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.

La production et la transmission de signaux lumineux aux longueurs d’ondes millimétriques fait l’objet d’un intérêt croissant pour les futurs réseaux intégrés d’accès optiques fibre optique et sans fil, comme les réseaux 5G et au-delà, pour une connectivité et une mobilité intelligente généralisées axées sur l’Internet des objets. Le CNRC a récemment fait la démonstration de lasers à point quantique de type InAs/InP, à longueurs d’onde multiples, qui sont susceptibles de permettre le développement de systèmes photoniques fronthaul, dans le domaine millimétrique, intégrés de manière hétérogène, ce qui ouvre la voie à d’uniques interfaces large bande et haut débit, avec ou sans fil. L’équipe de l’École Polytechnique de Montréal travaillera sur les antennes dédiées aux ondes millimétriques pour la transmission et la réception des signaux liées aux interfaces dans les systèmes fronthaul sans fil et sur fibre intégré proposés, en se concentrant sur trois objectifs. Tout d’abord, l’École Polytechnique de Montréal explorera des antennes large bande et double bande compatibles avec les semiconducteurs à permittivité élevée et des dispositifs électro-optiques seront étudiés et développés. Les chercheurs étudieront et concevront ensuite des réseaux d’antennes double bande avec intégration photonique. En dernier lieu, l’équipe explorera et fera la démonstration de réseaux d’antennes à faisceaux diversifiés permettant l’émission de photons, la transmission sans fil et la détection cohérente des signaux provenant des téléphones mobiles.

La production de virus adéno-associés (VAA) s’effectue normalement par transfection transitoire de cellules HEK 293. Il est donc important de déterminer les mécanismes moléculaires, au sein de ces cellules, qui sont critiques pour une production virale élevée. Ce projet consistera donc à effectuer un criblage pangénomique visant à isoler de tels gènes hôtes. La stratégie expérimentale s’appuie sur la régulation positive des gènes cellulaires par CRISPR-dCasa et l’identification de ces gènes dont la surexpression provoque une augmentation de la production de VAA. L’objectif à long terme de ce projet est d’utiliser ces résultats pour modifier génétiquement des cellules 293SF-3F6 afin de générer une cellule productrice capable de produire des VAA avec un haut rendement.

L’objectif de ce projet qui s’étalera sur deux ans est de construire une nouvelle génération de lignées cellulaires d’encapsidation inductibles basées sur la lignée de cellules HEK-293 pour la production de virus adéno-associés (VAA). Cela permettrait la mise en place d’une méthode de production plus efficace et plus abordable que celle actuellement utilisée, qui pourrait offrir en plus des titres en VAA plus élevés.

Les bioréacteurs jouent un rôle de premier plan dans la fabrication des produits biologiques. Leur conception a été bien décrite pour les fermentations traditionnelles axées sur la production de biomolécules simples, mais leur exploitation reste très empirique pour ce qui est de la production de produits biologiques complexes à partir de systèmes eucaryotes tels que des cellules humaines HEK-293. La production de produits biologiques en bioréacteur s’effectue dans un contexte complexe nécessitant des expertises étendues et approfondies qui ne sont pas systématiquement décrites dans la littérature scientifique ou technique reconnue. De plus, les produits biologiques tels que les exosomes et les vecteurs viraux (virus adéno-associés ou VAA) sont des structures biologiques complexes qui se sont récemment avérées très utiles dans le traitement d’un certain nombre de cancers et de maladies héréditaires. Leur production en bioréacteur sur le plan des quantités et qualités requises pour les besoins précliniques et cliniques limite considérablement leur utilisation et leur développement en tant qu’outils thérapeutiques. C’est donc l’occasion d’intégrer les connaissances cumulées dans les bases de données et d’exploiter les progrès réalisés dans le domaine de l’IA pour accélérer la conception et l’optimisation du système de production de ces deux importants produits biologiques (exosomes et VAA) par l’installation et l’exploitation du jumeau numérique d’un bioréacteur physique, relié à celui-ci par un ensemble de capteurs assurant une communication constante entre les deux systèmes.

Dans le contexte de l’arrêt des activités des entreprises et de leur chaine de production, conséquence des mesures prises par les gouvernements pour stopper la propagation du COVID-19, Corporation Inno-Centre porpose une méthode d'interventionl agile et collaborative visant un impact à court terme. Intervention d'expert personnalisé par PME.

Le glutathion, qu’on retrouve dans la plupart des cellules et des tissus, joue un rôle extrêmement important en mettant les cellules saines, mais aussi les cellules cancéreuses, à l’abri des substances toxiques. L’objectif consiste à créer un modèle prévisionnel du métabolisme du glutathion dans les deux types de cellules en vue de mieux comprendre son rôle dans l’évolution de la maladie.

Le laboratoire des rayons X ultrarapides de l’Université d’Ottawa, installation unique qui occupe le devant de la scène mondiale, combinera la sélectivité atomique et la haute résolution spatiale des rayons X à la résolution ultrarapide dans le temps des lasers à femtoseconde afin d’ouvrir de nouvelles pistes en recherche et de faciliter l’étude des processus moléculaires induits par la lumière, notamment la conversion de l’énergie solaire. La nature n’est pas statique : au 21e siècle, la recherche doit absolument aller plus loin que l’étude classique de sa structure comme on le faisait au siècle précédent. Ainsi, pour déterminer comment certains déplacements atomiques entraînent un transfert extrêmement efficace de la charge des électrons, il faut approcher la nature sous l’angle de son dynamisme ultrarapide. Le but est de découvrir les règles fondamentales qui gouvernent les phénomènes ultrarapides de transfert de charge en combinant la théorie à la démarche expérimentale la plus pointue. Les nouvelles connaissances acquises aboutiront à une approche diamétralement opposée à la conception rationnelle des dispositifs qui convertissent l’énergie solaire, c’est-à-dire une approche qui s’appuiera sur la dynamique ultrarapide à la base du transfert de charge proprement dit.

Plus une horloge marque le temps rapidement, plus on la met à l’abri des conditions ambiantes et plus grande est son exactitude. Actuellement, la norme mondiale reste l’horloge atomique dont la fréquence est d’environ 10 000 000 000 battements par seconde. C’est grâce à la précision de l’horloge atomique que nous pouvons utiliser le système de navigation GPS.

Un peigne de fréquence est un dispositif laser qui divise le battement de l’horloge atomique en intervalles d’environ 200 000 000 Hz jusqu’à approximativement 20 000 000 000 000 000 de fois par seconde, sans que l’horloge avec laquelle il est synchronisé perde son exactitude. Ce dispositif joue donc un rôle similaire à celui des rouages dans les anciens mouvements d’horlogerie. Puisque les rouages sont en place, le monde est maintenant prêt à adopter un nouvel étalon, d’une précision supérieure à celle de l’horloge atomique. Malheureusement, la technologie du peigne pour l’ultime facteur de 100 est très difficile à appliquer. Une fois qu’on se sera entendu sur le nouvel étalon, sa fréquence ne sera donc que d’environ 400 000 000 000 000 battements par seconde. Nous proposons d’étudier comment simplifier le dernier facteur de 100. Si le projet aboutit, les meilleures horloges seront sans doute des horloges nucléaires où les électrons d’un atome mettront le mouvement d’horlogerie — en l’occurrence le noyau de l’atome — à l’abri des interférences environnementales.

L’équipe propose d’utiliser la technologie très pointue de l’expansion du code génétique (ECG) pour mettre au point un système de biocatalyse industriel dont on se servira pour éliminer les facteurs antinutritionnels et de sapidité indésirable de la farine de légumineuses lors de sa transformation. L’ECG est une nouvelle technologie issue de la biologie et devrait multiplier considérablement les possibilités de la biologie synthétique en permettant le codage de bioproduits à partir d’une plus grande panoplie d’éléments de base, donc paver la voie à un grand nombre de biochimies nouvelles. S’ensuivra la formulation précise de technologies biologiques (produits thérapeutiques, biocatalyseurs, biopolymères) dont la spécificité, la stabilité et l’efficacité surpasseront tout ce qu’offre la biologie naturelle. L’équipe contribuera à procurer les composants que requiert l’ECG pour deux systèmes de recombinaison : E. coli et S. cerevisiae. Les gènes codant les facteurs de biocatalyse feront l’objet de mutations individuelles afin que le code complet de chaque composant optimisé intègre les éléments de base artificiels. Durant ce court projet d’un an, les facteurs biochimiques synthétiques intégrés serviront à vérifier si les acides aminés non canoniques (NcAA) peuvent accentuer l’activité des biocatalyseurs pertinents. À plus long terme, l’équipe espère déterminer s’il est possible d’ajouter d’autres modifications pour accroître leur stabilité et leur réutilisation, de même que pour développer un biocatalyseur durable et économique dont on se servira pour bonifier biologiquement les produits agricoles de moindre valeur. Les prototypes seront testés sur la farine de légumineuse, avec la collaboration de partenaires de l’Ouest canadien. Le partenariat visant à créer un nouveau système de biocatalyse industrielle qui autorisera la transformation rentable de produits moins lucratifs, combiné à une équipe bien formée dans la nouvelle pierre angulaire de la biologie synthétique qu’est l’ECG, rehaussera nettement la capacité d’innover de nombreuses industries canadiennes dans l’avenir.