Subventions et contributions gouvernementales

Le projet a pour but le développement d’encres biologiques à base d’alginate pour des applications précises en bio-imprimerie de tissus 3D complexes. Il se veut le prolongement des travaux récents réalisés par l’équipe. On vérifiera les effets de différents matériaux à base d’alginate et des méthodes de liaison croisée sur les propriétés mécaniques des hydrogels qui en résultent. L’hydrogel est le substrat permettant la répartition spatiale des cellules dans les tissus bio-imprimés. Ses propriétés mécaniques peuvent modifier la réaction des cellules et l’intégrité structurale du tissu. On modifiera aussi les molécules d’alginate afin d’y intégrer des groupes biochimiques que les cellules pourront identifier et qui en guideront la réaction. Les recherches contribueront à contrôler l’environnement mécanique et biochimique des cellules dans les tissus bio-imprimés. On mettra au point une trousse à outils pour les encres biologiques grâce à un processus itératif qui répondra aux exigences de la fabrication et de l’expérimentation des tissus 3D modélisés.

On peut compenser les dégagements anthropiques de dioxyde de carbone en piégeant le gaz et en le transformant en urée, le principal engrais azoté. Malheureusement, synthétiser industriellement l’urée à partir de dioxyde de carbone et d’ammoniac ne réduit pas beaucoup le volume de gaz libéré en raison de la grande quantité d’énergie que cela exige. Le projet a pour but le développement de catalyseurs qui accroîtront l’efficacité de la production d’urée avec du dioxyde de carbone et de l’azote dans un réacteur à membrane électrochimique. On examinera des catalyseurs à base de métaux et d’oxydes dans une chambre multicathodique afin de préciser le rôle actif qu’ils jouent dans la réduction électrochimique du gaz et de l’azote, ainsi que pour établir les meilleures combinaisons et conditions conduisant à la formation d’urée. Les recherches devraient établir si le procédé est réalisable et les connaissances que l’on en tirera nous aideront à mettre au point un réacteur à membrane.

La recherche sur la photonique au silicium a progressé au point qu’on a vu l’avènement de capteurs photoniques, une technologie prometteuse en raison du faible coût, de la petite taille et de la robustesse des dispositifs. Les circuits photoniques intégrés autorisent un montage optique complet et compact sur une puce d’à peine quelques centaines de micromètres. Ils se prêtent donc à merveille aux solutions portatives utilisées sur le terrain. Le couplage lumière-puce est assuré par des fibres optiques alignées avec précision avec des réseaux optiques à la surface de la puce. Le délicat assemblage est fixé sur l’unité portative autonome avec des adhésifs et des brasures qui exercent une contrainte mécanique sur la puce et peuvent entraîner des lectures erronées ou détériorer le capteur en l’exposant aux conditions ambiantes, sur le terrain. D’autre part, il faut souvent installer le capteur dans des endroits à l’accès difficile. Le projet débouchera sur la conception et la caractérisation de nouvelles nanostructures photoniques sur une puce en silicium. Ces structures capteront et transmettront un faisceau de lumière collimaté pour la télédétection dans un espace découvert. On pourra donc installer le capteur dans des lieux difficiles à atteindre et consulter la puce à distance en en éclairant la surface avec un faisceau lumineux.

On créera des dispositifs reposant sur la technique du point quantique en silicium à l’échelle de l’atome. À cette fin, on s’efforcera d’adapter les réseaux d’émetteurs d’électrons uniques (SET) en vue d’en optimiser la taille et la disposition ainsi que les connexions qui s’y associent, cela afin que leur capacité, donc la charge énergétique Ec en autorise l’usage à une température élevée pour le suivi des blocs. On créera une méthode qui établira une interface entre les réseaux SET et l’univers macroscopique afin qu’on puisse mesurer les variations de la conductance attribuables à la température.

Chez les organismes supérieurs, les anticorps forment un élément crucial du système immun. Leur rôle consiste à se lier aux agents infectieux pour les détruire. Outre leur fonction naturelle, les anticorps jouent un rôle important dans le soin de diverses maladies, allant du cancer au virus Ebola. Bien que les anticorps se composent de deux chaînes de protéines (une lourde et l’autre légère) chez la plupart des vertébrés, dans trois cas, l’évolution en a restreint la structure à une seule chaîne lourde. On retrouve ces anticorps particuliers chez les camélidés et deux branches des poissons cartilagineux. Si les anticorps à chaîne lourde du chameau et des élasmobranches (requins) ont été bien caractérisés, ceux des holocéphales (l’autre branche de poissons cartilagineux), en revanche, n’ont pas encore été étudiés. Le projet portera sur la structure atomique des anticorps à chaîne lourde des holocéphales, seuls et en combinaison avec les protéines auxquelles ils se fixent. Ensuite, on comparera ces structures à celle des anticorps du chameau et d’autres mammifères pour déterminer si les anticorps des holocéphales se fixent à leur cible d’une manière particulière.

La barrière hémato-encéphalique (BHE) entrave l’administration de médicaments au système nerveux central. Cette structure complexe est constituée de cellules et de tissus de nombreuses sortes soumis aux forces de la circulation sanguine. Actuellement, les médicaments élaborés pour soigner le cerveau supposent la culture de cellules dans de la verrerie ou l’usage de modèles animaux de la BHE qui ne reproduisent pas entièrement la physiologie humaine, donc ne permettent pas de vraiment prédire si le traitement franchira ou pas la BHE du malade. On a besoin de meilleurs modèles pour surmonter cet obstacle. Dans cette optique, l’équipe mettra au point de nouvelles puces de microfluidique sur lesquelles on bio-imprimera en relief les modèles expérimentaux de la BHE, on les développera et l’on s’en servira pour tester des médicaments dans des conditions imitant les principales caractéristiques de la BHE humaine. Pareilles plateformes faciliteront le développement de médicaments, car on recourra moins aux animaux et l’on réalisera des économies, tout en améliorant l’identification des médicaments prometteurs.

La description précise des liens de causalités entre le phénotype (p. ex. les maladies humaines complexes) et les variations génétiques sous-jacentes est l’un des thèmes fondamentaux des sciences de la vie. Elle joue un rôle essentiel en médecine translationnelle. Jusqu’à maintenant, de nombreuses études ont été effectuées pour détecter des gènes ou des biomarqueurs liés à des maladies, mais seul un petit nombre d’entre eux ont été confirmés expérimentalement comme étant causaux. L’hétérogénéité cellulaire des tissus complexes est un important facteur limitant à cet égard. Dans le cadre de ce projet, nous prévoyons de décrire précisément les associations génotype-phénotype pour un sous-type cellulaire en combinant le triage CRISPR par activation et désactivation massivement parallèle sur cellule unique à des techniques avancées d’IA telles que les modèles génératifs profonds. En particulier, des activités seront consacrées à l’application et au développement de méthodes basées sur l’IA visant à extraire des renseignements utiles du grand nombre de données afférentes aux cellules uniques et à en déduire des liens précis entre le génotype et le phénotype. Les travaux s’appuieront également sur des techniques d’IA pour concevoir des interventions thérapeutiques génétiques ou cellulaires qui ciblent les liens ainsi mis en évidence.

Ce projet de recherche et développement collaboratif se concentrera sur le développement de photodiodes à avalanche hybrides intégrées InGaAs (APD) avec un circuit de lecture CMOS pour le fonctionnement en mode Geiger, y compris des réseaux de pixels 2D pour les opérations d'imagerie.

L'objectif est d'étudier la gestion intelligente du jumelage numérique de la chaîne d'approvisionnement avec une application à la chaîne de valeur agroalimentaire mondiale (GAVC) qui améliore la qualité des aliments.
Les GAVC s'étendent souvent à travers le monde et impliquent diverses organisations dont les approches et les normes de production varient avec des acteurs réglementaires et des régimes gouvernementaux qui varient en compétences et en transparence. La distribution mondiale de produits agroalimentaires en créant des chaînes d'approvisionnement plus longues et plus complexes qui obscurcissent les méthodes traditionnelles de surveillance, de coordination et de collaboration.
Ces dernières années, il y a un intérêt accru pour la numérisation et la transformation numérique des processus de production et des chaînes d'approvisionnement résultant de l'accélération du développement technologique comme la quatrième révolution industrielle (Industrie 4.0).
Dans ce projet, l'accent est mis sur les solutions d'intelligence artificielle pour intégrer les chaînes de valeur entre les entreprises et gérer l'infusion de données pour relever de nombreux défis tels que la complexité, l'incertitude, le risque, la visibilité, la collaboration, les coûts et la durabilité.

La description précise des liens de causalités entre le phénotype (p. ex. les maladies humaines complexes) et les variations génétiques sous-jacentes est l’un des thèmes fondamentaux des sciences de la vie. Elle joue un rôle essentiel en médecine translationnelle. Jusqu’à maintenant, de nombreuses études ont été effectuées pour détecter des gènes ou des biomarqueurs liés à des maladies, mais seul un petit nombre d’entre eux ont été confirmés expérimentalement comme étant causaux. L’hétérogénéité cellulaire des tissus complexes est un important facteur limitant à cet égard. Dans le cadre de ce projet, nous prévoyons de décrire précisément les associations génotype-phénotype pour un sous-type cellulaire en combinant le triage CRISPR par activation et désactivation massivement parallèle sur cellule unique à des techniques avancées d’IA telles que les modèles génératifs profonds. En particulier, des activités seront consacrées à l’application et au développement de méthodes basées sur l’IA visant à extraire des renseignements utiles du grand nombre de données afférentes aux cellules uniques et à en déduire des liens précis entre le génotype et le phénotype. Les travaux s’appuieront également sur des techniques d’IA pour concevoir des interventions thérapeutiques génétiques ou cellulaires qui ciblent les liens ainsi mis en évidence.