites naturels, ce qui pourrait influencer la composition future de ces peuplements. Davantage d’études long-terme sont nécessaires afin de mieux comprendre la dynamique sous la canopée durant une épidémie de la TBE, en particulier dans des peuplements dominés par l’épinette noire, ce qui permettrait une meilleure gestion écosystémique de nos forêts et une diminution leur susceptibilité à la TBE. / Since 2006, the area defoliated by the spruce budworm (SBW) in Quebec has doubled almost every year, and it has now affected more than 7 million hectares. Although advance regeneration abundance and vigor are critical factors determining future forest composition and productivity, very few studies have focused on how they are affected by a SBW outbreak. In the years to come, post-SBW salvage logging will become a major economic issue in boreal forests and reducing its impact involves an understanding of the ecological processes affected by the outbreak in progress. This study aims to determine the impact of SBW outbreaks and of post-outbreak salvage logging on the defoliation sustained by advance regeneration in mixed stands of balsam fir and black spruce. The specific objectives were, first, to assess the effect of regeneration height and species (balsam fir or black spruce), as well as canopy composition, on the defoliation of advance regeneration. Second, to evaluate whether the defoliation sustained by advance regeneration is greater in salvage logged sites or in natural stands of different compositions. Results showed that height and species of regeneration, canopy composition and salvage logging all significantly affected defoliation. Taller advance regeneration, balsam fir advance regeneration, and all regenerating stems in fir-dominated stands sustained more defoliation. Defoliation sustained by black spruce regeneration was much greater in post-outbreak harvested stands than in the understory of natural sites. Harvesting stands with an important component of black spruce regeneration could potentially reduce the future abundance of black spruce, the preferred species for harvesting. Long-term studies are needed to better understand the dynamics in the regeneration layer during a SBW outbreak, particularly in spruce-dominated stands, to conduct better ecosystem-based management and to help reduce the overall susceptibility of our forests.

Les objectifs de cette étude étaient d’établir la succession d’espèces saproxyliques chez le sapin baumier (Abies balsamea [L.] Mill.), défolié par la tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana [Clemens]) et de déterminer le niveau seuil au-dessus duquel la colonisation survient massivement. Nous avons également déterminé l’influence du niveau de défoliation sur la préférence et la réussite de ponte du longicorne noir (Monochamus scutellatus [Say]), espèce connue pour causer des dommages considérables dans le bois. Les niveaux de défoliation étudiés étaient léger, modéré, sévère et totale. Afin de caractériser la communauté d’insectes visitant les arbres sélectionnés, des pièges à interception fixés au tronc ont été utilisés. Une quarantaine d’espèces ont visité davantage les arbres présentant une défoliation sévère et totale comparativement aux autres niveaux. Par les procédés d’écorçage et la mise en élevage, de sections de tronc, on a mis en évidence une succession d’espèces qui ont colonisé les arbres affaiblis, soit Serropalpus substriatus, Pityokteines sparsus, Monochamus scutellatus et Pissodes substriatus et les arbres morts, soit Sirex cyaneus et Trypodendron lineatum. Cette communauté d’insectes est connue pour former des galeries et transporter des champignons qui peuvent accélérer la dégradation du bois. Par conséquent, il était nécessaire de déterminer le niveau de défoliation auquel les insectes répondaient le plus. Nous avons déterminé qu’à partir de 90 % de défoliation globale de l’arbre, les insectes secondaires colonisaient massivement les sapins. Nous n’avons pas établi de lien entre la présence des insectes et les concentrations de monoterpènes contenu dans l’écorce des sapins. Des tests de choix ont révélé une préférence d’oviposition, par les femelles de longicorne noir, pour les arbres sévèrement défoliés, mais les cicatrices d’oviposition ont été retrouvées sur tous les niveaux de défoliation avec un nombre plus élevé sur les arbres de défoliation légère. L’installation de pièges à interception semble être un outil efficace afin de prédire les dommages au bois et ainsi fournir des recommandations pour les plans spéciaux de récupération.

Le ralentissement de la production de l'industrie des pâtes et papiers a entraîné la surproduction de copeaux par l'industrie du bois de sciage résineux dans l'Est du Canada. Dans ces conditions, il devient nécessaire d'explorer la possibilité de produire des panneaux OSB à partir des dosses des billes de bois de résineux. La détermination des relations entre les performances des panneaux OSB et les caractéristiques des lamelles de bois a été faite afin de favoriser la production des panneaux OSB à partir d'espèces de bois résineux utilisées dans l'industrie du bois de sciage de l'Est du Canada : l'épinette noire, le sapin baumier et le pin gris. Une espèce de feuillus couramment utilisée pour produire des panneaux OSB, le peuplier faux-tremble, a été utilisée comme témoin. Le programme de pressage à chaud a été mis au point de manière à produire des profils de masse volumique verticale comparables pour les panneaux OSB fabriqués à partir de lamelles d'épinette noire, de sapin baumier et de pin gris. La tomographie par micro-ordinateur à rayons X a été utilisée pour étudier les caractéristiques des vides dans les panneaux OSB avec différentes structures. Ainsi, le module d'élasticité et le module de rupture en flexion, la cohésion interne et le gonflement en épaisseur des panneaux OSB fabriqués à partir de trois espèces de bois résineux ont été déterminés pour évaluer leur potentiel pour remplacer le peuplier faux-tremble dans la fabrication des panneaux OSB. Les panneaux fabriqués à partir de ces trois espèces de bois résineux ont montré des propriétés physiques et mécaniques supérieures à la norme CSA O437 pour les propriétés de la classe O-2, sauf pour le gonflement en épaisseur. Les résultats indiquent que l'espèce de bois était une variable significative en ce qui concerne les propriétés physiques et mécaniques des panneaux OSB considérés dans cette étude. Les propriétés de flexion des panneaux OSB diminuaient avec l'augmentation de la masse volumique de l'espèce, mais la cohésion interne augmentait. Le mélange des lamelles de bois de résineux et de peuplier faux-tremble a permis de diminuer de façon significative le gonflement en épaisseur des panneaux. La réduction de la masse volumique des couches de surface pourrait également être explorée pour réduire le gonflement en épaisseur de panneaux fabriqués à partir des bois de résineux considérés dans cette étude. En outre, l'effet de la géométrie des lamelles sur les propriétés déjà mentionnées a été évalué. L'épaisseur des lamelles a eu un effet négatif significatif sur les propriétés de flexion, mais un effet positif significatif sur la cohésion interne et le gonflement en épaisseur. La longueur des lamelles a eu un effet positif significatif sur les propriétés de flexion parallèle, mais un effet négatif significatif sur les propriétés de flexion perpendiculaire et la cohésion interne, à l'exception du gonflement en épaisseur. De plus, cette étude a évalué l'effet de la structure des panneaux sur les propriétés physiques et mécaniques, l'absorption d'eau et le caractère des vides. Il existe de nombreux vides dans le panneau qui sont formés par le chevauchement des lamelles et affectent considérablement les propriétés du panneau. Les résultats ont montré que le panneau OSB avait un profil de porosité opposé au profil de masse volumique. Le changement des propriétés en flexion peut être causé par le changement d'orientation des lamelles de la couche médiane. La légère différence de cohésion interne et d'absorption d'eau a été causée par la différence de distribution de la taille des vides et la plus grande taille des vides. Les panneaux fabriqués à partir de lamelles d'espèces mélangées montrent une porosité totale plus élevée, un profil de porosité plus accentué et des vides de plus petite taille comparativement à ceux des lamelles d'épinette noire, ce qui a donné de meilleures propriétés en flexion, la plus faible cohésion interne, une plus faible absorption d'eau et un gonflement en épaisseur plus faible. Ainsi, la cohésion interne, l'absorption d'eau et le gonflement en épaisseur des panneaux OSB avec une couche médiane de lamelles d'espèces mélangées diminuent avec une augmentation de la proportion de la couche médiane. Une tendance inverse a été observée pour les panneaux avec une couche médiane d'épinette noire. Par conséquent, les résultats permettent d'affirmer que la combinaison des lamelles de résineux et de peuplier faux-tremble a considérablement amélioré le gonflement en épaisseur des panneaux OSB à base de résineux. La réduction de la masse volumique des couches de surface pourrait également être envisagée pour réduire le gonflement en épaisseur des panneaux fabriqués à partir des bois résineux considérés dans cette étude. / The production decrease of the pulp and paper industry has resulted in a surplus of chips produced by the softwood lumber industry in Canada. Under these circumstances, it becomes necessary to explore the possibility of producing OSB panels from the cants produced during the primary processing of softwood logs representative of the wood used by the softwood sawmill industry in Eastern Canada. Establish and characterize properly the relations between OSB panel performance and wood strands characters allow to increase the feasibility of producing OSB from softwood species used by the Eastern Canadian softwood lumber industry: black spruce, balsam fir and jack pine. A hardwood species frequently used to produce OSB, trembling aspen, was used as a control. The hot-pressing process was developed to provide comparable density profiles for OSB panels made from black spruce, balsam fir, and jack pine strands. In this research, X-ray microcomputer tomography was used to investigate the void character of the OSB panels with different structures. Thereby the modulus of elasticity, modulus of rupture, internal bond, and thickness swelling of OSB panels were determined for three softwood species in order to evaluate their potential to replace trembling aspen for OSB manufacturing. The panels made from these three softwood species showed physical and mechanical properties exceeding the CSA O437 standard for class O-2 properties requirements, except for high thickness swelling. The results indicate that the wood species was, in fact, a significantly variable in relation to the physical mechanical properties of OSB panel considered in this study. The bending properties of OSB decreased with an increase in the species wood density but the internal bond strength increased. The combination of softwood and aspen strands significantly reduced the thickness swelling of OSB. The reduction in the surface-layer density could also be explored to reduce the thickness swelling of the OSB made from the softwoods considered in this study. Furthermore, strand geometry effect on the properties already mentioned has been evaluated. The strand thickness had a significantly negative effect on the bending properties but a significantly positive effect on the internal bond and thickness swelling properties. The strand length had a significantly positive effect on the parallel bending properties but a significantly negative effect on the perpendicular bending properties and the internal bond, except for the thickness swelling. Finally, panel structure effect on physical and mechanical properties, water absorption, and void character has been evaluated. There are many voids in the panel which are formed by the overlap of the strands and significantly affect the panel performance. The results indicated that the OSB panel has a porosity profile opposite to the density profile. Unidirectionally oriented homogeneous boards showed slightly higher total porosity, steeper porosity profile, and higher void size compared to the other two three-layer boards, but there was no significant difference among them. Although the changes of bending properties owe to the changes of core-layer strands orientation, the slight difference of internal bond and water absorption rate was caused by the narrower void distribution and larger void size. The panels made from mix-species strands show higher total porosity, steeper porosity profile, and small void size compared to those of black spruce strands, which resulted in better bending properties, the lowest internal bond, and lower water absorption rate and thickness swelling. Thus, the internal bond, water absorption rate, and thickness swelling of the panels with mix-species core layer decrease with an increase in core-layer proportion. An opposite trend was observed in the panels with a black spruce core layer. Hence, there was enough evidence to conclude that the combination of softwood and aspen strands significantly improved the thickness swelling of softwood based OSB. The reduction in the surface layer density could also be explored to reduce the thickness swelling of the OSB made from the softwoods considered in this study.