Projets novateurs réalisés

Planification de la conservation pour la forêt communautaire de Wells Barkerville

La forêt communautaire Wells-Barkerville (WBCF) est une petite forêt de 4 300 ha située dans la forêt intérieure de la ceinture humide de la Colombie-Britannique, ayant une valeur économique et écologique importante, ainsi que pour contribuer à la qualité de vie et à la capacité continue d’attirer les touristes dans la région. Le but de ce projet est de collaborer avec le WBCF pour mener des activités de planification de la conservation afin d’aider :
1) identifier des emplacements de valeur critique;
2) examiner la connectivité écologique au sein de la forêt et à l’échelle écorégionale; et
3) renforcer les capacités au sein des communautés forestières, pour éclairer la planification et la gestion ainsi que les initiatives visant à améliorer la connectivité et la résilience dans la région.

Possibilités de restauration pour les ruisseaux perdus du sud d’Etobicoke

Le développement étendu dans le sud d’Etobicoke a entraîné l’enterrement, l’excavation ou l’enfouissement sous terre des ruisseaux historiquement considérés comme une nuisance. Cependant, les ruisseaux ne disparaissent pas simplement lors de fortes pluies ou de fonte des neiges. Ces ruisseaux enfouis ont été identifiés comme un catalyseur d’inondations et réduisent la qualité de l’eau en raison de la réduction du stockage et de l’absorption des eaux pluviales sur les surfaces végétalisées, ce qui entraîne une réponse « flashy » aux eaux pluviales. Ce projet étudiera les options de restauration pour les parties résiduelles des ruisseaux perdus et étudiera les infrastructures vertes (c’est-à-dire des étangs d’eaux pluviales ou des jardins pluviaux) à la gestion des eaux pluviales pour les zones contribuant au ruissellement du réseau de ruisseaux perdus. L’objectif global de ce projet de recherche est d’identifier des solutions potentielles pour réduire les impacts négatifs sur la qualité et la quantité de l’eau, tout en améliorant la valeur écologique et sociétale des ruisseaux disparus.

Correction du biais de la sous-captation des précipitations et séparation des précipitations et séparation des précipitations solides et liquides

La prévision des apports en eau dans les bassins versants du parc de production d’Hydro-Québec est très importante car elle permet de quantifier la production hydro-électrique. Pour faire ces prévisions, on utilise des modèles hydrologiques qui sont alimentés par plusieurs données climatiques dont les plus importantes sont les précipitations. Une meilleure prévision repose sur la qualité de ces données. De nombreuses travaux scientifiques et notamment le dernier rapport produit par l’Organisation Météorologique Mondiale, indiquent une sous-captation des précipitations en hiver par les appareils de mesure que sont les précipitomètres. Il est aussi démontré qu’il est très difficile de discriminer les phases solides et liquides des précipitations quand les températures sont proches de zéro. Grâce à ce projet, on va arriver à résoudre ces deux problématiques en développant des techniques automatiques de correction qui seront appliquées à tous les précipitomètres repartis sur les bassins versants. On disposera alors de données de qualités qui seront utilisés par les modèles hydrologiques pour une meilleure prévision des apports en eaux mais aussi une meilleure planification de la production et d’assurer la sécurité des installations et de minimiser les déversements non productibles.

Vers le développement de la confiance dans les systèmes de signalement en ligne par des tiers pour les survivantes d’agressions sexuelles

Plus de 600 000 agressions sexuelles surviennent chaque année au Canada, cependant, 95% des agressions sexuelles ne sont pas signalées. Nous travaillons à la création d’un système de déclaration en ligne basé sur la recherche, qui aidera à signaler les agressions sexuelles. Les survivants auront désormais l’occasion de documenter leurs preuves et expériences et de soumettre le rapport à leur convenance. VESTA s’engage à développer des technologies appuyées par la recherche qui s’appuient sur les principes de la technologie du bâtiment pour le bien. Dans tout développement technologique, nous tiendrons compte du contexte social plus large de nos produits et services, et faisons de cette considération une partie de notre éthique. Cela signifie, entre autres considérations, prendre en compte les préoccupations liées à la vie privée des utilisateurs potentiels. VESTA bénéficiera de la recherche en intégrant les résultats dans le développement de notre produit.

Dossiers médicaux sur blockchains – Deuxième année

Il est difficile de sous-estimer le rôle crucial que joue l’accès à l’historique médical complet d’un patient dans le diagnostic (et le traitement) de la maladie du patient. Pour un médecin, connaître les derniers médicaments prescrits par son patient peut, par exemple, indiquer directement la cause d’une maladie — qui pourrait simplement être un effet secondaire d’un médicament. Pourtant, les patients ne connaissent souvent pas les noms des médicaments qu’ils prennent ni même les dates des chirurgies et autres procédures médicales.

Un registre de santé couvre l’ensemble du registre des traitements médicaux des patients, des chirurgies aux examens périodiques et autres interventions médicales. Ces dossiers sont souvent des registres papier, des cartes à puce ou des bases de données privées en ligne, souvent appartenant aux hôpitaux, et pas toujours disponibles au besoin. Le partage public de ces bases de données pourrait régler le problème — mais cela créerait un nouveau problème en violant la vie privée personnelle (et les lois canadiennes sur la vie privée).

Ce projet vise à utiliser la technologie blockchain pour développer une plateforme capable d’intégrer les registres de santé et de permettre aux hôpitaux et autres fournisseurs de services médicaux d’accéder aux registres de santé de façon sécuritaire et rapide. Néanmoins, la technologie que nous allons développer est applicable dans divers domaines de recherche.

Détection automatisée de logiciels malveillants à l’aide d’apprentissage automatique supervisé

Les logiciels malveillants sont l’un des plus grands problèmes de sécurité informatique d’aujourd’hui. Traditionnellement, le logiciel malveillant est détecté en inspectant sa signature, qui est un identifiant unique du binaire du logiciel. Malveillants basés sur la signature

La détection devient de moins en moins efficace à mesure que les cybercriminels mutent les logiciels malveillants qu’ils conçoivent, qui sont programmés de façon à comparer simplement sa signature à des signatures de logiciels malveillants connus

ne l’identifiera pas comme malveillant. Ainsi, de nouvelles techniques de détection inspectent plutôt le comportement du logiciel, où un algorithme est utilisé pour apprendre les schémas des activités des logiciels malveillants. Habituellement, c’est ça

est réalisé à l’aide d’apprentissage automatique supervisé, où le système de détection de logiciels malveillants, appelé le classificateur, est entraîné à partir d’échantillons de logiciels malveillants déjà identifiés. Dans ce projet de recherche, nous proposons de

concevoir, mettre en œuvre et diagnostiquer une architecture supervisée d’apprentissage automatique pour automatiser la détection des logiciels malveillants chez Sophos Inc., l’un des principaux fournisseurs de logiciels anti-malveillants.

Dossiers médicaux sur blockchains

Il est difficile de sous-estimer le rôle crucial que joue l’accès à l’historique médical complet d’un patient dans le diagnostic (et le traitement) de la maladie du patient. Pour un médecin, connaître les derniers médicaments prescrits par son patient peut, par exemple, indiquer directement la cause d’une maladie — qui pourrait simplement être un effet secondaire d’un médicament. Pourtant, les patients ne connaissent souvent pas les noms des médicaments qu’ils prennent ni même les dates des chirurgies et autres procédures médicales.

Un registre de santé couvre l’ensemble du registre des traitements médicaux des patients, des chirurgies aux examens périodiques et autres interventions médicales. Ces dossiers sont souvent des registres papier, des cartes à puce ou des bases de données privées en ligne, souvent appartenant aux hôpitaux, et pas toujours disponibles au besoin. Le partage public de ces bases de données pourrait régler le problème — mais cela créerait un nouveau problème en violant la vie privée personnelle (et les lois canadiennes sur la vie privée).

Ce projet vise à utiliser la technologie blockchain pour développer une plateforme capable d’intégrer les registres de santé et de permettre aux hôpitaux et autres fournisseurs de services médicaux d’accéder aux registres de santé de façon sécuritaire et rapide. Néanmoins, la technologie que nous allons développer est applicable dans divers domaines de recherche.

Développement de composés/nanocomposites polymères intelligents à faible fumée zéro halogène pour les matériaux de recouvrement de fils et de câbles

Actuellement, le retardateur de flamme à base d’halogène est largement utilisé comme matériau de revêtement de câbles dans diverses industries, notamment le pétrole et le gaz. Des études ont conclu que ces matériaux produisent des gaz toxiques et des fumées acides, et persistent aussi contre la dégradation en décharge. Ces conséquences négatives ont mené à une interdiction mondiale des retardateurs de flamme à base d’halogènes. Ce projet est une réponse directe à l’interdiction mondiale en développant un nouveau retardateur de flamme à faible teneur en fumée zéro halogène (LSZH) sans les problèmes mentionnés ci-dessus. Les nouveaux additifs LSZH développés par Shawcor seront d’abord caractérisés pour déterminer leur retard de flamme et d’autres propriétés. Ensuite, des nano-additifs innovants seront étudiés et caractérisés. Les interactions possibles entre plusieurs additifs seront ensuite étudiées afin d’améliorer davantage la performance. Enfin, le processus de fabrication sera optimisé pour rendre le nouveau composite adapté à la production de masse. Le résultat de ce projet offrira à Shawcor une solution pour remplacer le retardateur de flamme à base d’halogène dans sa gamme de produits en réponse à l’interdiction mondiale.

Production d’embryons de bison in vitro et in vivo dérivés du sperme sexué – Deuxième année

Chez les mammifères, le spermatozoïde détermine le sexe de la progéniture résultante. Le sexage du sperme est un processus par lequel les spermatozoïdes sont triés en gamètes porteurs du chromosome Y (mâle) ou du chromosome X (femelle). Le sperme sexué peut être utilisé pour l’insémination artificielle ou la production d’embryons in vitro afin de créer une descendance d’un sexe désiré. Dans un zoo, moins de mâles sont nécessaires en raison de leur capacité à reproduire plusieurs femelles. Un effort collaboratif entre l’Université de la Saskatchewan et le Zoo de Toronto a permis la naissance de veaux de bisons bois vivants issus de la production d’embryons in vitro, de la cryopréservation et du transfert d’embryons. L’objectif de ce projet est de produire du sperme sexué par bison (femelle) pour une utilisation à la fois dans la production d’embryons in vitro et in vivo à l’Université de la Saskatchewan. Les embryons femelles seront ensuite cryopréservés et transportés au zoo de Toronto où ils seront transférés à des bisons de substitution pour produire des petits bisons vivants. Ce stage Mitacs avec le zoo de Toronto produira non seulement les premières femelles de veaux de bison à partir de sperme trié selon le sexe, mais servira aussi de preuve de concept pour l’avancement d’une biobanque de germoplasme de bisons, tant pour la conservation que pour l’application commerciale.

Production d’embryons de bisons in vitro et in vivo dérivés du sperme sexué

Chez les mammifères, le spermatozoïde détermine le sexe de la progéniture résultante. Le sexage du sperme est un processus par lequel les spermatozoïdes sont triés en gamètes porteurs du chromosome Y (mâle) ou du chromosome X (femelle). Le sperme sexué peut être utilisé pour l’insémination artificielle ou la production d’embryons in vitro afin de créer une descendance d’un sexe désiré. Dans un zoo, moins de mâles sont nécessaires en raison de leur capacité à reproduire plusieurs femelles. Un effort collaboratif entre l’Université de la Saskatchewan et le Zoo de Toronto a permis la naissance de veaux de bisons bois vivants issus de la production d’embryons in vitro, de la cryopréservation et du transfert d’embryons. L’objectif de ce projet est de produire du sperme sexué par bison (femelle) pour une utilisation à la fois dans la production d’embryons in vitro et in vivo à l’Université de la Saskatchewan. Les embryons femelles seront ensuite cryopréservés et transportés au zoo de Toronto où ils seront transférés à des bisons de substitution pour produire des petits bisons vivants. Ce stage Mitacs avec le zoo de Toronto produira non seulement les premières femelles de veaux de bison à partir de sperme trié selon le sexe, mais servira aussi de preuve de concept pour l’avancement d’une biobanque de germoplasme de bisons, tant pour la conservation que pour l’application commerciale.

Production of cannabinoid in bioengineered microalgae – Year two

Les produits naturels végétaux (PNP) sont des ressources importantes pour l’industrie pharmaceutique et alimentaire. Au cours des dernières décennies, le prix du marché de plusieurs PNP a gonflé en raison des quantités limitées produites dans les plantes et des défis liés à la culture saine. Pour surmonter ce problème, notre équipe a développé une boîte multioutils de méthodes moléculaires pour transformer les algues marines Phaeodactylum tricornutum.
Les microalgues bio-ingénierées sont d’excellents candidats pour fabriquer du PNP en raison du comportement relativement proche des plantes comparé aux bactéries ou levures bio-ingénierées. Nous avons conçu et inséré des gènes codant pour des enzymes impliquées dans la biosynthèse des cannabinoïdes. Nous avons détecté avec succès la production de molécules précurseurs à partir de la première partie de la voie. Nous avons conçu des constructions génétiques pour le reste de la voie afin de produire les produits finaux, c’est-à-dire les cannabinoïdes. Ce projet est une preuve de concept de la façon dont les microalgues pourraient être utilisées dans le secteur pharmaceutique pour contrer les limites naturelles du PNP. L’objectif de produire des cannabinoïdes est la première étape en raison de la tendance après le changement de loi au Canada, mais le PNP pourrait aussi contenir d’autres molécules thérapeutiques d’importance médicale ou nutritionnelle, comme le Taxol ou les acides gras oméga-3.

Integrating First Principles and Big-Data Analytics for Improved Biomolecular Simulations

Les lois de la physique combinées à la maîtrise du calcul nous ont permis de simuler des processus biologiques au niveau moléculaire, qui ont une large gamme d’applications, incluant le guidage d’observations expérimentales, la conception de médicaments avec précision moléculaire et l’amélioration de la technologie des bio-capteurs. Cependant, les modèles existants utilisent des approximations qui limitent leur applicabilité, en raison de la grande diversité et complexité des processus moléculaires dans les environnements physiologiques. Ainsi, les modèles doivent être continuellement affinés et mis à jour, en incorporant plus de données empiriques, ou plus de physique. Pour mon projet de recherche, je travaillerai avec le professeur Carsten Baldauf pour aider au développement de modèles qui décrivent mieux les interactions ion-protéine à l’échelle moléculaire, puisque ces interactions sont cruciales pour presque tous les processus physiologiques, mais manquent souvent d’une bonne description à si petite échelle. Cela se fera en incorporant davantage de données au niveau quantique dans les modèles de simulation existants, ce qui nécessite un calcul computationnel intensif de milliers de structures d’acides aminés, une analyse de données et un ajustement statistique.