Projets innovants réalisés

Traitement des polymères conducteurs pour des applications biologiques

Les matériaux électroactifs organiques sont utilisés pour produire des dispositifs électroniques flexibles et facilement traitables, 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 des capteurs basés sur des transistors électrochimiques organiques (OECTs).
L’objectif de ce projet est de fournir une compréhension plus approfondie du mécanisme de travail des OECTs en explorant comment les caractéristiques électriques de l’appareil dépendent du traitement du film polymère conducteur.
La réalisation de films polymères sera déposée par différentes techniques, afin d’explorer comment le traitement du film affecte les processus de dopage / défapage. Nous utiliserons le spin-coating et la polymérisation en phase vapeur. Nous nous attendons à obtenir des films avec des caractéristiques de dopage / dérapage différentes, ce qui permettra de faire la lumière sur le rôle du traitement du film sur la capacité du film conducteur à accueillir des ions. Le polymère conducteur de choix pour les films à traiter par spin-coating est PEDOT : PSS. PEDOT : PSS est utilisé en raison de sa conductivité élevée, biocompatibilité, et la stabilité chimique. VPP donnera des films de PEDOT dopés avec du p-toluènesulfonate (ou tosylate, TOS). Pedot :PSS et PEDOT :TOS devraient conduire à différents mécanismes de fonctionnement dans les OECTs. Dans PEDOT :PSS, les anions dopants (PSS-) sont essentiellement immobiles, car ils font partie d’une chaîne polymère. Par conséquent, la modulation de courant OECT est contrôlée principalement par incorporation de cations électrolytiques. Dans PEDOT :TOS, les ions dopant (TOS-) peuvent être libérés pendant le dédopage, donc le processus de dédopage est le résultat à la fois de l’incorporation cationique et de la libération d’anions.
Les films PEDOT :PSS revêtus de spin seront obtenus à partir de suspensions aqueuses commerciales, qui doivent être mélangées à un composé organique (dopant secondaire) pour augmenter la conductivité du film. Après le spin-coating, les films seront recuits à des températures supérieures à 100 ° C pour éliminer l’excès d’eau et de solvants. Bien que le rôle des dopants secondaires soit encore à l’étude, il a été établi que leur présence est nécessaire pour atteindre une conductivité élevée. Les dopants secondaires typiquement employés sont l’éthylène glycol, le diméthylsulfoxyde, le sorbitol, le glycérol et, récemment, le polyéthylène glycol. À ce jour, on ne sait toujours pas 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 / défapage.
VPP de PEDOT sera effectué comme suit. Une couche de solution oxydante (Fe(III) p-toluènesulfonate 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 se polymériseront au contact de l’oxydant. Enfin, le substrat sera rincé à l’éthanol (pour éliminer l’excès d’oxydant) et séché pendant quelques heures à 50 °C. Ce processus donne PEDOT dopé avec le compteur d’ions TOS-.

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

Le titre du projet est le Global Special Interest Group (SIG) sur l’identification et l’intervention précoces dans l’autisme. Formé en 2012, ce projet vise à accroître l’impact de la recherche dans diverses communautés grâce au processus itératif et dynamique d’application des connaissances : la synthèse, la dissémination, l’échange et l’application des connaissances pour améliorer la qualité de vie des personnes touchées par l’autisme. Le SIG est un réseau d’application des connaissances qui rassemble plus de 100 chercheurs, cliniciens et défenseurs de plus de 20 pays. Le SIG a été créé sous l’égide de l’International Society for Autism Research, la plus grande organisation professionnelle dans ce domaine. Les activités soutiennent les liens et les échanges mondiaux en amorçant le dialogue, en identifiant les lacunes dans les connaissances, les obstacles et les priorités d’action en matière de dépistage et d’intervention précoces en matière d’autisme. Toutes les activités utilisent une boîte à outils commune que nous avons développée et testée. La boîte à outils comprend un examen des données probantes dans un domaine d’intérêt, des sondages auprès des participants pour saisir l’expérience et les points de vue des chercheurs et des praticiens dans différentes parties du monde, l’obtention de commentaires d’experts pour aborder les thèmes identifiés et, enfin, l’organisation d’une séance de dialogue (une réunion ou un atelier en ligne) pour établir un consensus et soutenir l’élaboration de recommandations pour la pratique et les politiques. Les résultats des sondages sont analysés et soumis pour publication dans une revue de recherche et un rapport est préparé et envoyé aux participants.

Politiques et pratiques d’adaptation aux changements climatiques : étude de cas par pays

Le projet sera axé sur une étude de cas de l’adaptation à toutes les échelles dans un seul pays (probablement le pays d’origine du demandeur). Le projet est guidé par les questions de recherche suivantes : À quoi ressemble l’adaptation dans les régions où les rapports officiels et institutionnels sur les mesures d’adaptation sont limités ? Dans ces régions, l’adaptation est-elle absente ou se produit-elle en dehors des institutions gouvernementales (c.-à-d. l’industrie privée ou la société civile) ? À quelles échelles et dans quels secteurs l’adaptation a-t-elle lieu, et quelles sont les caractéristiques des stimuli et de l’action d’adaptation ? Le projet étudiera, documentera et évaluera systématiquement l’état d’adaptation au changement climatique dans le pays étudié par le cas. Cela comprendra des méthodologies permettant d’examiner et de coder systématiquement (quantitativement et/ou qualitativement) une gamme de sources documentaires, y compris la littérature en ligne évaluée par les pairs et la littérature grise, et les documents de politique clés, ainsi que d’éventuelles entrevues téléphoniques ou skype avec des informateurs clés. Le projet vise la préparation d’un article dans le style d’un manuscrit publiable.

Mécanismes moléculaires du remodelage des synapses

Dans le SNC, la majorité des synapses excitatrices sont formées sur des structures spécialisées connues sous le nom d’épines dendritiques qui peuvent subir des changements de forme dans le laps de temps de quelques minutes à quelques jours. Cette plasticité structurelle inhérente des épines dendritiques dure même jusqu’à l’âge adulte. On ne sait toujours pas pourquoi certaines épines sont plus susceptibles d’être maintenues, de fournir un substrat physique pour le stockage d’informations à long terme, tandis que d’autres sont plus structurellement en plastique. Nous avons récemment découvert un nouveau processus par lequel les épines dendritiques matures peuvent être maintenues. 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 d’apprentissage.

Dynamique et contrôle des véhicules quadrotor

La recherche et le développement de petits UAV se sont accélérés au cours des dernières années, stimulés par les progrès de la miniaturisation des technologies d’actionneur, de capteur et de contrôle informatique. Un certain nombre de ces UAV sont actuellement disponibles dans le commerce et beaucoup d’autres ont été développés par des chercheurs pour des études en laboratoire. Le présent projet est axé 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.

L’obligation de voter

D’un point de vue purement utilitaire, le vote ne semble pas être un choix « rationnel » dans une grande élection électorale s’il y a un certain coût d’opportunité à se rendre aux urnes, étant donné la très faible probabilité que la décision d’une personne soit cruciale (Owen et Grofman, 1984 ; Mueller, 2003). Pourtant, la plupart des gens votent, ce qui est connu comme le paradoxe du vote (Fiorina 1989 ; Grofman, 1993). Pourquoi, alors, beaucoup de gens votent-ils ? L’une des raisons est que de nombreuses personnes estiment qu’il est du devoir d’un citoyen de voter dans une démocratie, elles considèrent que c’est la chose « juste », « 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 prédicteur le plus puissant du vote (Blais, 2000).
Ce fondement moral de l’acte de voter est connu dans la littérature sous le nom de devoir civique, le devoir de voter ou simplement comme « le terme D ». Malgré son pouvoir prédictif et sa popularité auprès des spécialistes du comportement politique, l'
reste flou et inexploré. Le danger existe que ce terme d’attitude devienne un fourre-tout pour tous les déterminants psychologiques du vote en dehors des paramètres rationnels. Si nous savons
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 de l’obligation de voter. Il s’agit de la suite logique du livre écrit par le cochercheur principal il y a plus de 10 ans : Voter ou ne pas voter ?. Cette
les travaux d’immobilisations pour les études sur le comportement politique (769 citations dans Google Scholar) sont parvenus 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 l’objectif de ce projet. Nous avons identifié huit questions de recherche liées à l’obligation de voter. Nous prévoyons d’écrire des articles qui
répondez à ces questions, présentez-les lors de conférences internationales, publiez certaines d’entre elles dans des revues scientifiques de qualité supérieure et, enfin, produisez un manuscrit de livre. Les huit questions de recherche (QR) sont les suivantes : (QR1) Comment l’obligation devrait-elle être mesurée ? (QR2) Quel est le lien avec d’autres attitudes politiques ? (QR3) Dans quelle mesure est-il répandu ? (RQ4) Qui estime qu’il est de son devoir de voter ? (RQ5) D’où vient le devoir ? (RQ6)
Est-ce que cela varie au fil du temps ? (RQ7) L’obligation varie-t-elle d’un pays et d’une région à l’autre et, par conséquent, en fonction de facteurs contextuels ? (RQ8) Comment l’obligation est-elle appliquée ?
Puisque notre objectif est de comprendre pourquoi les gens interprètent (ou ne comprennent pas) le vote comme un devoir, notre principale source de
les données comprendront les enquêtes existantes. Nous utiliserons également de nouvelles expériences de laboratoire pour comprendre comment la norme publique selon laquelle le vote est un devoir est appliquée et de nouvelles expériences d’enquête pour trier à quoi
dans la mesure où les gens se sentent le devoir de voter en tant que membres de leur société ou en tant que membres d’un régime démocratique. Nous avons l’intention de recueillir et de fusionner tous les sondages pertinents, y compris les questions sur l’obligation de voter. Un
la recherche préliminaire d’enquêtes contenant des questions liées à l’obligation morale de voter donne pas moins d’une centaine d’études.
En bref, nous espérons apporter une contribution substantielle à notre compréhension des sources, à la fois contextuelles et individuelles, du point de vue des citoyens sur la question de savoir si voter est un devoir ou non

Combustion à l’échelle microscopique

Objectifs : Le programme de recherche proposé vise à étudier la génération et la propagation de phénomènes d’écoulement compressible instable, avec libération de chaleur chimique, à des échelles millimétriques et inférieures millimétriques. Sur la base de ces résultats, un certain nombre d’applications biomédicales et aérospatiales seront poursuivies dans le domaine des microsystèmes à haute densité de puissance.
Approche scientifique : Notre approche est basée 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 y a un grand intérêt pour la micro-combustion continue pour divers dispositifs MEMS (moteurs, piles à combustible, etc.), mais seules quelques études ont étudié la propagation des ondes de combustion instables à petite échelle, et jamais à l’échelle micrométrique de nos installations expérimentales uniques. Cela devrait donc produire de nouvelles connaissances précieuses qui peuvent 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 NLR de capteurs intracellulaires qui régulent la voie cellulaire mayor, y compris la mort cellulaire et l’inflammation. Des recherches antérieures ont impliqué Nlrx1 dans le règlement de l’autophagie et de la production réactive d’espèces de l’oxygène pendant l’infection virale. En outre, la publication la plus récente a impliqué Nlrx1 dans la régulation de la mort cellulaire dans les cultures de fibroblastes. Nos données préliminaires montrent que les souris Nlrx1-/- sont plus enclines à développer une encéphalomyélite auto-immune expérimentale. La susceptibilité accrue des souris Nlrx1-/- est associée à une augmentation (2 fois) inflammatoire infiltrent et induit astrogliose (2 fois) par rapport au contrôle WT. Nous avons également noté une réduction drastique (7 fois) du contenu neuronal dans les moelles épinières de Nlrx1-/- par rapport aux souris WT. De telles différences profondes dans le contenu neuronal ne peuvent pas être expliquées par l’ampleur de la réponse inflammatoire. Par conséquent, le phénomène de mort cellulaire que nous avons observé doit être spécifique au neurone.
L’objectif 1 est de caractériser la mort cellulaire induite par l’inflammation dans les cultures primaires de WT et de Nlrx1-/-souris.
Hypothèse : Nlrx1 empêche la mort neuronale causée 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. En outre, nous utiliserons le modèle de privation d’oxygène / glucose de l’AVC pour examiner plusieurs candidats de traînée. Nous évaluerons la mort cellulaire par immunohistochemistry, cytometry d’écoulement, et éponger occidental.
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’incorporation de sources d’énergie renouvelables

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 distribuées. Un modèle de base de la zone de Niagara a été construit, impliquant l’emplacement des centrales de production d’électricité, des principaux centres de demande et des systèmes de transport. Le modèle doit être avancé pour simuler l’historique horaire de la production d’électricité et de la demande dans toute la zone. Une fois que l’exploitation passée a été simulée avec précision, le modèle peut être utilisé pour simuler les effets de l’intégration de sources d’énergie renouvelables distribuées et intermittentes dans le réseau. Les données antérieures sont fournies par l’opérateur indépendant du réseau électrique de l’Ontario.

Le modèle doit être développé dans Matlab et nécessite la capacité d’interfacer avec les fichiers de données nécessaires pour l’historique opérationnel et les fichiers de distribution du vent. Les fichiers de répartition du vent fournissent les données nécessaires pour simuler la vitesse du vent à diverses altitudes et à divers endroits en Ontario.

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

Nanofibres électrospun pour l’adsorption des polluants des eaux usées

L’objectif global de notre projet de recherche est de développer une technologie qui aidera de nombreuses industries et plus particulièrement l’industrie des pâtes et papiers à réduire leur consommation d’eau douce et, de la même manière, leur rejet d’effluents. Pour ce faire, il est obligatoire d’éliminer plusieurs contaminants des eaux de procédé, car la réduction de la consommation d’eau douce ne peut se faire qu’en fermant les systèmes d’eau. Par conséquent, il est nécessaire de réutiliser et de recycler plus d’eau de procédé dans l’usine. Malheureusement, à mesure que plus d’eau de procédé est recyclée dans la machine à papier, une accumulation excessive de contaminants (substances dissoutes et colloïdales) dans les eaux de procédé a 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 de l’eau vive de la machine à papier pendant le processus de fabrication du papier ; il sera possible de le réutiliser et de remplacer une quantité équivalente d’eau douce, qui est normalement nécessaire pour faire fonctionner la machine à papier sans aucun problème perturbateur.

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) des eaux usées. L’appareil sera fabriqué à partir de nanofibres électrospun utilisant divers polymères synthétiques ainsi que des biopolymères.

Les objectifs spécifiques du projet sont les suivants :

-Pour fabriquer des nanofibres électrospun en utilisant divers mélanges de polymères (synthétiques / biopolymères) et de déterminer les propriétés spécifiques de la nanofibre (dimensions, résistance, porosité, surface, chimie de surface, etc.).

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

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

Le rôle de la LMP 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. Le LMP peut « réduire au silence » (empêcher l’expression) de plusieurs virus, y compris les rétrovirus, et son action est souvent contrecarré par les protéines virales.
Nous avons récemment mis en place un modèle murin pour étudier le rôle de PML dans la restriction (inhibition) de la réplication retroviral. En examinant les étapes spécifiques de la réplication du VIH-1 et d’autres rétrovirus dans des cellules isolées de souris de type sauvage ou de souris knock-out pml, nous pouvons identifier et caractériser l’effet de PML sur les étapes pré- et post-intégration.
Un manuscrit est en préparation, et je m’attends à ce que ce projet s’étende. D’ici 2015, nous aurons des études mécanistes, notamment :
– Analyses microscopiques de la co-localisation de l’ADN PML-viral
– Analyses biochimiques des interactions physiques entre les PML, ou protéines cellulaires trouvées dans les corps PML, avec les protéines rétrovirales et l’ADN génomique.
– Développement de modèles in vivo pour tester l’importance de pml dans la restriction d’un rétrovirus.

Applications biomédicales des facteurs de restriction du VIH-1

Projet : modification du génome des facteurs de restriction pour conférer une résistance au VIH-1.

Les versions humaines des facteurs de restriction APOBEC3G et TRIM5alpha sont incapables de cibler efficacement le VIH-1, en raison de 1) une incapacité de TRIM5alpha humain à lier physiquement sa cible, la protéine de capside du VIH-1 ; et 2) la dégradation du TRIM5alpha humain par la protéine virale spécialisée du VIH-1 Vif. Mon laboratoire a isolé et caractérisé des mutations de TRIM5alpha qui confèrent une activité de restriction contre le VIH-1. D’autres groupes ont publié qu’une seule mutation chez les APOBEC3G humains peut la rendre résistante au VIH-1 Vif et peut donc entraîner également une restriction importante. Ces deux facteurs de restriction agissent à différents stades de la réplication virale, et il est probable que la co-expression des versions mutées et restrictives pour le 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 porteuses de mutations à l’un ou l’autre des gènes ou aux deux. Pour cela, nous utiliserons des approches d’édition du génome basées sur talens et aussi sur le système CRISPR-Cas. La résistance des lignées cellulaires créées au VIH-1 sera alors caractérisée par des tests d’infection (puissance, spécificité, etc.). Nous étudierons également la possibilité d’une 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 pourrait également travailler à ce côté du projet.
Les étudiants intéressés doivent contacter le Dr Berthoux pour plus d’informations ([email protected]).