Rozprawy doktorskie na temat „Arbres à feuilles caduques – Gabon”

Un arbre a besoin de lumière pour sa croissance et son développement. Il existe cependant chez certaines espèces la capacité, ou préférence, à tolérer l'ombrage sans que cela soit préjudiciable à leur développement. Cette préférence écologique induit différentes stratégies chez ces espèces qui se traduisent par un compromis, entre performance et sécurité, dans la réalisation des fonctions de soutien mécanique, de conduction et de protection contre les bio-agresseurs. Le regroupement des essences forestières partageant des stratégies de croissance communes est essentiel pour une utilisation judicieuse, responsable et rentable du bois. L'étude des stratégies écologiques et des traits fonctionnels associés permet en effet de mieux comprendre la biodiversité mais également l'élaboration de la qualité du bois au sens des propriétés technologiques utiles pour l'Homme. Trois stratégies écologiques liées au tempérament vis-à-vis de la lumière ont été étudiées. Elles comprennent des espèces exigeantes en lumière (pionnière), des espèces poussant en plein soleil mais pouvant supporter l'ombre de façon temporaire (hémi-héliophile) et des espèces capables de croître avec un faible apport de lumière (tolérantes à l'ombre). Les espèces étudiées sont des feuillus tropicaux du Gabon ayant été testés en laboratoire et caractérisés sur les plans anatomique, physique, mécanique et chimique. Les méthodes utilisées englobent des méthodes académiques et des nouvelles méthodes rapides et non destructives de détermination des propriétés du bois. Les résultats obtenus ont dans un premier temps été comparés aux résultats de la base de données physique et mécanique du CIRAD en lien avec l'écologie des espèces. Des similitudes et quelques différences ont été observées. Dans un second temps, des mises en relations entre l'anatomie, la chimie, la physique et la mécanique du bois ont été réalisées. Les résultats montrent que les espèces d'ombre ont de meilleures performances physique et mécanique et donc un meilleur soutien mécanique. Elles ont en plus une faible anisotropie qui traduit une bonne stabilité dimensionnelle. Ces performances élevées sont liées à leurs parois très épaisses, leurs nombreux vaisseaux, des diamètres de vaisseaux plus petits que ceux des hémi-héliophiles, leur densité de bois élevée et des taux de lignine et d'hémicelluloses importants. La densité élevée de ces espèces est liée à leurs parois très épaisses. Ces espèces peuvent être utilisées en ingénierie des matériaux dans les constructions lourdes ou les structures porteuses et dans les conceptions esthétiques par exemple. Il a été trouvé une quantité significative d'extractibles chez les espèces pionnières par rapport aux espèces hémi-héliophiles, ce qui leur confèrent une bonne protection contre les bio-agresseurs. Elles pourraient de ce fait être utilisées pour des constructions en extérieur. Cependant, elles étaient plus sensibles aux variations dimensionnelles dues aux variations d'humidité. Il n'y avait pas de différence significative entre les quantités d'extractibles des espèces pionnières et des espèces tolérantes à l'ombre. Dans l'ensemble, les espèces hémi-héliophiles n'étaient pas statistiquement différentes des espèces pionnières et tolérantes à l'ombre. Aucunes différences significatives n'ont été mise en évidence entre les longueurs des fibres et la teneur en cellulose des trois tempéraments. Des espèces secondaires moins connues tolérantes et intolérantes à l'ombre ont pu être identifiées comme potentielles substituts des espèces fortement exploitées au regard de la qualité de leur bois
Trees need light for their growth and development. However, some species have the capacity, or preference, to tolerate shade without this being detrimental to their development. This ecological preference leads to different strategies in these species, resulting in a compromise between performance and safety, in terms of mechanical support, conduction and protection against bio-aggressors. Grouping together forest species that share common growth strategies is essential if wood is to be used wisely, responsibly and profitably. The study of ecological strategies and associated functional traits provides a better understanding not only of biodiversity but also of the development of wood quality in terms of technological properties useful to man. Three ecological strategies linked to light temperament were studied. They include species that are light-demanding (pioneer), species that grow in full sun but can tolerate temporary shade (hemi-heliophilous) and species that can grow with little light (shade-tolerant). The species studied are tropical hardwoods from Gabon that have been tested in the laboratory and characterised anatomically, physically, mechanically and chemically. The methods used include academic methods and new rapid, non-destructive methods for determining wood properties. The results obtained were first compared with the results of CIRAD's physical and mechanical database in relation to the ecology of the species. Similarities and some differences were observed. Secondly, relationships were established between the anatomy, chemistry, physics and mechanics of wood. The results show that shade species have better physical and mechanical performance and therefore better mechanical support. They also have low anisotropy, which translates into good dimensional stability. This high performance is linked to their very thick walls, numerous vessels, smaller vessel diameters than hemi-heliophiles, high wood density and high levels of lignin and hemicelluloses. The high density of these species is linked to their very thick walls. These species can be used in materials engineering in heavy construction or load-bearing structures and in aesthetic design, for example. Pioneer species were found to have a significant amount of extractables compared with hemiheliophilic species, giving them good protection against bio-aggressors. They could therefore be used for outdoor constructions. However, they were more sensitive to dimensional variations due to variations in humidity. There was no significant difference between the extractives content of pioneer and shade-tolerant species. Overall, hemi-heliophilic species were not statistically different from pioneer and shade-tolerant species. No significant differences were found between the fibre lengths and cellulose content of the three temperaments. Lesser-known shade-tolerant and shade-intolerant secondary species were identified as potential substitutes for heavily exploited species in terms of the quality of their wood

Dans le cadre de l'optimisation du séchage du hêtre dans un séchoir convectif basse température, nous avons, dans une première partie, montré que la vitesse de séchage pouvait être exprimée de manière phénoménologique en fonction d'une force motrice égale à la différence entre l'humidité moyenne du bois et l'humidité du bois en équilibre avec l'air humide extérieur. Le coefficient de transfert global dépend de l'épaisseur des avives, de la vitesse de l'humidité relative et de la température de l'air circulant au sein de la pile. L'expression proposée représente mieux la vitesse de séchage que le modèle proposé par Van Meel. La deuxième partie examine la discoloration du bois de hêtre qui apparait lors d'un séchage convectif. La discoloration est dûe à une oxydation des tanins condensés. Elle est favorisée par le maintien d'une température et d'une humidité du bois élevées. Le séchage par une phase gazeuse inerte et l'extraction des tanins avant séchage permettent de réduire, voir de limiter la discoloration. Dans la mesure où les conditions opératoires de séchage, optimales sur le plan mécanique, sont défavorables pour le phénomène de discoloration, la solution de ce phénomène ne peut être obtenue qu'en évitant la réaction d'oxydation par l'élimination de l'oxygène, soit en phase gazeuse, soit dans la phase aqueuse interne au bois à sécher.

Les tiges des arbres sont le siège de contraintes résiduelles dûes au cumul des couches de bois et à la maturation cellulaire. Quand on les tronçonne en billons la redistribution des contraintes qui en résulte favorise l'apparition et la propagation de fentes rayonnant du coeur vers la périphérie. Sur la base de données expérimentales réalisée sur des d'eucalyptus marocains et congolais, une modélisation par éléments finis permet de calculer l'énergie élastique restituée lors de la propagation de ce type de fissure. Les résultats obtenus ont montré que l'ordre de grandeur du taux de restitution d'énergie par rapport à la surface fissurée est en bonne adéquation avec les valeurs de la ténacité mesurées expérimentalement. Les simulations ont permis de confirmer en les expliquant les observations expérimentales : effet du tronçonnage sur l'état mécanique limité à trois fois le rayon ; présence quasi systématique d'une fente à coeur et propagation rapide de fentes débouchantes une fois la périphérie atteinte ; préférence pour les modes de fissuration à trois fentes en étoile dont le prolongement évite la zone du bois de tension. Enfin la simulation de fentes de profondeurs inégales a permis d'interprêter le concept de fente principale et secondaire suggéré par les observations des facies internes des fentes à coeur par une méthode colorimétrique.

Cette étude visait à déterminer les indicateurs pertinents de la dynamique des matières organiques (MO) et de certaines étapes du cycle du carbone, de l’azote et des éléments minéraux en relation avec la nature des essences. Le site expérimental de Breuil-Chenue (Morvan), permettant dans des conditions identiques, de suivre l’effet des essences, a servi de support aux travaux. Les différentes approches expérimentales (in situ et au laboratoire) montrent que 30 ans après la plantation, l’expression de la forêt native (taillis sous futaie à hêtre dominant, 150 ans) a disparu au profit des jeunes peuplements. On observe des différences marquées dans la décomposition des substrats végétaux, la minéralisation du carbone et de l’azote, et la dynamique des éléments majeurs jusque dans les agrégats de sol. On distingue: les peuplements à bon potentiel de décomposition des MO comme les plantations de Douglas, et de hêtre, dont la MO résiduelle de l’horizon A1 est peu abondante et relativement récalcitrante. La nitrification y est efficace, et mobilise préférentiellement Ca, Mn et Mg. Les peuplements à faible potentiel de décomposition comme la forêt native, et surtout l’épicéa, dont la litière plus riche en lignine, Fe et Al s’accumule à la surface du sol, donnant lieu à une MO minéralisable abondante dans l’horizon A1. La nitrification y est très faible, et Fe et Al sont fortement mobilisés. Le peuplement de chêne aux feuilles pauvres en lignine et plus riches en Ca, Mg, Mn et K, occupe une position intermédiaire. Les substrats végétaux s’y décomposent rapidement. Cependant, la forte production de litière, et sa proportion élevée en bois favorisent son accumulation au sol
The aim of this study was to determine the relevant indicators of the dynamic of organic matter (OM) and some steps of the cycle of carbon, nitrogen and mineral nutrients in relation with the nature of tree species. The experimental site of Breuil-Chenue (Morvan), which allows on similar conditions, to follow the tree species effect, was used as work support. Field and laboratory experimental approaches show that 30 years after the plantation, the expression of the native forest (a coppice with standards dominated by beech, 150 year-old) disappeared, under the effect of young tree species. Marked differences were observed in litter decomposition, carbon and nitrogen mineralization, and dynamics of major elements, even in soil aggregate fractions. Groups of tree species stands were distinguished: the first one having a good potential of decomposition, concerns Douglas fir and beech, whose OM in the A1 horizon, was not abundant but relatively recalcitrant. Nitrate production was higher and implicated on Ca, Mn and Mg mobility. The second group was characterized by a low potential of decomposition. It includes native forest, and spruce plantation whose needles richest in lignin, Fe and Al accumulate on topsoil. Soil OM from these both stands presented a weak nitrate production, but release much more soluble organic compounds with a great potential of carbon mineralization in lab. Fe and Al were more mobilized. The oak plantation, with leaf litter low in lignin and richer in Ca, Mg, Mn and K, occupied an intermediate position. Plant materials were decomposed rapidly. However, strong production of litter and its high proportion of wood result in it accumulation on topsoil

Les cultures hors-sol connaissent actuellement un développement important. Pour être performantes, ces cultures sont tributaires de nombreux facteurs, en particulier de ceux relatifs au substrat. Parmi les supports de cultures organiques, la tourbe constitue le matériau le plus employé. Du faitdes contraintes imposées par la protection de l'environnement l'objectif est de remplacer ces matériaux fossiles par des matériaux organiques renouvelables : déchets industriels, agricoles et urbains. La plupart de ces matériaux ne sont utilisables en tant que supports de culture du fait de laur dégradation biologique. [. . . ]

Peu d'études ont jusqu'à présent intégré des analyses de diversité génétique multi-espèces. L'objectif de cette thèse est de contribuer à la réalisation d'une synthèse européenne de la variabilité génétique d'espèces forestières tempérées de feuillus, étudiées simultanément à l'aide de marqueurs chloroplastiques. Trois études principales ont été menées. (i) La première étude a consisté à reconstituer la phylogéographie de trois espèces : le lierre, le charme et le chêne. Différentes méthodes ont été utilisées et comparées pour analyser la structuration géographique de leur diversité, et le séquençage d'un fragment chloroplastique (l'intron de trnK) a permis la réalisation de phylogénies intraspécifiques. Les refuges et les voies de recolonisation empruntées ainsi que la capacité à maintenir leur diversité génétique initiale diffèrent selon les espèces. (ii) La deuxième étude a consisté à mettre au point des amorces consensus chevauchantes afin de couvrir la grande région simple copie du génome chloroplastique. Ce jeu d'amorces, étudié sur les différentes espèces du projet, a permis d'initier une étude sur la variation de la taille du génome chloroplastique au sein des Angiospermes à l'aide de la méthode comparative. Il apparaît que la taille des génomes est liée à celle des espaceurs intergéniques, et reflètent tant des contraintes phylogénétiques que des propriétés intrinsèques d'évolution de ces génomes. (iii) La troisième étude a porté sur la comparaison de la diversité nucléotidique de toutes les espèces forestières du projet européen, à l'aide de l'intron trnK comprenant le gène matK. Il apparaît que les substitutions synonymes sont majoritaires dans l'exon aussi bien au niveau interspécifique qu'au niveau intraspécifique, mais les non synonymes semblent légèrement sur-représentées au niveau intraspécifique. Enfin, le niveau de diversité intraspécifique ne semble pas être corrélé avec les niveaux d'évolution au niveau interspécifique dans notre échantillon.

L’effet de l’ozone sur la viscosité, la morphologie des fibres, le comportement au raffinage et la résistance mécanique des pâtes kraft est un sujet controversé qui anime les fabricants de pâte à papier, les fournisseurs d’ozone et les laboratoires de recherche. L’objectif de cette thèse est d’accroître la connaissance sur le sujet et de contribuer à l’essor du blanchiment à l’ozone dans l’optique d’un développement durable de l’industrie des pâtes à papier. Il est montré que l’incorporation d’un stade à l’ozone dans une séquence de blanchiment ECF de pâte d’eucalyptus ou de pin radiata permet de réduire le coût en agents de blanchiment et d’accroître la blancheur finale. Le blanchiment par l’ozone réduit la viscosité de la cellulose, sans toutefois affecter les principales caractéristiques mécaniques de la pâte, ni la morphologie des fibres. Les autres avantages des traitements de blanchiment incorporant l’ozone sont une meilleure élimination des extraits, une réduction de l’énergie nécessaire au raffinage des fibres et une moindre rétention d’eau par la pâte. Ces avantages sont observables pour des taux d’ozone et des séquences de blanchiment convenablement choisis
The effect of ozone on viscosity, fibre morphology, beating behaviour and strength properties of kraft pulp has always been a matter of discussion among the mill experts, ozone suppliers and research groups. The present thesis research work is aimed at further advancing and enriching the knowledge base in the area and to help proliferation of the ozone bleaching technology for a more sustainable pulp industry. It has been established that incorporating an ozone stage in an ECF bleaching sequence of eucalyptus and Pinus radiata kraft pulps is a straightforward way to reduce the chemical cost with a possibility of having higher brightness ceiling. Bleaching with ozone results in a substantial decrease of the pulp viscosity which is shown to have no consequence on the main strength properties and fibre morphology of the pulp. Other advantages of the ozone containing ECF sequence are the smaller content in residual extractives, the savings in the beating energy and the lower water retention value

Le chêne sessile et le hêtre sont deux espèces feuillues décidues tempérées, caractérisées par des phénologies foliaires et cambiales contrastées. Afin de progresser dans la compréhension de la gestion des réserves qui sont des composantes importantes des cycles internes du carbone et de l'azote, nous avons étudié la dynamique saisonnière des réserves carbonées (C) et azotées (N) chez des arbres adultes des deux espèces dans leur environnement naturel. Afin de répondre à nos objectifs, nous avons développé une approche pluridisciplinaire associant écophysiologie, biochimie et isotopie. Le suivi mensuel des variations saisonnières des réserves C et N dans le tronc a révélé chez le chêne une forte remobilisation de l'amidon à partir des cernes les plus récents au printemps pour fournir le carbone nécessaire pour la croissance du bois initial du nouveau cerne qui est concomitante à l'expansion foliaire. Chez le hêtre, la croissance printanière ne semble pas dépendante des réserves C du tronc. Chez les deux espèces, deux polypeptides de 13 et de 26 kDa s'accumulent avec la sénescence foliaire en automne, sont très abondants en période hivernale froide et sont remobilisés avec le débourrement au printemps. Cette cinétique saisonnière leur confère un rôle dans le stockage de l'azote (protéines végétatives de réserve, VSP), mais n'exclut pas un rôle dans la tolérance au froid. Chez le chêne sessile, l'étude de la source d'azote pour la croissance des feuilles et des pousses par marquage isotopique au 15N a montré que les réserves N contribuent jusqu'à 90% de l'azote total des nouveaux organes aux premiers stades de développement. La contribution de l'azote nouvellement assimilé ne devient significative que quand le débourrement est achevé. L'étude de la répartition et des quantités des composés C et N non-structuraux à l'échelle de l'arbre a été réalisée par un échantillonnage destructif d'arbres des deux espèces en hiver (Janvier) et à l'étalement complet des feuilles (Juin). Cette étude a montré i) une distribution des concentrations entre organes dépendante de leur fonction physiologique, de l'anatomie du bois et de la distance aux organes puits, ii) l'importance du tronc et des racines dans le stockage des réserves en hiver, iii) l'importance des quantités d'azote non-structural des feuilles et des pousses malgré leur faible biomasse, iv) des quantités de C et N non-structuraux plus importants chez le chêne par rapport au hêtre, pouvant refléter des besoins contrastés pour la croissance et l'entretien des tissus en hiver
Sessile oak and beech are two deciduous temperate broadleaved species, characterized by contrasted foliar and cambial phenologies. In order to progress in our understanding of reserves management in these species, we studied the seasonal dynamics of carbon (C) and nitrogen (N) reserves in adult trees in their natural environment. For this purpose, we developed a multidisciplinary approach associating ecophysiology, biochemistry and isotopy. The monthly monitoring of seasonal variation in C and N reserves in the stem sapwood showed a strong remobilization of starch from the most recent rings of oak in the spring in order to supply the necessary C for early wood growth that is concomitant to leaf expansion in this species. For beech, spring growth seemed to be less dependant on C stored within the stem sapwood. In both species, 2 polypeptides of 13 and 26 kDa accumulated with leaf senescence in the autumn and were highly abundant during the dormant period then they were remobilized with bud burst in the spring. This seasonal variation supports their role in nitrogen storage as vegetative storage proteins (VSP) and does not exclude a role in cold hardiness too. In sessile oak, the in situ 15N labeling of soil N (newly absorbed N) during the bud burst in the spring showed that N reserves accounted for 90% of total N of the new organs (leaves and twigs) at the first stages of growth. The contribution of newly assimilated N became more important when bud burst was achieved. The distribution patterns of non-structural C and N concentrations and amounts at the tree level was realized by an exhaustive sampling of trees from both species in the winter (January) and at full leaf expansion (June). This study showed i) that the distribution of concentrations among tree organs was dependant of the physiological function, wood anatomy and proximity to sink organs, ii) the importance of stem sapwood and coarse roots in reserves storage during the winter, iii) the importance of non-structural nitrogen amounts in leaves and twigs despite their low biomass, iv) higher amounts of non-structural C and N compounds in oak compared to beech, that reflects contrasted needs for spring growth and tissue maintenance during the winter dormancy

Le bois est connu pour être un matériau complexe, car hétérogène, anisotrope et hygroscopique. Lorsqu'il est soumis à un type particulier de traitements thermiques, appelé rétification et consistant en une pyrolyse ménagée à basses températures (200-280°C), il présente une diminution notable de son caractère hydrophile, une meilleure stabilité dimensionnelle et une résistance accrue aux attaques des micro-organismes. Le présent travail est consacré d'une part à l'étude expérimentale de ces traitements thermiques, c'est-à-dire la mesure des températures pour différents rayons dans un cylindre de bois traité en bain pour lequel on a fait varier les paramètres suivants : essence de bois, diamètre, humidité initiale du barreau, température de consigne et nature du bain ; d'autre part à la modélisation des phénomènes de transfert de chaleur et de masse prenant en compte la conduction, la vaporisation de l'eau contenue dans le bois, la décomposition chimique du bois, et les variations de la densité, du taux d'humidité, de la conductibilité thermique et de la capacité calorifique. Pour chercher à optimiser les conditions dans lesquelles le traitement se déroule et qui conditionnent la qualité finale du produit, nous avons cherché à caractériser les propriétés physico-mécaniques du bois traité par une méthode de contrôle non destructif par spectroscopie ultrasonore. En complément de cette méthode, nous avons utilisé d'autres méthodes de caractérisation : vibrations forcées de poutres, essais statiques de flexion et de compression et analyse thermo-mécanique. Tous les résultats de ces analyses concordent et mettent en évidence pour les bois étudiés (hêtre, peuplier, douglas) une variation discontinue des propriétés aux alentours de 240°C pour un temps de traitement de 15 mn. Nous avons pu également remarquer une fragilisation du matériau massif, mais fortement minimisée quand le matériau de départ est humide et traité en bain.

Si l'accès aux ressources telles que la lumière ou l'eau détermine le potentiel de croissance des arbres, l'allocation de la biomasse produite est fortement influencée par les stimulus mécaniques perçues par la plante. La réponse des arbres aux stimulus mécaniques tels que ceux induits par le vent est appelée thigmomorphogénèse. Cette réponse a surtout été étudiée sur de très jeunes plants en conditions contrôlées, et seulement peu en conditions naturelles. Cette étude est la première à étudier la croissance d'un arbre dans un peuplement de feuillus ayant pour objectif de quantifier l'importance de l'effet thigmomorphogénétique en tant que facteur de croissance dans un contexte sylvicole. Pour ce faire, quarante arbres répartis en quatre groupes de dix arbres chacun ont été sélectionnés dans un peuplement dense de F. sylvatica L. âgé de 35 ans. Chaque groupe était soumis à un des traitements suivants : éclaircie sans haubanage, éclaircie avec haubanage, haubanage et témoin.En ce qui concerne l'allocation de la croissance, les résultats montrent que 45% de la croissance volumique du tronc ainsi que 61% de la croissance radiale des racines des arbres éclaircis sont dus aux stimuli mécaniques induits par le vent. Par ailleurs, la distribution de la surface des cernes suivant la hauteur de l'arbre est sous un fort contrôle mécanosensitif. A l'opposé, aucun effet des sollicitations mécaniques ni de l'éclaircie n'a été observé sur la croissance axiale. Concernant l'anisotropie circonférentielle de la croissance, l'étude ne permet pas de mettre en évidence un effet thigmomorphogénétique, malgré l'identification des secteurs dominants pour les vents et les déformations fortes. L'hypothèse avancée est que la variabilité directionnelle des déformations perçues est trop grande pour induire une réaction de croissance orientée dans une direction précise comme c'est le cas en conditions contrôlées
While the tree growth potential is mainly determined by access to resources such as light or water, the distribution of produced biomass is under strong biomechanical control. The tree response to mechanical stimuli such as those induced by wind is called thigmomorphogenesis. This response has been mainly studied on very young trees under controlled condition, and only rarely in natural condition. This is the first study dealing with the tree growth in a broadleaf stand aiming to quantify the importance of thigmomorphogenetic effect as a growth factor in the silvicultural context. The experimental set-up includes forty trees divided into four groups of ten trees selected in a dense 35yrs old F. sylvatica L .stand. Each group was submitted to one of following treatments: thinning without guying, thinning with guying, guying only and controls.Considering the thigmomorphogenetic effect on the biomass allocation inside the tree, our results show that 45% of the stem volume growth and 61% of the root radial growth of thinned trees are due to wind-induced mechanical stimuli. Further, the distribution of tree ring area along the tree stem is under strong mechanosensitive control. In contrast, no effect of mechanical stimuli or thinning was observed on axial growth. Considering the explanation of the circumferential growth anisotropy, our results do not highlight a thigmomorphogenetic effect despite the identification of dominant sectors for strong winds and strains. The hypothesis put forward is that the directional variability of perceived strains is too high to induce a strongly directional growth response as it is usually the case under controlled conditions

La stabilite de blancheur est une propriete frequemment requise pour les pates a haute blancheur comme les pates chimiques blanchies. Certains facteurs sont connus pour leur effet sur la reversion de blancheur a la chaleur des pates cellulosiques mais les mecanismes du jaunissement sont mal connus. Une etude de pates chimiques blanchies industriellement montre que, pour une meme usine, les pates tcf possedent generalement plus de carboxyles et des indices kappa plus eleves que leurs homologues ecf, ces pates sont egalement plus sensibles a la chaleur. Des fonctions aldehyde en c 2 et/ou c 3 du motif anhydroglucose des chaines cellulosiques d'une pate n'affectent que tres peu son comportement a la chaleur, a l'inverse des fonctions cetone qui induisent un fort jaunissement. La presence simultanee de ces deux types de fonctions conduit a un jaunissement a la chaleur plus intense que dans le cas ou ils sont presents separement. Des fonctions carboxyle en c 2 et/ou c 3 ou c 1 et/ou c 6 induisent un jaunissement accelere de la pate a la chaleur mais ceux positionnes en c 6 ont le plus d'effet. Les fonctions carboxyle sont naturellement presentes dans les pates ecrues principalement au niveau des hemicelluloses. Les stades de blanchiment utilisant l'ozone, le dioxyde de chlore ou l'acide peracetique, a l'inverse de ceux utilisant le peroxyde d'hydrogene ou l'oxygene, contribuent a eliminer des structures porteuses de carboxyles. La chaleur induit la creation de fonctions cetone et de doubles liaisons carbone-carbone sur les hydrates de carbone. Sous l'effet de la chaleur, les polysaccharides sont depolymerises par coupures homolytiques donnant naissance a des radicaux organiques. Un mecanisme decrivant la creation de cetone et d'insaturations est propose, des hypotheses sont formulees pour tenter d'expliquer les modifications observees lors du vieillissement a la chaleur des pates chimiques. Des moyens de minimiser le jaunissement des pates chimiques a la chaleur sont exposes.

Dans le but de progresser dans la compréhension des déterminismes de l'allocation du carbone chez les feuillus, ce travail de recherche a consisté à étudier les effets de l'espèce (chênes, hêtre), du vieillissement, du climat et de la fertilité minérale sur la répartition du carbone assimilé par la photosynthèse entre croissance, stockage de composés de réserves carbonées et reproduction. Les effets du vieillissement ont été étudiés à l'échelle de la révolution forestière au travers de deux chronoséquences. Deux dispositifs d'amendement ont permis d'analyser les effets de la fertilité minérale du sol sur l'allocation du carbone dans l'arbre. Au cours du vieillissement du hêtre, l'allocation de carbone à la croissance, majoritaire pendant la phase juvénile, diminue progressivement au profit du stockage de composés de reserves et de la reproduction. En revanche, cette allocation demeure constante au cours du développement du chêne sessile. L'étude dendroclimatique des variations interannuelles de la croissance radiale montre également que les deux espèces répondent de façon contrastée aux variations climatiques. L'augmentation de la productivité à long terme a été mise en évidence pour les deux espèces. Au contraire du chêne, cette augmentation du niveau de croissance s'accompagne d'une forte variabilité interannuelle de la croissance radiale chez le hêtre. En condition de dépérissement chez le hêtre, l'allocation du carbone à la croissance chute drastiquement au profit de l'allocation aux réserves, permettant aux arbres dépérissants de maintenir des concentrations en composés de réserves glucidiques identiques à celles des arbres sains. Par ailleurs, l'amélioration du niveau de fertilité minérale de la station (par amendement) engendre une augmentation transitoire de la croissance radiale. Des concentrations en composés de réserves carbonées plus élevées chez les hêtres amendés ont été observées 15 ans après le traitement. Ces deux résultats suggèrent l'importance du niveau de réserves dans le maintien de l'intégrité physiologique des arbres adultes. Les résultats de cette étude des facteurs intrinsèques (âge,) et externes (fertilité minérale, climat) de variation de l'allocation du carbone chez le chêne et le hêtre, enrichie des enseignements de la littérature, ont permis de confirmer deux modèles de fonctionnement carboné contrastés
In order to increase our understanding of carbon allocation in broadleaved species, our research consisted of studying the effects of ageing and soil mineral fertility on the carbon allocation between growth, storage and reproduction for oaks and beech. Ageing was studied over a forest succession using a chronosequences approach. Two liming experiments were investigated in order to study the variation of carbon allocation with soil mineral fertility in contrasting situations. The productivity decline in beech was followed by substantial changes in carbon allocation, with a continuous decrease of carbon allocation to growth, to the benefit of reproduction and storage functions. Conversely, carbon allocation in oak remained stable during its entire development. The dendrochronological analysis of inter-annual variations of radial growth shown also that beech and oaks presented contrasted climate-response of growth. There was clear evidence of a long-term increase with time in radial growth in both species. We also observed a long-term increase of inter-annual variations of growth with time for beech but not for oaks. The declining beech presented a sharp decreasing allocation to growth to the benefit of the carbon storage compounds. Moreover, liming induced an temporary increase of radial growth. However, the increase of carbohydrates in limed beeches was still significant 15 after treatment compare to the controls. These results suggested that the stock of carbohydrates is a key parameter of the physiological integrity for adult beeches. These results concerning the intrinsic (ageing) and external (liming, climate) factors of carbon allocation in oaks and beech enabled to confirm two contrasted models of carbon functioning

Les associations organo-minérales jouent un rôle prépondérant dans la séquestration à long terme des matières organiques des sols forestiers, mais les contributions des différents types d’association organo-minérale à la stabilisation, ainsi que les processus microbiens qui en sont responsables, restent mal connus. Pour y remédier, des techniques de traçage isotopique ont été combinées à la séparation densitométrique séquentielle des associations organo-minérales. Ces dernières ont été investiguées in et ex situ, à différentes échelles spatiales (macroscopique, submicrométrique et moléculaire) et temporelles (de 8 heures à 12 ans).Quatre types d’association organo-minérale ont été distingués : les débris végétaux associés à quelques rares minéraux, les agrégats végétaux, les agrégats microbiens et les grains minéraux. Le traçage isotopique du carbone et de l’azote dérivés des litières de feuilles a mis en évidence, à l’échelle de la décennie, des transferts entre les différentes associations organo-minérales. Tous deux entrent dans le sol sous forme de fragments végétaux, puis migrent progressivement vers les agrégats végétaux et microbiens. Les agrégats apparaissent pertinents pour la stabilisation du carbone et de l’azote à l’échelle décennale. Une petite fraction du carbone et de l’azote apparaît rapidement stabilisée dans les grains minéraux denses. Nos observations du devenir du 15N indiquent que l’activité des microorganismes du sol est responsable de ces transferts. Les fragments de feuilles colonisés par les microorganismes sont progressivement incorporés dans les agrégats végétaux. A mesure que la décomposition se poursuit, les agrégats végétaux se disloquent pour former des agrégats plus stables, plus pauvres en matières organiques, plus enrichis en produits microbiens et plus compacts : les agrégats microbiens. La stabilisation microbienne a été étudiée aux échelles macroscopique, submicrométrique et moléculaire, principalement par NanoSIMS et LC-IRMS. Elle opère (i) directement par immobilisation dans les cellules microbiennes et (ii) indirectement via une abondante production de métabolites extracellulaires. La calibration des C/N obtenus par NanoSIMS a permis de déterminer qu’ils sont stabilisés dans les associations organo-minérales sans contrôle apparent de la chimie des matières organiques. L’incorporation du 13C dans les sucres aminés, biomarqueurs des biomasses bactériennes et fongiques, indique que les microorganismes vivants croissent où la ressource se trouve. Ils s’accumulent dans les agrégats microbiens via les processus de transfert précédemment évoqués. Ce travail souligne l’importance des agrégats pour la séquestration du carbone et de l’azote dérivés des litières à l’échelle de la décennie. Il met également en évidence le rôle des microorganismes dans les transferts et la stabilisation du carbone et de l’azote dérivés des feuilles au sein d’associations organo-minérales
Organo-mineral associations play a key role in the long-term sequestration of organic matter in forest soils. However, knowledge about the contribution of the different types of organo-mineral associations and the microbial processes involved in soil organic matter stabilisation is scant. To solve it, stable isotope techniques have been combined with the sequential density fractionation of organo-mineral associations. Isolated fractions were investigated in field and in lab, at different temporal (from 8 hours to 12 years) and spatial scales (macro-, submicron- and molecular scales).Four types of organo-mineral associations were distinguished: plant debris with little mineral attached, plant aggregates, microbial aggregates and mineral grains. Isotopically labeled beech leaf litters were tracked at a decadal time-scale to reveal transfers in between organo-mineral associations. Both litter-derived carbon and nitrogen entered the soil as plant fragments to progressively pass through plant and microbial aggregates. Aggregates appeared particularly meaningful for the stabilisation of litter-derived carbon and nitrogen at a decadal time-scale. Little of the litter-derived carbon and nitrogen was found quickly stabilized to mineral grains. Microbial activities appeared as a major controlling factor for the evolvement of organo-mineral associations, responsive for the transfers of litter-derived carbon and nitrogen. Indeed, plant debris colonized by microorganisms are progressively trapped into plant aggregates. As decomposition proceeds, plant aggregates disrupt into denser microbial aggregates. These aggregates are loaded with lesser organic matter, but enriched in stable microbial materials.Stabilisation by soil microorganisms has been studied at the macro-, submicronand molecular- scales, using mostly NanoSIMS and LC-IRMS. Microbial stabilization operated (i) directly through immobilization in microbial cells and, (ii) indirectly through large production of extracellular microbial products. By calibrating the NanoSIMS for accurate C/N ratios, extracellular microbial products have been shown to be stabilized onto organo-mineral associations without apparent control of the mineral-attached organic matter chemistry. The incorporation of 13C tracers into amino sugars, biomarkers of bacterial and fungal biomasses, revealed that living microorganisms grow where the resource is, but accumulate in microbial aggregates. Microbial biomasses moved from plant debris to microbial aggregates, likely along with the transfers of decaying litter residues as described above.This work points aggregates as meaningful organo-mineral associations for the sequestration of litter-derived carbon and nitrogen at the decadal time-scale. It also revealed the role of microorganisms in the transfers and stabilization of litterderived carbon and nitrogen within organo-mineral associations

Les écosystèmes forestiers sont l’un des principaux fournisseurs de services écosystémiques terrestres, dont le changement climatique récent a déjà altéré le fonctionnement. Des augmentations des taux de mortalité ont été mis en évidence à différents endroits du globe, de même que des évènements de mortalité massifs attribués à des sécheresses de plus en plus fréquentes et intenses. Toutefois, la mortalité d’un arbre est un phénomène multifactoriel. Il est difficile d’évaluer l’importance relative des différents facteurs pouvant conduire à la mort d’un arbre, et notamment l’importance du changement climatique par rapport aux facteurs liés à la dynamique forestière, aux facteurs environnementaux ou encore biotiques. Cette thèse porte sur l’étude des déterminants de la mortalité de fond, qui est la mortalité observée dans un peuplement en l’absence de perturbation extrême, pour les principales espèces forestières européennes. L’ensemble de l’étude a été réalisée à partir des données de l’inventaire forestier de l’Institut national de l'information géographique et forestière (IGN) et de données climatiques de Météo France couvrant la période 1961 - 2015.Dans un premier temps, nous avons modélisé les déterminants de la mortalité de fond pour 43 espèces d’arbres représentatives des forêts tempérées européennes. Nous avons utilisé les relevés de 372.974 arbres dont 7.312 arbres morts. Les facteurs liés à la compétition, au stade de développement des arbres, à la structure et composition du peuplement et à l’intensité des travaux sylvicoles expliquent 85% de la mortalité récente modélisée, et les facteurs environnementaux (sol et conditions climatiques moyennes) 9%. Les augmentations de températures et baisses de précipitations entre la période contemporaine du relevé et la période 1961 – 1987 jouent un rôle pour 45% des espèces, expliquant 6% de la mortalité modélisée.Ensuite, nous nous sommes intéressés au lien entre la position des arbres le long des gradients environnementaux (température et précipitations) et la sensibilité aux changements de températures et de régimes de précipitations. Nous avons mis en évidence, pour 9 espèces sur 12, une exacerbation de la mortalité due aux augmentations de température et baisses de précipitations récentes lorsque celles-ci sont combinées à des conditions climatiques moyennes chaudes et sèches. Ces résultats mettent en évidence une vulnérabilité exacerbée pour les arbres évoluant vers les limites chaudes et sèches de leur aire de distribution.Enfin, nous avons cherché à évaluer le lien entre la sensibilité au changement climatique et le statut social et la taille moyenne des arbres. Nos résultats indiquent que les arbres dominés sont plus sensibles aux augmentations de températures que les arbres dominants. A l’inverse, les arbres dominants apparaissent plus sensibles aux baisses de précipitations, avec un effet maximal atteint pour les arbres dominants de gros diamètre. Globalement, nos résultats indiquent que la mortalité due aux augmentations de températures ou aux diminutions de précipitations est nettement plus importante pour les arbres dominés que pour les dominants, et que le statut social de l’arbre joue un rôle plus important que la taille de l’arbre.Ces travaux ont permis de mettre en évidence l’existence d’un lien entre les augmentations de températures, les baisses de précipitations récentes et les taux de mortalité observés en forêt sur près de la moitié des espèces arborées de la forêt française. Ils ont également permis de démontrer que ces effets étaient exacerbés sur les arbres évoluant à proximité des limites chaudes de leur aire de distribution. Enfin, ils ont permis d’évaluer les différences de sensibilité au changement climatique en fonction du statut social et de la taille des arbres. Ces résultats permettent de mieux comprendre l’impact des changements climatiques sur les forêts françaises et européennes, contribuant à mieux anticiper leurs effets
Forest ecosystems are one of the main providers of terrestrial ecosystem services, whose functioning has already been altered by recent climate change. Increases in tree mortality rates have been highlighted in different biomes worldwide, as well as increases in the frequency of massive mortality events following droughts. However, tree mortality is a multi-causal process. It is difficult to quantify the importance of the different factors that can possibly lead to tree death, and particularly the importance of climate change in comparison with forest dynamics and competition-related effects, environmental or biotic factors. This thesis aims at assessing the drivers of background tree mortality, which is the mortality observed in a stand in the absence of extreme perturbation, for the main European tree species. We used data from the French forest inventory of the National Geographic Institute (IGN) and historic climate data from Météo-France spanning the years 1961 to 2015.First, we modelled background tree mortality for 43 tree species in order to identify the drivers of background tree mortality. We used 372.974 trees, including 7.312 dead trees surveyed between the years 2009 and 2015. We found that factors related with competition, tree development stage, stand structure and species composition and logging intensity explained 85% of the recent tree mortality. Environmental factors (soil and climate conditions) accounted for 9% of the total modelled mortality. Temperature increases and rainfall decreases since the period 1961 – 1987 had a significant effect on the mortality of 45% of the 43 species and explained in average 6% of the total modelled mortality.Secondly, we focused on the link between trees locations along temperature and rainfall gradients and their sensitivity to changes of temperature and rainfall. We found that, for 9 species out of 12, temperature increases and rainfall decreases effects were more important in areas with high mean temperature and low mean rainfall. These results show that climate change-related tree mortality could be exacerbated towards the species’ warm and dry edges.Finally, we sought to evaluate how climate change-related tree mortality varied along trees social statuses and sizes gradients. We found that suppressed trees were more sensitive to temperature increases than dominant trees. On the contrary, dominant trees, and particularly large dominant trees, appear to be more sensitive to rainfall decrease than suppressed trees. Overall, our results show that climate change-related tree mortality is globally more important for suppressed than dominant trees.We highlighted the existence of a link between recent temperature increases and rainfall decreased and observed tree mortality rates on around half of the species of the French forest. We also showed that these effects were exacerbated towards the warm and dry edges of the species ranges. Finally, we showed that these effects differed according to trees social statuses and development stages. These results allow us to better understand the impacts of climate change on French and European forest and to better anticipate their effects through the adaptation of silvicultural practices

Afin de valoriser au mieux le bois de feuillu de qualité secondaire, il est important de comprendre ses propriétés et d'optimiser ses propriétés mécaniques. La variabilité de certaines propriétés structurelles, physiques et mécaniques du bois de hêtres et de chênes issus d’éclaircis a été étudiée. Des billons tirés de ces arbres ont été déroulés en trois épaisseurs (2.1, 3, and 4.2 mm). La qualité du placage a été évaluée en mesurant la proportion du nœud et les fissurations. Les propriétés mécaniques du LVL (lamibois) réalisé à partir de ces placages ont été mesurées par méthode destructive et non destructive. Chez les deux espèces, le bois juvénile est concentré dans une petite zone près de la moelle, de sorte qu'il y aura peu ou pas de bois juvénile déroulé. Les propriétés mécaniques et physiques du bois des deux espèces sont fortement influencées par sa densité. Le placage de 3 mm d'épaisseur a fourni les propriétés mécaniques optimales pour le LVL pour les deux espèces. Ces propriétés mécaniques sont comparables à celles de LVL réalisés à partir d'autres essences de feuillus. Le placage interne a fourni du LVL avec une densité plus élevée, mais des propriétés mécaniques plus faibles en raison de sa proportion de nœuds plus élevée
To improve the value of secondary quality hardwood, it is important to understand its wood properties and optimize its mechanical properties. The variability of some structural, physical and mechanical properties of wood from beech and oak trees issued from thinning was studied. Logs from these trees were rotary peeled in three different veneer thicknesses (2.1, 3, and 4.2 mm). Veneer quality was assessed by measuring the veneer knot proportion and checking properties. The mechanical properties of LVL (laminated veneer lumber) made from these veneers were measured using the static and dynamic method. Juvenile wood in both species is concentrated in a very small area near the pith thus there will be no or low part juvenile wood peeled. The wood mechanical and physical properties of both species were strongly influenced by the wood density. The 3 mm thick veneer provided the optimal mechanical properties for LVL for both species. Such mechanical properties are comparable to LVL made with other hardwood species. The internal veneer provided LVL with higher density, but lower mechanical properties as a result of its higher proportion of knots

Les peuplements mélangés font l'objet d'un intérêt croissant de la part des gestionnaires forestiers, résultant d'une part de la diversité de leurs fonctions, et d'autre part, de l'idée générale selon laquelle les forêts mélangées seraient plus résistantes et résilientes aux événements extrêmes. Dans ce contexte, l'objectif principal de ce travail est de caractériser la diversité fonctionnelle de la gestion de l'eau d'un jeune peuplement mélangé, notamment en condition de sécheresse. L'étude s'est orientée sur (i) la description de la réponse des arbres à la sécheresse à l'aide de mesures de flux de sève et potentiels hydriques de base, (ii) la caractérisation de l'absorption de l'eau au travers d'études de morphologie racinaire et d'expérimentations de marquages isotopiques (deutérium et 18O) et (iii) la vulnérabilité à la cavitation des différentes espèces et son contrôle par les stomates. L'étude de la croissance radiale des arbres, de leur phénologie ainsi que celle de l'efficience d'utilisation de l'eau ont également été abordées. L'ensemble de ces mesures a permis, grâce à une analyse en composantes principales, de mettre en évidence un partage spatial (enracinement plus ou moins profond) et temporel (phénologies décalées dans la saison) de la ressource en eau et de définir différentes stratégies d'utilisation de l'eau au sein du peuplement. A l'échelle du peuplement, cette diversité fonctionnelle se traduit par une complémentarité de l'utilisation des ressources hydriques du sol et par des mécanismes de facilitation (« ascenseur hydraulique ») avec un avantage certain pour les peuplements mixtes par rapport aux peuplements monospécifiques
In regard to the various functions of forests and considering the general idea that mixed stands would be more resistant and resilient to disturbances, those stands are more and more promoted than pure stands. In such a context, characterize co-occurring species behaviour and define the possible interaction between them appeared to be necessary. The main objective of this work was to characterize the functional diversity in water uptake and regulation in a young broad leaved mixed forest, particularly under drought conditions. The study was focused on (i) drought response of the species from sap flow and predawn leaf water potential measurements, (ii) water absorption through two-dimensional root distribution and labeling experiments (using deuterium and 18O) and (iii) vulnerability to cavitation of the different species and its protection through stomatal regulation. Radial growth, phenology and water use efficiency were also taken into account in this analysis. A principal component analysis highlights a spatial and temporal partitioning of water resource and underlines contrasted tree water use strategies among co-occurring species. At stand level, this functional diversity results in complementarity soil water use and facilitation mechanism (hydraulic lift) that benefits to mixed in comparison to pure forest stands

Ce mémoire présente une approche par Microscopie Ionique Analytique (MIA) des relations ioniques dans l'activité cambiale et la xylogénèse chez deux modèles expérimentaux : le pin sylvestre (pinus sylvestris L. ) Et le hêtre (fagus sylvatica L. ). Ce travail comporte des mises au point méthodologiques concernant la préparation des échantillons ligneux et les conditions instrumentales de l'analyse en MIA. Nous avons mis au point une nouvelle méthode de préparation des échantillons végétaux, la fixation - déshydratation en phase vapeur, qui assure une bonne conservation des ultrastructures cellulaires et une bonne rétention des éléments diffusibles, comparativement à la technique de préparation par précipitation au pyroantimoniate. Les conditions de mise en oeuvre de l'analyseur ionique ont été spécifiquement établies sur notre matériel biologique et ont permis d'effectuer des analyses semi-quantitatives des distributions ioniques à l'échelle tissulaire et cellulaire. Les distributions saisonnières de Ca et de Na dans le tissu cambial et les tissus conducteurs voisins ont été étudiées sur des rameaux de hêtre et de pin sylvestre. La valeur du rapport de concentration Ca/Na est fortement corrélée à l'âge des organes caulinaires, un rapport Ca/Na élevé caractérisant les tissus des organes matures à activité cambiale intense, un rapport Ca/Na faible les tissu des organes jeunes à activité cambiale modérée. Nous avons montré qu'une augmentation temporaire du calcium dans le cambium et le liber est impliquée dans les processus conduisant à la reprise de l'activité cambiale chez le hêtre. La distribution de Ca, Na, Mg et K a été explorée lors des processus de maturation pariétale secondaire chez des plantules de hêtre se développant sur des milieux minéraux de composition variés. Lors d'une culture sur un milieu normal, les résultats obtenus par MIA ont montré que les cellules à épaississements pariétaux secondaires présentaient des teneurs en calcium beaucoup plus faibles que celles observées dans les cellules ne présentant que des parois primaires. Par contre, les teneurs en calcium dans les structures pariétales secondaires sont augmentées lorsque l'on fait varier les concentrations en sodium dans le milieu de culture (privation ou apport de Na). Dans le cas d'un apport de NaCl de 20 mM, les dépôts secondaires au niveau des parois des cellules du xylème secondaire et des fibres libériennes, sont absents. De plus, nous avons enregistré des augmentations importantes des teneurs en sodium, mais aussi en potassium, magnésium et calcium dans ces cellules où les dépôts pariétaux secondaires se seraient normalement formés. Bien que l'implication du calcium dans les processus de différenciation pariétale soit déjà connue, cette approche par MIA révèle une étroite interdépendance entre le calcium et les autres cations majeurs (sodium, potassium et magnésium) dans ces processus. L'ensemble de ces ions fait partie d'un système intégré, dans lequel des modifications d'un composant perturbe l'intervention des autres dans les mécanismes physiologiques étudiés.

Un reacteur a lit fixe et a faible temps de passage a ete utilise pour etudier les principes de la delignification prolongee du procede kraft dans les conditions optimales. En appliquant ces principes (cuisson modifiee), il est possible de fabriquer des pates chimiques de resineux et feuillus d'indices kappa 9-10 et 4-6, respectivement, tout en gardant des proprietes equivalents a celles de pates issues de cuisson conventionnelle. Cependant, la prolongation de la cuisson entraine une perte en hydrates de carbone, ce qui se traduit par une baisse du rendement. Une pate issue de cuisson modifiee presente une aptitude au blanchiment meilleure que celle d'une pate issue de cuisson conventionnelle. Ceci est du a des differences dans la structure de la lignine residuelle qui ont ete etudiees par rmn #1#3c. L'alcalinite plus elevee dans la cuisson conventionnelle conduit a la formation plus importante de structures stables en milieu alcalin qui s'opposent a la degradation ulterieure de la lignine. De plus, la presence de matiere organique dissoute en plus grande quantite dans le cas de la cuisson conventionnelle conduit a la formation de liaisons carbone-carbone qui sont egalement stables. La lignine residuelle d'une pate modifiee, moins affectee par ces reactions, est plus reactive et donc plus facile a eliminer. Enfin, l'application des principes de la delignification prolongee augmente egalement la selectivite d'une delignification soude-anthraquinone. Plusieurs traitements ont ete etudies afin d'ameliorer davantage la cuisson. Un pretraitement avec de la liqueur noire (liqueur en fin de cuisson) augmente la selectivite du procede kraft. Un post-traitement avec le peroxyde d'hydrogene effectue dans le reacteur de cuisson augmente le rendement et baisse l'indice kappa d'une pate par rapport a une cuisson conventionnelle. Un post-traitement avec le sulfite de sodium en milieu alcalin effectue dans le reacteur de cuisson permet de fixer des groupements acides sulfoniques sur la lignine residuelle et d'augmenter ainsi l'aptitude au blanchiment des pates.

Dans le cadre du projet ECOMEF visant à éco-concevoir un outil de bûcheronnage pour la mécanisation des peuplements feuillus, les travaux de thèse présentés ici concernent la modélisation du système bois court, et plus particulièrement des opérations d’abattage et de façonnage (ébranchage et billonnage). Des modèles ont été développés afin d’étudier la transmission de l’effort d’entraînement au tronc par les rouleaux ainsi que l’opération d’ébranchage par choc. Parallèlement, différents démonstrateurs ont été réalisés afin de mener un certain nombre d’essais expérimentaux, qui ont permis, d’une part, une meilleure compréhension des phénomènes étudiés, et d’autre part le recalage des modèles théoriques. Enfin, une simulation dynamique multicorps a été mise en place, afin d’étudier plus précisément l’adaptation de différentes architectures cinématiques de châssis articulés aux flexuosités du tronc rencontrées dans les essences feuillues. Celle-ci intègre l’ensemble des modèles analytiques développés et permet une approche globale à travers l’interaction des modèles les uns avec les autres
The research work presented here and realized within the framework of the ECOMEF project - which aims to develop a harvester head more specifically designed to process and fell broad-leaved trees – focuses on the modeling of the cut-to-length logging process, and particularly on the felling and processing (delimbing and bucking) operations. Several models have been developed in order to study the transmission of the feed force to the trunk or the delimbing process. In the same time, different benches have been designed in order to carry out experimental tests that allow a better understanding of the considered phenomenons as well as the experimental characterization of the models’ parameters. Finally, a multi-body dynamic simulation has been developed, in order to study the adaptation of different kinematic architectures of articulated frames to the crooked trunks specific to broad-leaved trees. This simulation contains each analytic model and allow a global study of the phenomenon by considering the interaction between each model

Afin de valoriser au mieux le bois de feuillu de qualité secondaire, il est important de comprendre ses propriétés et d'optimiser ses propriétés mécaniques. La variabilité de certaines propriétés structurelles, physiques et mécaniques du bois de hêtres et de chênes issus d’éclaircis a été étudiée. Des billons tirés de ces arbres ont été déroulés en trois épaisseurs (2.1, 3, and 4.2 mm). La qualité du placage a été évaluée en mesurant la proportion du nœud et les fissurations. Les propriétés mécaniques du LVL (lamibois) réalisé à partir de ces placages ont été mesurées par méthode destructive et non destructive. Chez les deux espèces, le bois juvénile est concentré dans une petite zone près de la moelle, de sorte qu'il y aura peu ou pas de bois juvénile déroulé. Les propriétés mécaniques et physiques du bois des deux espèces sont fortement influencées par sa densité. Le placage de 3 mm d'épaisseur a fourni les propriétés mécaniques optimales pour le LVL pour les deux espèces. Ces propriétés mécaniques sont comparables à celles de LVL réalisés à partir d'autres essences de feuillus. Le placage interne a fourni du LVL avec une densité plus élevée, mais des propriétés mécaniques plus faibles en raison de sa proportion de nœuds plus élevée
To improve the value of secondary quality hardwood, it is important to understand its wood properties and optimize its mechanical properties. The variability of some structural, physical and mechanical properties of wood from beech and oak trees issued from thinning was studied. Logs from these trees were rotary peeled in three different veneer thicknesses (2.1, 3, and 4.2 mm). Veneer quality was assessed by measuring the veneer knot proportion and checking properties. The mechanical properties of LVL (laminated veneer lumber) made from these veneers were measured using the static and dynamic method. Juvenile wood in both species is concentrated in a very small area near the pith thus there will be no or low part juvenile wood peeled. The wood mechanical and physical properties of both species were strongly influenced by the wood density. The 3 mm thick veneer provided the optimal mechanical properties for LVL for both species. Such mechanical properties are comparable to LVL made with other hardwood species. The internal veneer provided LVL with higher density, but lower mechanical properties as a result of its higher proportion of knots

Les changements environnementaux à l’échelle globale peuvent se traduire par une modification des conditions abiotiques et de la diversité biologique. La fonction de production des écosystèmes forestiers a la particularité d'être à la fois soumise à, et régulatrice de ces changements environnementaux. Il apparaît alors primordial de comprendre la manière dont la diversité en essences et les facteurs abiotiques exercent le contrôle de cette fonction. Au cours de mes travaux j’ai étudié la variation de l'effet du mélange d’essences sur leur productivité dans un contexte climatique et édaphique changeant. Grâce à une double approche, basée sur des données locales et des données de l'Inventaire forestier national, je me suis concentrée sur cinq espèces forestières européennes majeures en peuplements purs et bispécifiques : Quercus petraea, Pinus sylvestris, Fagus sylvatica, Abies alba et Picea abies. En plaine je montre que l'effet du mélange d’essences varie peu avec les facteurs abiotiques. De plus cet effet est déterminé par la tolérance à l'ombrage de l'espèce accompagnatrice. En montagne l’effet du mélange d’essences sur leur productivité est plus fort et positif lorsque les facteurs abiotiques sont les plus limitants pour la croissance. Ces résultats illustrent l’intérêt d'intégrer les facteurs abiotiques et les caractéristiques fonctionnelles des espèces comme déterminants de l'effet de la diversité biologique sur les fonctions de l'écosystème
Global environmental changes may lead to a modification of abiotic factors and biological diversity. The production function in forest ecosystems has the particularity to be both subjected to, and a regulator of, these environmental changes. Understanding how forest productivity is driven by species diversity and environmental factors is therefore a critical issue. This PhD thesis studies how tree species mixture affects their productivity along edaphic and climatic gradients. Based on an approach using both an original dataset and the national forest inventory dataset, I focused on five major species of European forests in pure and two-species forests: Quercus petraea, Pinus sylvestris, Fagus sylvatica, Abies alba and Picea abies. In lowlands, abiotic factors had little impacts on the outcome of tree species mixture on productivity. In addition, the effect of tree species mixture was determined by the shade tolerance of companion species. In highlands, the positive effects of tree species mixture were strongest when the abiotic factors were the most limiting for growth. These results highlight the importance of considering abiotic factors and the functional characteristics of species as drivers of the effect of biological diversity on ecosystem functions