Projets novateurs réalisés

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

Lorsque les vaisseaux sanguins du cerveau sont endommagés, des substances peuvent fuir du sang vers le cerveau. Cette fuite peut affecter la cognition et la santé mentale, cependant, il n’existe actuellement aucun test clinique disponible pour détecter ce type de fuite.
Dans ce projet, nous poursuivons le développement d’une méthode pour diagnostiquer les fuites subtiles dans les vaisseaux sanguins du cerveau à l’aide d’IRM. Nous avons récemment démontré que cette technologie pourrait aider à expliquer pourquoi les patients diagnostiqués avec la même maladie ont souvent des sévérités très différentes. Plus précisément, nous avons montré que : (1) les patients atteints de trouble bipolaire, qui ont des vaisseaux sanguins perméables, souffrent d’une dépression, d’anxiété et d’un handicap beaucoup plus sévères; et (2) les patients atteints de lupus, qui ont des vaisseaux sanguins perméables, sont plus susceptibles de présenter un trouble cognitif (comparativement à des patients similaires avec des vaisseaux sanguins intacts). Dans le projet actuel, nous abordons les prochaines étapes du développement, en vue de la traduction de cette approche diagnostique à la pratique clinique courante.

Élargir le continuum des services de diagnostic vasculaire de Koven Technologie Canada par le développement et la validation d’une nouvelle technologie diagnostique in vitro pour diagnostiquer les maladies artérielles périphériques

La maladie artérielle périphérique (MAP) est causée par des modifications de la paroi des vaisseaux sanguins des jambes qui les rendent étroites et rigides. Les principales causes de la MAP sont l’athérosclérose et le tabagisme. Contrairement à bien d’autres maladies, il n’existe pas de test sanguin capable de détecter la DAP. À la place, les personnes doivent être référées par leur médecin et doivent se rendre dans une clinique spécialisée où un coûteux test cheville-brachial (BIA) d’une heure est effectué.

Koven souhaite développer un test sanguin simple, peu coûteux et fiable capable de détecter la TAP. Le projet décrit dans cette application vise à compléter la prochaine étape du développement du kit de diagnostic en confirmant les composants du kit et la méthode analytique, en concevant une interface web et en commençant les préparatifs pour un essai clinique afin de valider le kit. Une fois terminé, ce test sanguin rendra le diagnostic de la MAP moins coûteux et plus facile d’accès.

Développement et validation de modèles de population pour estimer la densité de la faune et orienter la gestion de l’utilisation des terres dans l’industrialisation des paysages boréaux

La surveillance de la densité des populations est cruciale pour conserver les espèces fauniques et déterminer les réponses aux efforts de gestion. Cependant, l’estimation de la densité est particulièrement difficile lorsque les individus ne sont pas distinguables les uns des autres. Il est urgent de valider la robustesse des modèles récemment développés qui estiment la densité à partir de populations « non marquées » avant une application généralisée aux données réelles, surtout pour les espèces sous gestion ou à risque. Nous utilisons des simulations et des données collectées sur le terrain pour étudier la performance de tels 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 d’intérêt pour la conservation, ainsi que de cerfs de Virginie, d’orignal, de loup et d’ours noir dans deux paysages boréaux du nord de l’Alberta qui ont subi des perturbations naturelles et anthropiques. Ce travail fournira des estimations de densité essentielles pour surveiller l’état des espèces boréales, tout en offrant des conseils pour naviguer les nombreuses approches d’estimation de la densité de population.

Piégeage optique des nanoparticules en thérapie photodynamique aux rayons X

Un matériau radioluminescent convertit le rayonnement ionisant, comme les rayons X, en photons à 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. Lors d’un traitement typique, une espèce moléculaire, appelée photosensibilisateur, absorbe l’énergie visible pour produire des espèces réactives d’oxygène, qui déterminent la mort cellulaire due au stress oxydatif résultant. L’énergie visible requise a une faible profondeur de pénétration à travers les tissus, ce qui limite cette approche aux traitements superficiels. À l’inverse, les rayons X permettent une pénétration profonde à travers les tissus. Il a été prouvé que les nanoparticules dopées à l’or et aux lanthanides absorbent efficacement les rayons X, ces dernières étant également capables de convertir le rayonnement à haute énergie en lumière visible pour la PDT. L’utilisation de nanoparticules dopées aux lanthanides pour la PDT aux rayons X (X-PDT) est limitée par la grande mobilité des nanoparticules, ce qui rend nécessaire de trouver un moyen de guider la thérapie et de forcer les nanoparticules à rester dans la zone traitée jusqu’à son achèvement. Cette possibilité est aussi intéressante en raison de la perspective d’un retrait 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 X-PDT et piégeage optique. Les nanoparticules d’or peuvent être piégées et déplacées efficacement avec un faisceau focalisé, ce qui rend intéressante la combinaison de nanoparticules d’or et de nanoparticules radioluminescentes en nanosystèmes hybrides. Ces nano-médicaments novateurs seront testés pour développer de nouvelles techniques plus sélectives pour les traitements du cancer.

L’analyse à une seule molécule des constructions médicamenteuses ARN/ADN interagissant avec des cibles d’ARN et avec des véhicules de livraison de nanoparticules lipidiques

Dans ce projet, les stagiaires développeront un nouvel ensemble d’outils et de techniques pour fournir de nouvelles perspectives scientifiques sur les interactions détaillées qui se produisent entre les molécules médicamenteuses et cibles dans le corps humain. La compréhension de ces interactions est essentielle pour concevoir des médicaments meilleurs, plus efficaces et plus précisément ciblés. Le problème, c’est que les techniques actuelles d’investigation des interactions moléculaires effectuent des « mesures d’ensemble » sur un grand nombre de molécules de médicaments et cibles et offrent aux chercheurs seulement une mesure « moyenne » des interactions. Mais cette mesure moyenne omet de nombreux détails importants sur la façon dont une molécule de médicament individuelle interagit avec une molécule cible individuelle, et à mesure que les médicaments deviennent de plus en plus sophistiqués, ces connaissances sur la « molécule unique » deviennent cruciales. Les stagiaires appliqueront une nouvelle technique de microscopie à molécule unique développée par la jeune entreprise canadienne ScopeSys pour étudier deux nouveaux types de médicaments : les médicaments oligonucléotides antisens, construits à partir d’ADN et ciblant l’ARN, et les nanoparticules, des particules de la taille nanométrique pouvant être utilisées pour transporter des formulations puissantes de médicaments dans le corps humain.

Effets des activités des véhicules tout-terrain sur les propriétés des plantes et des sols dans les écosystèmes canadiens

L’utilisation des véhicules tout-terrain (VOR) dans les milieux naturels s’est considérablement accélérée au cours des dernières décennies, augmentant le potentiel de dégradation des écosystèmes et la nécessité d’établir des politiques et de développer des technologies qui minimisent les impacts des VAR sur l’environnement. Bien que les conséquences environnementales des VAR soient connues pour être très dégradantes et menaceres pour l’intégrité des écosystèmes et le fonctionnement naturel, la recherche sur les impacts physiques et environnementaux causés par différentes activités de VAR demeure limitée, notamment celles visant à explorer des 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 afin 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 des sols sur les écosystèmes à travers 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 des communautés végétales? Comment les communautés végétales voisines sont-elles affectées?

Impact du schéma d’accumulation de chaleur sur le potentiel écologique des baies de Vitis sp.

Au fil des ans, la consommation de vin est devenue un mode de vie dans de nombreux foyers canadiens, la majorité de ces vins étant importés de l’extérieur du Canada. Sur le marché local, le vin canadien rivalise parfois avec des pays producteurs centenaires (ex. France, Italie, Espagne) soigneusement sélectionnés par les importateurs (SAQ, NSLC, LCBO, etc.). Avec ce vide dans le marché du vin canadien, il est nécessaire d’élargir l’industrie du raisin canadienne vers la production de vin à forte valeur marchande afin d’augmenter sa part sur le marché local. Actuellement, la production de raisins croît rapidement en Nouvelle-Écosse, au Québec et dans d’autres provinces de l’Est du Canada comme l’Î.-P.-É. et le Nouveau-Brunswick. Malgré cette tendance, l’un des principaux facteurs limitants rencontrés par les viticulteurs est le climat et son impact sur la maturation des baies de raisin, qui affectent de façon notable la qualité du vin. Améliorer la compréhension de la façon dont les cépages s’adaptent à des types de saisons spécifiques — comme ceux du NS et du QC — et comment les stades de maturation déterminent le potentiel énologique 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 du zèbre dans les amortisseurs magentorhéologiques légers

Les amortisseurs magnétorhéologiques (RM) commerciaux restent encombrants et consomment une puissance relativement élevée. Ainsi, de nouveaux modèles pour améliorer leur consommation d’énergie et leur masse totale sont nécessaires afin qu’ils puissent être utilisés dans des applications telles que les prothèses et les petits véhicules électriques limités par la consommation d’énergie et la masse. Pour répondre aux problèmes ci-dessus, dans cette recherche, nous nous concentrons sur la conception d’un amortisseur magnétorhéologique destiné à obtenir une petite masse avec une faible consommation d’énergie pour un usage commercial.

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

La radiodermatite est un groupe de réactions cutanées qui surviennent à la suite de la radiothérapie. C’est un défi sanitaire important, car environ 70% des patients atteints de cancer reçoivent une radiothérapie et environ 95% souffrent de radiodermatite. Les patients atteints de radiodermatite ressentent des rougeurs, des démangeaisons, de la douleur, des squames et des plaies suintantes ou croûtées. Il est important de noter que la radiodermatite peut nuire aux traitements contre le cancer. Les traitements actuels contre la radiodermatite ont montré une efficacité limitée; Ainsi, améliorer notre compréhension de la radiodermatite 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 par radiodermatite. Nous avons aussi démontré que la granzyme B endommage certains composants de la peau et favorise l’inflammation dans la radiodermatite. Notre projet proposé testera si Granzyme B induit les symptômes de la radiodermatite et si notre nouveau médicament qui arrête l’activité de Granzyme B peut atténuer ces symptômes. Les résultats de cette étude fourniront une justification supplémentaire pour envisager des inhibiteurs de Granzyme B comme nouvelle option de traitement pour la radiodermatite.

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

Partout dans le monde, un tiers de toute la nourriture produite chaque année — d’une valeur de 400 milliards de dollars — est gaspillée (Bharucha, 2017). Ce projet vise à rechercher et 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 structurelle pour la conception basée sur la contrainte des conduites

Les évaluations de l’intégrité structurelle jouent un rôle clé pour assurer le service sécuritaire des pipelines pétroliers/gaziers. Ces dernières années, des avancées importantes dans la conception basée sur la déformation des pipelines ont eu lieu, tenant compte de la grande plasticité impliquée dans l’installation et l’exploitation des pipelines. Cependant, les méthodologies actuelles ne peuvent pas traiter correctement les effets des propriétés anisotropes des matériaux et des soudures sur le comportement des défauts dans les pipelines. Il est proposé ici de développer des méthodologies de mécanique de la fracture qui quantifient ces effets. Des approches globales et locales seront utilisées dans l’étude. Des simulations numériques, utilisant des modèles micromécaniques et des essais expérimentaux de divers échantillons de laboratoire seront réalisés pour quantifier les comportements de fracture ductile. Les résultats de la recherche permettront des évaluations plus fiables des composants structurels des pipelines. BMT Canada est l’un des chefs de file industriels offrant des services d’évaluation de l’intégrité structurelle des pipelines. Grâce au projet de recherche proposé, BMT Canada sera bien positionnée pour offrir 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 soins, utilisant des principes électrochimiques basés sur la proximité

La détection rapide du SARS-CoV-2 chez les personnes infectées demeure un problème critique au Canada. La méthode actuelle de détection est entravée par le besoin de personnel hautement qualifié et d’équipements de laboratoire coûteux. De telles exigences entraînent de longs délais d’attente et réduisent la capacité de gérer la propagation de la COVID-19 dans nos communautés. Ce Mitacs Accélération le projet vise à résoudre ces problèmes, c’est-à-dire développer un système rapide et facile à utiliser, de détection au point de soins (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 conviviaux et nécessitant peu ou pas de formation. Le système de capteurs actuel du MII peut détecter avec précision l’ADN en solution; les stagiaires qui mènent ce projet amélioreront et optimiseront les capteurs MII afin de permettre la détection de la protéine SARS-CoV-2 en solution, ce qui en fera une alternative plus rapide et plus économique aux tests actuels.