Projets innovants réalisés

Logiciel de diagnostic pour la cartographie de la pathologie de la barrière hémato-encéphalique

Lorsque les vaisseaux sanguins dans le cerveau sont endommagés, les substances peuvent fuir du sang dans le cerveau. Cette fuite peut affecter la cognition et la santé mentale, mais il n’existe actuellement aucun test cliniquement disponible pour détecter de telles fuites.
Dans ce projet, nous poursuivons le développement d’une méthode pour diagnostiquer les fuites subtiles dans les vaisseaux sanguins du cerveau à l’aide de l’IRM. Nous avons récemment démontré que cette technologie peut aider à expliquer pourquoi les patients diagnostiqués avec la même maladie ont souvent des gravités très différentes des résultats. Plus précisément, nous avons montré que : (1) les patients atteints de trouble bipolaire, qui ont des vaisseaux sanguins qui fuient, éprouvent une dépression, une anxiété et un handicap beaucoup plus graves ; et (2) les patients présentant le lupus, qui ont les vaisseaux sanguins perméables, sont pour éprouver l’affaiblissement cognitif (comparé aux patients semblables avec les vaisseaux sanguins intacts). Dans le projet actuel, nous abordons les prochaines étapes du développement, vers la traduction de cette approche diagnostique à la pratique clinique de routine.

Élargir le continuum de services de diagnostic vasculaire de Koven Technology Canada grâce au développement et à la validation d’une nouvelle technologie de diagnostic in vitro pour diagnostiquer les maladies artérielles périphériques

La maladie artérielle périphérique (MAP) est causée par des changements dans la paroi des vaisseaux sanguins des jambes qui les rendent étroites et raides. Les principales causes de la MAP sont l’athérosclérose et le tabagisme. Contrairement à de nombreuses autres maladies, il n’y a pas de test sanguin capable de détecter la MAP. Au lieu de cela, les personnes doivent être référées par leur médecin et elles doivent se rendre dans une clinique spécialisée où un test brachial de la cheville (ABI) coûteux d’une heure est effectué.

Koven veut développer un test sanguin simple, peu coûteux et fiable qui peut détecter la MAP. Le projet décrit dans cette demande vise à compléter la prochaine phase de l’élaboration de la trousse de diagnostic en confirmant les composants de la trousse et la méthode d’analyse, en concevant une interface Web et en commençant les préparatifs d’un essai clinique pour valider la trousse. Une fois terminée, cette analyse de sang rendra le diagnostic de MAP moins coûteux et plus facile d’accès.

Élaborer et valider des modèles de population pour estimer les densités fauniques et éclairer la gestion de l’utilisation des terres dans l’industrialisation des paysages boréaux

La surveillance de la densité des populations est essentielle à la conservation des espèces sauvages et à la détermination des réponses aux efforts de gestion. Cependant, il est particulièrement difficile d’estimer la densité lorsque les individus ne sont pas distinguables les uns des autres. Il est urgent de valider la robustesse des modèles récemment mis au point qui estiment la densité de ces populations « non marquées » avant une application généralisée aux données du monde réel, en particulier pour les espèces sous gestion ou en péril. Nous utilisons des simulations et des données collectées sur le terrain pour étudier la performance de ces modèles de densité de population dans différentes conditions écologiques et de données réalistes. Nous appliquons ensuite les connaissances acquises pour estimer les densités de caribous, qui sont en déclin et préoccupantes sur le plan de la conservation, et de cerfs de Virginie, d’orignaux, de loups et d’ours noirs dans deux paysages boréaux du nord de l’Alberta qui ont connu des perturbations naturelles et anthropiques. Ces travaux fourniront des estimations de densité indispensables pour surveiller l’état des espèces sauvages boréales, tout en offrant des conseils pour naviguer dans les nombreuses approches d’estimation de la densité de la population.

Piégeage optique des nanoparticules dans la thérapie photodynamique aux rayons X

Un matériau radioluminescent convertit les rayonnements ionisants, tels que les rayons X, en photons de plus faible énergie. L’utilisation de nanoparticules radioluminescentes a été proposée pour améliorer l’efficacité de la thérapie photodynamique (PDT) dans les traitements contre le cancer. Au cours d’un traitement typique, une espèce moléculaire, appelée photosensibilisant, absorbe l’énergie visible pour produire des espèces réactives de l’oxygène, qui déterminent la mort cellulaire due au stress oxydatif qui en résulte. L’énergie visible requise a une faible profondeur de pénétration dans les tissus, ce qui limite cette approche aux traitements superficiels. Au contraire, les rayons X permettent une pénétration profonde à travers les tissus. Il a été prouvé que les nanoparticules dopées d’or et de lanthanide absorbent efficacement les rayons X, ces derniers étant également capables de convertir le rayonnement de haute énergie en lumière visible pour pdt. L’utilisation de nanoparticules dopées au lanthanide pour le PDT aux rayons X (X-PDT) est limitée par la grande mobilité des nanoparticules, ce qui entraîne la nécessité de trouver un moyen de guider la thérapie et de forcer les nanoparticules à rester dans la zone sous traitement jusqu’à son achèvement. Cette possibilité est également intéressante compte tenu de la perspective d’élimination plus facile des particules piégées, ce qui réduit le risque de leur accumulation indésirable dans les organes. Ce projet vise à étudier l’utilisation de nanosystèmes hybrides or/radioluminescents pour le traitement du cancer en combinant le piégeage X-PDT et optique. Les nanoparticules d’or peuvent être efficacement piégées et déplacées avec un faisceau focalisé, ce qui rend intéressante la combinaison de nanoparticules d’or et de nanoparticules radioluminescentes dans des nanosystèmes hybrides. Ces nouveaux nanomédants seront testés pour la mise au point de nouvelles techniques plus sélectives pour les traitements du cancer.

Analyse à molécule unique des constructions de médicaments à ARN/ADN interagissant avec des cibles d’ARN et avec des véhicules d’administration de nanoparticules lipidiques

Dans le présent projet, les stagiaires mettront au point un nouvel ensemble d’outils et de techniques pour fournir de nouvelles connaissances scientifiques sur les interactions détaillées qui se produisent entre les médicaments et les molécules cibles dans le corps humain. La compréhension de ces interactions est essentielle pour concevoir des médicaments mieux, plus efficaces et plus précisément ciblés. Le problème est que les techniques actuelles d’étude des interactions moléculaires font des « mesures d’ensemble » sur un grand nombre de médicaments et de molécules cibles et ne donnent aux chercheurs qu’une mesure « moyenne » des interactions. Mais cette mesure moyenne passe à côté de nombreux détails importants sur la façon dont une molécule médicamenteuse individuelle interagit avec une molécule cible individuelle, et à mesure que les médicaments deviennent de plus en plus sophistiqués, ces informations « à molécule unique » deviennent critiques. Les stagiaires appliqueront une nouvelle technique de microscopie à molécule unique en cours de développement par la start-up canadienne ScopeSys pour étudier deux nouveaux types de médicaments : les oligonucléotides antisens, qui sont construits à partir d’ADN et qui ciblent l’ARN, et les nanoparticules, qui sont des particules de la taille d’un nanomètre qui peuvent être utilisées pour transporter des formulations de médicaments puissants à travers le corps humain.

Effets des activités liées aux véhicules hors route sur les propriétés des plantes et des sols dans les écosystèmes canadiens

L’utilisation de véhicules hors route (VHR) dans les milieux naturels s’est considérablement accélérée au cours des dernières décennies, augmentant le risque de dégradation des écosystèmes et la nécessité d’établir des politiques et de développer des technologies qui minimisent les impacts des VHR sur l’environnement. Bien que les conséquences environnementales des VHR soient connues pour être très dégradantes et constituer une menace pour l’intégrité de l’écosystème et le fonctionnement naturel, la recherche sur les impacts physiques et environnementaux causés par différentes activités de VHR demeure limitée, en particulier celles visant à explorer les technologies à faible impact. Le système de suspension KXI Wildertec a été conçu pour réduire la pression au sol des véhicules à quatre roues motrices standard dans le but de minimiser les effets négatifs sur les écosystèmes. Cette recherche explorera les impacts des véhicules à quatre roues motrices standard et des véhicules équipés du système de suspension KXI Wildertec sur les paramètres des plantes et du sol sur les écosystèmes de la Colombie-Britannique. Plus précisément, cette recherche répondra aux questions suivantes : (1) quelle est la pression au sol exercée par les deux véhicules utilisés dans cette recherche ?; (2) quels sont les impacts directs des différents véhicules sur les paramètres du sol et de la communauté végétale ? comment les communautés végétales voisines sont-elles touchées ?

Impact du modèle d’accumulation de chaleur sur le potentiel enologique des baies de Vitis sp.

Au fil des ans, la consommation de vin a été un mode de vie de nombreux ménages canadiens, la majorité de ces vins ayant été importés de l’extérieur du Canada. Sur le marché local, le vin fabriqué au Canada est en concurrence avec des pays producteurs de vin parfois centenaux (p. ex. la France, l’Italie, l’Espagne) qui sont soigneusement sélectionnés par les importateurs (SAQ, NSLC, LCBO, etc.). Avec cet écart dans le marché canadien du vin, il est nécessaire d’élargir l’industrie canadienne du raisin vers la production de vin à forte valeur marchande afin d’augmenter sa part sur le marché local. À l’heure actuelle, la production de raisins augmente rapidement en Nouvelle-Écosse, au Québec et dans d’autres provinces de l’Est du Canada, comme l’Île-du-Prince-Édouard et le Nouveau-Brunswick. Malgré cette tendance, l’un des principaux facteurs limitatifs rencontrés par les viticulteurs est le climat et son impact sur la maturation des baies de raisin, qui affectent sensiblement la qualité du vin. L’amélioration de la compréhension de la façon dont les cépages s’adaptent à des types de saisons spécifiques tels que ceux vécus en Nouvelle-Zélande et au Québec, et de la façon dont les stades de maturation déterminent le potentiel enologique du raisin permettra d’optimiser la sélection des cépages pour un climat donné et d’améliorer les décisions de récolte, afin de produire le meilleur vin.

Étude de la configuration zébrée dans les amortisseurs magentoRhéologiques légers

Les amortisseurs commerciaux magnétoréologiques (MR) sont encore encombrants et consomment une puissance relativement élevée. Ainsi, de nouvelles conceptions pour améliorer leur consommation d’énergie et leur masse totale sont nécessaires afin qu’elles puissent être utilisées dans des applications telles que les prothèses et les petits véhicules électriques qui sont limités par la consommation d’énergie et la masse. Pour résoudre les problèmes ci-dessus, dans cette recherche, nous nous concentrons sur la conception d’un amortisseur magnétoRhéologique pour atteindre une petite masse avec une faible consommation d’énergie à des fins commerciales.

Cibler la granzyme B avec un nouvel inhibiteur pour le traitement de la radiodermatite

La radiodermatite est un groupe de réactions cutanées qui se produisent à la suite d’une radiothérapie. Il s’agit d’un défi de santé important car environ 70% de tous les patients atteints de cancer reçoivent une radiothérapie et environ 95% d’entre eux souffrent de radiodermatite. Les patients atteints de radiodermatite éprouvent des rougeurs, des démangeaisons, de la douleur, des desquamations et des plaies pleurantes ou en croûte. Il est important de noter que la radiodermatite peut entraver les traitements contre le cancer. Les traitements actuels de la radiodermatite ont montré une efficacité limitée ; ainsi, améliorer notre compréhension du radiodermatitis et développer de nouvelles thérapies sont des besoins urgents. Dans nos études préliminaires, nous avons constaté que la protéine Granzyme B est présente à des niveaux très élevés dans la peau de radiodermatite. Nous avons également montré que granzyme B endommage les composants de la peau et favorise l’inflammation dans la radiodermatite. Le projet que nous proposons permettra de vérifier si granzyme B induit les symptômes de la radiodermatite et si notre médicament nouvellement développé qui arrête l’activité de granzyme B peut soulager ces symptômes. Les résultats de cette étude fourniront d’autres raisons de poursuivre les inhibiteurs de granzyme B comme option originale de traitement pour la radiodermatite.

Optimiser un flux de gaspillage alimentaire au niveau des consommateurs de la chaîne d’approvisionnement alimentaire grâce à l’apprentissage automatique et à l’Internet des objets.

Dans le monde entier, un tiers de tous les aliments produits chaque année - ¬ ¬ ¬ ¬ d’une valeur de 400 milliards de dollars - sont gaspillés (Bharucha, 2017). Ce projet vise à rechercher et à développer la précision d’un algorithme d’apprentissage automatique afin d’évaluer son efficacité à réduire le gaspillage alimentaire et à rendre les restaurants plus rentables.

Évaluations de l’intégrité structurale pour la conception des pipelines fondée sur les contraintes

Les évaluations de l’intégrité structurale jouent un rôle clé pour assurer l’entretien sécuritaire des oléoducs et des gazoducs. Au cours des dernières années, d’importants développements dans la conception des pipelines basés sur la déformation ont eu lieu pour tenir compte de la grande plasticité impliquée dans l’installation et l’exploitation des pipelines. Toutefois, les méthodes actuelles ne peuvent pas traiter correctement les effets des propriétés des matériaux anisotropes et des soudures sur les comportements des défauts dans les pipelines. Il est proposé ici d’élaborer des méthodologies de mécanique des fractures qui quantifient ces effets. Des approches mondiales et locales seront utilisées dans l’étude. Des simulations numériques, utilisant des modèles micromécaniques et des tests expérimentaux de divers échantillons de laboratoire seront effectués pour quantifier les comportements de fracture ductile. Les résultats de la recherche permettront d’obtenir des évaluations plus fiables des composants structuraux des pipelines. BMT Canada est l’un des chefs de file de l’industrie dans la prestation de services d’évaluation de l’intégrité structurale des pipelines. Grâce au projet de recherche proposé, BMT Canada sera bien placée pour fournir les meilleurs services d’ingénierie et garder une longueur d’avance sur ses concurrents.

Développement d’un système rapide de détection de la COVID-19 au point de service utilisant des principes électrochimiques basés sur la proximité

La détection rapide du SRAS-CoV-2 chez les personnes infectées demeure un problème critique au Canada. La méthode de détection actuelle est entravée par le besoin de personnel hautement qualifié et d’équipements de laboratoire coûteux. De telles exigences entraînent de longs temps d’attente et réduisent la capacité de gérer la propagation de la COVID-19 dans nos communautés. Ce Mitacs Accélération vise à résoudre ces problèmes, c’est-à-dire à développer un système de détection rapide et facile à utiliser au point de service (POC) pour les hôpitaux, les aéroports, les établissements de soins de longue durée et les lieux de travail. Cet objectif est réalisable parce que Metabolic Insights Inc (MII), l’organisation partenaire, a conçu des capteurs électrochimiques et des logiciels d’analyse qui sont conviviaux et nécessitent peu ou pas de formation. Le système de capteurs de courant de MII peut détecter avec précision l’ADN en solution ; les stagiaires qui mènent ce projet amélioreront et optimiseront les capteurs MII pour permettre la détection de la protéine SARS-CoV-2 en solution, ce qui en fera une alternative plus rapide et plus rentable aux tests actuels.