Projets novateurs réalisés

Traitement des polymères conducteurs pour des applications biologiques

Les matériaux électroactifs organiques sont utilisés pour produire des dispositifs électroniques flexibles et facilement transformables, tels que des diodes électroluminescentes organiques, des transistors et des cellules photovoltaïques. Parallèlement à ces applications bien établies, des matériaux électroactifs organiques ont été introduits en bioélectronique, où les signaux électroniques sont traduits en biosignaux ioniques et vice versa. Des exemples de dispositifs bioélectroniques sont les capteurs basés sur des transistors électrochimiques organiques (OECT).
L’objectif de ce projet est d’offrir une compréhension plus approfondie du mécanisme de fonctionnement des OECT en explorant comment les caractéristiques électriques de l’appareil dépendent du traitement du film polymère conducteur.
Les films polymères conducteurs seront déposés par différentes techniques, afin d’explorer comment le traitement des films influence les processus de dopage/dédopage. Nous utiliserons un revêtement de spin et une polymérisation en phase vapeur. Nous nous attendons à obtenir des films avec différentes caractéristiques de dopage/dédopage, ce qui éclairera le rôle du traitement du film dans la capacité du film conducteur à accueillir les ions. Le polymère conducteur de choix pour les films à traiter par revêtement de spin est PEDOT :PSS. PEDOT :PSS est utilisé en raison de sa haute conductivité, de sa biocompatibilité et de sa stabilité chimique. Le VPP produira des films de PEDOT dopés au p-toluenesulfonate (ou tosylate, TOS). PEDOT :PSS et PEDOT :TOS devraient conduire à des mécanismes de fonctionnement différents dans les OECT. Dans PEDOT :PSS, les anions dopants (PSS-) sont essentiellement immobiles, puisqu’ils font partie d’une chaîne polymère. Par conséquent, la modulation de courant OECT est principalement contrôlée par l’incorporation de cations électrolytiques. Dans PEDOT :TOS, les ions dopants (TOS-) peuvent être libérés lors du dédopage, donc le processus de dédopage résulte à la fois de l’incorporation de cations et de la libération d’anions.
Des films PEDOT :PSS avec revêtement de spin seront obtenus à partir de suspensions aqueuses commerciales, qui doivent être mélangées avec un composé organique (dopant secondaire) pour augmenter la conductivité du film. Après le spin-coating, les films seront recuit à des températures supérieures à 100 °C afin d’éliminer l’excès d’eau et de solvants. Bien que le rôle des dopants secondaires soit encore débattu, il a été établi que leur présence est nécessaire pour atteindre une conductivité élevée. Les dopants secondaires généralement utilisés sont l’éthylène glycol, le diméthylsulfoxyde, le sorbitol, le glycérol et, récemment, le polyéthylène glycol. À ce jour, il n’est toujours pas clair lequel de ces dopants secondaires convient le mieux aux OECT. Nous étudierons diverses formulations, dans le but d’élucider la corrélation entre la conductivité et l’efficacité du processus de dopage/dédopage.
Le VPP de PEDOT sera effectué comme suit. Une couche de solution oxydante (Fe(III) p-toluensulfonate tosylate, TOS) et de pyridine dissoute dans l’isopropanol sera déposée sur le substrat. Après recuit à 80 °C, le substrat sera transféré dans la chambre à vide VPP et exposé aux vapeurs du momoner EDOT, qui polymériseront au contact de l’oxydant. Enfin, le substrat sera rincé à l’éthanol (pour enlever l’excès d’oxydant) et séché pendant quelques heures à 50°C. Ce procédé donne le PEDOT dopé avec le contre-ion TOS-.

Groupe mondial d’intérêt spécial (SIG) sur l’identification précoce et l’intervention dans l’autisme

Le projet s’appelle le Groupe d’intérêt spécial mondial (SIG) sur l’identification précoce et l’intervention dans l’autisme. Créé en 2012, ce projet vise à accroître l’impact de la recherche dans diverses communautés grâce au processus itératif et dynamique de traduction des connaissances : la synthèse, la diffusion, l’échange et l’application des connaissances pour améliorer la qualité de vie des personnes touchées par l’autisme. Le SIG est un réseau de traduction des connaissances qui réunit plus de 100 chercheurs, cliniciens et défenseurs provenant de plus de 20 pays. Le SIG a été formé sous l’égide de l’International Society for Autism Research, la plus grande organisation professionnelle dans ce domaine. Ces activités soutiennent le lien et l’échange mondiaux en initiant le dialogue, en identifiant les lacunes de connaissances, les obstacles et les priorités d’action dans l’identification et l’intervention précoces de l’autisme. Toutes les activités utilisent une boîte à outils commune que nous avons développée et testée. La boîte à outils comprend un examen des preuves dans un domaine d’intervention, des sondages auprès des participants pour recueillir l’expérience et les perspectives des chercheurs et des praticiens dans différentes régions du monde, la collecte d’avis d’experts pour aborder les thèmes identifiés, et enfin, l’organisation d’une séance de dialogue (une réunion ou un atelier en ligne) pour bâtir un consensus et soutenir l’élaboration de recommandations pour la pratique et les politiques. Les résultats des enquêtes sont analysés et soumis pour publication dans une revue de recherche, et un rapport est préparé et envoyé aux participants.

Politique et pratique de l’adaptation au changement climatique : étude de cas par pays

Le projet portera sur une étude de cas d’adaptation à différentes échelles dans un même pays (probablement le pays d’origine du candidat). Le projet est guidé par les questions de recherche suivantes : À quoi ressemble l’adaptation dans les régions où les rapports formels et institutionnels sur les actions d’adaptation sont limités? Dans ces régions, l’adaptation est-elle absente, ou se fait-elle en dehors des institutions gouvernementales (c’est-à-dire l’industrie privée ou la société civile)? À quelles échelles et dans quels secteurs l’adaptation se produit-elle, et quelles sont les caractéristiques des stimuli et actions d’adaptation? Le projet enquêtera, documentera et évaluera de manière systématique l’état de l’adaptation aux changements climatiques dans le pays étudié de cas. Cela inclura des méthodologies pour revoir et coder systématiquement (quantitativement et/ou qualitativement) une gamme de sources documentaires, y compris la littérature en ligne évaluée par des pairs et la littérature grise, ainsi que des documents politiques clés, ainsi que possiblement des entrevues téléphoniques ou Skype avec des informateurs clés. Le projet vise à préparer un article dans le style d’un manuscrit publiable.

Mécanismes moléculaires du remodelage des synapses

Dans le SNC, la majorité des synapses excitatrices se forment sur des structures spécialisées appelées épines dendritiques, qui peuvent subir des changements de forme en une période de minutes à plusieurs jours. Cette plasticité structurelle inhérente aux épines dendritiques perdure même jusqu’à l’âge adulte. Il n’est toujours pas clair pourquoi certaines colonnes dorsales sont plus susceptibles d’être entretenues, pour fournir un support physique au stockage d’information à long terme, tandis que d’autres sont plus structurellement plastiques. Nous avons récemment découvert un procédé novateur permettant de maintenir des épines dendritiques matures. L’objectif de l’étude proposée est de continuer à contribuer à la compréhension des règles qui régulent la morphologie et la fonction des épines dendritiques et de développer de nouvelles cibles pour les troubles de l’apprentissage.

Dynamique et contrôle des véhicules quadrutoristes

La recherche et le développement de petits drones se sont accélérés au cours des dernières années, stimulés par les progrès dans la miniaturisation des technologies d’actionneurs, de capteurs et de contrôle informatique. Un certain nombre de ces drones sont actuellement disponibles commercialement et beaucoup d’autres ont été développés par des chercheurs pour des études en laboratoire. Le projet actuel se concentre sur les petits UAV (< ~5 kg in weight) and furthermore on rotary-wing rather than fixed-wing systems. Sharf's research group has been working with several rotary platforms (quadrotors) over the past five years. Problems in control, motion planning, state estimation and localization and mapping have been addressed. Sharf is interested in exploring further the following problems related to quadrotor UAVs: 1) dynamics and control for recovery from collision/impact 2) tau-control strategies for landing 3) design of UAVs with reversible thrust propellers 4) surveying and categorizing existing quadrotor platforms and developing guidelines for optimal size selection with respect to different types of missions 5) design of landing gear and control strategies for landing on ice-berg 6) inductive recharging of UAVs Student will work on a particular problem from the above list, depending on progress of research by 2015 and student's specific interests.

Le devoir de voter

D’un point de vue purement utilitariste, voter ne semble pas être un choix « rationnel » lors d’une grande élection électorale s’il y a un coût d’opportunité à se rendre aux urnes, étant donné la probabilité extrêmement faible que sa décision soit déterminante (Owen et Grofman 1984; Mueller 2003). Pourtant, la plupart des gens votent, ce qui est connu sous le nom de paradoxe du vote (Fiorina 1989; Grofman 1993). Pourquoi, alors, tant de gens votent-ils? Une des raisons est que beaucoup estiment que c’est le devoir des citoyens de voter dans une démocratie; ils considèrent que c’est la chose « juste » et « éthique » à faire (Campbell et al., 1960, Riker et Ordeshook 1968, Verba et al. 1995, Blais 2000, Clarke et al. 2004, Blais et Achen 2012). Le sens du devoir civique semble même être le facteur le plus puissant du vote (Blais 2000).
Cette base morale de l’acte de voter est connue dans la littérature sous le nom de devoir civique, devoir de voter ou simplement « le terme D ». Malgré son pouvoir prédictif et sa popularité parmi les spécialistes du comportement politique, le
Le phénomène demeure flou et inexploré. Le danger existe que ce terme attitudinal devienne un mélange confus pour tous les déterminants psychologiques du vote en dehors des paramètres rationnels. Si on sait
Relativement peu sur la nature exacte du devoir civique, ses causes sont encore plus mystérieuses.
Nous avons l’intention de produire la première étude systématique sur le devoir de voter. Ceci est la suite logique du livre écrit par le co-chercheur principal il y a plus de 10 ans : Voter ou ne pas voter?. C’est ça
le travail capital pour les études sur le comportement politique (769 citations sur Google Scholar) est arrivé à deux conclusions principales : premièrement, la contribution du choix rationnel à notre compréhension de la participation est limitée; Deuxièmement,
Le sens du devoir civique est la motivation la plus puissante pour voter. L’étape suivante consiste à examiner en profondeur les sources de cette croyance, ce qui est précisément le sujet de ce projet. Nous avons identifié huit questions de recherche liées au devoir de vote. Nous prévoyons de rédiger des articles qui
Aborder ces questions, les présenter lors de conférences internationales, en publier certaines dans des revues scientifiques de haute qualité, et finalement produire un manuscrit de livre. Les huit questions de recherche (RQ) sont : (RQ1) Comment le devoir devrait-il être mesuré? (RQ2) Comment cela se rapporte-t-il à d’autres attitudes politiques? (RQ3) À quel point est-ce répandu? (RQ4) Qui estime que c’est un devoir de voter? (RQ5) D’où vient le devoir? (RQ6)
Est-ce que ça varie avec le temps? (RQ7) Le devoir varie-t-il selon les pays et les régions et, par conséquent, selon les facteurs contextuels? (RQ8) Comment le devoir est-il appliqué?
Puisque notre objectif est de comprendre pourquoi les gens considèrent (ou non) le vote comme un devoir, notre principale source de
Les données consisteront en des enquêtes existantes. Nous utiliserons aussi des expériences de laboratoire novatrices pour comprendre comment la norme publique selon laquelle le vote est un devoir est appliquée, ainsi que de nouvelles expériences d’enquête pour déterminer quoi
L’ampleur des gens ressentent le devoir de voter en tant que membres de leur société ou d’une politique démocratique. Nous avons l’intention de recueillir et de fusionner tous les sondages pertinents, y compris les questions concernant l’obligation de voter. A
Une recherche préliminaire d’enquêtes contenant des questions liées à l’obligation morale de voter donne au moins cent études.
En bref, nous espérons apporter une contribution substantielle à notre compréhension des sources, tant contextuelles qu’individuelles, du point de vue des citoyens sur la question de savoir si le vote est un devoir ou non

Combustion à micro-échelles

Objectifs : Le programme de recherche proposé vise à étudier la génération et la propagation de phénomènes d’écoulement compressible non stationnaire, avec libération de chaleur chimique, à l’échelle millimétrique et submillimétrique. Sur la base de ces résultats, plusieurs applications biomédicales et aérospatiales seront poursuivies dans le domaine des microsystèmes à haute densité de puissance.
Approche scientifique : Notre approche repose sur l’observation expérimentale de phénomènes d’écoulement compressible à petite échelle à l’aide de dispositifs spécialement conçus et sur le développement de modèles analytiques simples pour expliquer les observations expérimentales. Nous utilisons ensuite ces nouvelles connaissances pour développer de nouveaux dispositifs exploitant ces phénomènes.

Il existe un grand intérêt pour la microcombustion continue pour divers dispositifs MEMS (moteurs, piles à combustible, etc.), mais seules quelques études ont étudié la propagation des ondes de combustion non stationnaires à petite échelle, et jamais à l’échelle micrométrique de nos installations expérimentales uniques. Cela devrait donc produire de nouvelles connaissances précieuses qui pourraient potentiellement être exploitées dans la conception de nouveaux microsystèmes à haute densité de puissance.

Rôle des NLRS dans les maladies neurodégénératives (Nouveau)

Nlrx1 appartient à la famille des capteurs intracellulaires NLR qui régulent les principales voies cellulaires, y compris la mort cellulaire et l’inflammation. Des recherches antérieures impliquaient Nlrx1 dans la régulation de l’autophagie et de la production d’espèces réactives d’oxygène lors d’une infection virale. De plus, la publication la plus récente impliquait Nlrx1 dans la régulation de la mort cellulaire dans les cultures de fibroblastes. Nos données préliminaires montrent que les souris Nlrx1-/- sont plus susceptibles de développer une encéphalomyélite auto-immune expérimentale. La susceptibilité accrue des souris Nlrx1-/- est associée à une augmentation (2 fois) de l’infiltration inflammatoire et à une astrogliose induite (2 fois) comparativement au contrôle WT. Nous avons également noté une réduction drastique (7 fois) du contenu neuronal dans la moelle épinière de Nlrx1-/- comparativement aux souris WT. De telles différences profondes dans le contenu neuronal ne peuvent s’expliquer par l’ampleur de la réponse inflammatoire. Par conséquent, le phénomène de mort cellulaire que nous avons observé doit être spécifique aux neurones.
L’objectif 1 est de caractériser la mort cellulaire induite par l’inflammation dans les cultures primaires de souris WT et Nlrx1-/-.
Hypothèse : Nlrx1 inhibe la mort neuronale induite par l’inflammation. Nous étudierons la mort cellulaire induite par l’inflammation dans les cultures cérébrales mixtes qui contiennent des neurones, des astrocytes et des microglies. De plus, nous utiliserons un modèle d’AVC par privation d’oxygène/glucose pour dépister plusieurs candidats à la traînée. Nous évaluerons la mort cellulaire par immunohistochimie, cytométrie en flux et Western blotting.
Les résultats de ces études jetteront les bases du développement de nouveaux agents thérapeutiques pour traiter les maladies neurodégénératives

Modélisation du réseau électrique de l’Ontario pour l’intégration des sources d’énergie renouvelable

Le projet de recherche vise à modéliser le réseau électrique de l’Ontario et ses zones constitutives afin de déterminer les meilleurs emplacements pour les parcs d’éoliennes et les sources d’énergie distribuée. Un modèle de base de la zone du Niagara a été construit, impliquant l’emplacement des centrales d’électricité, des principaux centres de demande et des systèmes de transmission. Le modèle doit être avancé pour simuler l’historique horaire de la production d’électricité et la demande dans toute la zone. Une fois l’opération passée simulée avec précision, le modèle peut être utilisé pour simuler les effets de l’intégration de sources d’énergie renouvelable distribuées et intermittentes dans le réseau. Les données passées sont fournies par l’opérateur indépendant du système électrique de l’Ontario.

Le modèle doit être développé dans Matlab et nécessite la capacité d’interfacer avec les fichiers de données nécessaires tant pour l’historique opérationnel que pour la distribution de l’éolien. Les fichiers de distribution du vent fournissent les données nécessaires pour simuler les vitesses du vent à différentes altitudes et endroits à travers l’Ontario.

Le livrable final minimum du projet devrait être une simulation opérationnelle Matlab de la zone du Niagara. L’inclusion d’autres zones est souhaitable mais optionnelle.

Nanofibres électrofilées pour l’adsorption des polluants provenant des eaux usées

L’objectif global de notre projet de recherche est de développer une technologie qui aidera de nombreuses industries, et plus particulièrement celle de la pâte à papier et de la pâte, à réduire leur consommation d’eau douce et, de la même manière, leurs rejets d’effluents. Pour y parvenir, il est obligatoire d’éliminer plusieurs contaminants des eaux de procédé, car la réduction de la consommation d’eau douce ne peut être obtenue qu’en fermant les systèmes d’eau. Par conséquent, il est nécessaire de réutiliser et de recycler davantage d’eau de traitement à l’intérieur du moulin. Malheureusement, à mesure que plus d’eau de procédé est recyclée vers la machine à papier, une accumulation excessive de contaminants (substances dissoutes et colloïdales) dans les eaux de procédé entraîne des conséquences néfastes sur le processus de fabrication du papier lui-même ainsi que sur la qualité du papier, ce qui est bien sûr très coûteux. Pour surmonter ce problème, nous avons développé une approche expérimentale basée sur le processus d’adsorption. Nous croyons que si nous pouvons éliminer certains de ces contaminants des eaux blanches des machines à papier pendant le processus de fabrication du papier; Il sera possible de le réutiliser et de remplacer une quantité équivalente d’eau douce, ce qui est normalement nécessaire pour faire fonctionner la machine à papier sans aucun problème gênant.

L’objectif global du projet de recherche proposé est donc de développer un dispositif de filtration/adsorption pour adsorber des polluants spécifiques (organiques ou inorganiques) provenant des eaux usées. L’appareil sera fabriqué à partir de nanofibres électrofilées utilisant divers polymères synthétiques ainsi que des biopolymères.

Les objectifs spécifiques du projet sont :

- Fabriquer des nanofibres électrofilées à partir de divers mélanges de polymères (synthétiques/biopolymères) et déterminer des propriétés spécifiques des nanofibres (dimensions, résistance, porosité, surface, chimie des surfaces, etc.).

– Étudier le potentiel d’adsorption de ces nanofibres électrofilées vers des contaminants spécifiques (organiques, inorganiques).

- Déterminer les isothermes d’adsorption (modèles) et les isothermes d’adsorption cinétique sous diverses conditions expérimentales.

Le rôle de la PML dans l’immunité innée antirétrovirale (Nouveau)

La protéine PML (leucémie promyélocytaire), également appelée TRIM19, est un facteur antiviral induit par l’interféron. Il dirige la formation de corps nucléaires riches en protéines fortement SUMOylées et souvent associés à des sites de réplication virale. La PML peut « faire taire » (empêcher l’expression) de plusieurs virus, y compris les rétrovirus, et son action est souvent contrée par des protéines virales.
Nous avons récemment mis en place un modèle murin pour étudier le rôle de la PML dans la restriction (inhibition) de la réplication rétrovirale. En examinant des étapes spécifiques de la réplication du VIH-1 et d’autres rétrovirus dans des cellules isolées chez des souris de type sauvage ou de souris éliminatoires avec PML, nous pouvons identifier et caractériser l’effet de la PML sur les étapes pré- et post-intégration.
Un manuscrit est en préparation, et je m’attends à ce que ce projet prenne de l’ampleur. D’ici 2015, nous réaliserons des études mécanistiques, notamment :
– Analyses microscopiques de la co-localisation de l’ADN viral du PML
– Analyses biochimiques des interactions physiques entre les PML, ou protéines cellulaires présentes dans les corps des PML, avec les protéines rétrovirales et l’ADN génomique.
– Développement de modèles in vivo pour tester l’importance de la PML dans la restriction d’un rétrovirus.

Applications biomédicales des facteurs de restriction du VIH-1

Projet : édition génomique des facteurs de restriction pour conférer une résistance au VIH-1.

Les versions humaines des facteurs de restriction APOBEC3G et TRIM5alpha ne peuvent pas cibler efficacement le VIH-1, en raison de 1) l’incapacité humaine de TRIM5alpha à se lier physiquement à sa cible, la protéine capsideque du VIH-1; et 2) la dégradation du TRIM5alpha humain par la protéine virale spécialisée VIH-1 Vif. Mon laboratoire a isolé et caractérisé des mutations de TRIM5alpha qui confèrent une activité restrictive contre le VIH-1. D’autres groupes ont publié qu’une seule mutation chez l’APOBEC3G humaine peut la rendre résistante au VIH-1 Virus et donc entraîner une restriction importante. Ces deux facteurs de restriction agissent à différents stades de réplication virale, et il est probable que co-exprimer les versions mutées et restrictives du VIH-1 de TRIM5alpha et APOBEC3G paralyserait très efficacement le virus.
Le projet consistera donc à éditer le génome humain dans des modèles de lignées cellulaires afin de générer des cellules portant des mutations à l’un ou l’autre des gènes. Pour cela, nous utiliserons des approches d’édition génomique basées sur TALENs ainsi que sur le système CRISPR-Cas. La résistance des lignées cellulaires créées au VIH-1 sera ensuite caractérisée par des tests d’infection (puissance, spécificité, etc.). Nous étudierons également la possible résistance au VIH-1 à ces facteurs de restriction adaptés, ainsi que le mécanisme de restriction lui-même. Nous travaillons également à améliorer l’efficacité des protocoles d’édition du génome, en particulier l’étape de recombinaison homologue, grâce à diverses stratégies. Nous collaborons avec des partenaires pour développer ces projets vers des applications in vivo, et l’étudiant sélectionné peut aussi travailler sur cet aspect du projet.
Les étudiants intéressés doivent contacter le Dr Berthoux pour plus d’informations ([email protected]).