Projets novateurs réalisés

Conception rationnelle des analgésiques opioïdes pour le traitement de la douleur chronique

Les opioïdes sont les analgésiques les plus efficaces connus et sont électifs dans le traitement de la douleur aiguë sévère. En revanche, leur utilisation dans la gestion des syndromes de douleur chronique demeure limitée, nécessitant un compromis entre la préservation de l’efficacité des analgésiques et le contrôle des effets secondaires tels que la dépression respiratoire, la somnolence, les nausées, la constipation ainsi que l’abus, la dépendance et la tolérance aux analgésiques. La tolérance implique un cycle auto-producteur d’analgésie insuffisante et d’augmentation des effets secondaires à la suite de l’augmentation de la dose.

Les mécanismes qui contribuent à la tolérance se produisent à différents niveaux organisationnels du système nerveux, y compris les adaptations des circuits moléculaires, cellulaires et neuronaux. Le projet se concentre sur les adaptations qui se produisent aux deux premiers niveaux, à savoir la régulation des récepteurs opioïdes par le trafic endocytaire/post-endocytique et les changements cellulaires associés (morphologie et texture) résultant des réarrangements cytosquelettiques soutenant le trafic des récepteurs. En combinant un certain nombre de nouvelles approches basées sur des cibles que nous avons développées pour capter davantage de signaux pertinents qui contrôlent le trafic, ainsi qu’un examen plus large des phénotypes cellulaires à l’aide de miscroscopies à fort contenu, il devrait être possible d’identifier des groupes de ligands des récepteurs opioïdes ayant la capacité commune d’activer des kinases protéiques spécifiques et de promouvoir des modalités distinctes de recrutement de bêta-arrestine1/2 qui corréléent à des phénotypes et tolérances distincts au trafic Profils. Pour valider cette idée, nous poursuivrons trois objectifs :

OBJECTIFS SPÉCIFIQUES
a) Utiliser des tests basés sur le transfert d’énergie par résonance pour quantifier i) les schémas d’activation des kinases spécifiques au ligand, ii) le recrutement de bêta-arrestine1/2 vers les MOR/DOR et iii) leur redistribution de la membrane vers le compartiment endosomal;
b) Surveiller la mobilisation de la bêta-arrestine1/2 et la redistribution endocytaire des protéines réceptrices à l’aide d’une plateforme de microscopie à haute teneur
c) Corréler les résultats dans a) et b) avec des lectures élevées basées sur le contenu des réarrangements cytosquelettiques et des changements dans les analyses morphologiques et de textures cellulaires.

L’intégration des données obtenues avec des criblages phénotypiques et des techniques de criblage basées sur la cible permettra de définir une empreinte réglementaire pour différents ligands. La corrélation de ces derniers avec des profils bien décrits du potentiel des ligands pour générer la tolérance devrait établir les bases d’algorithmes simples de stratification des médicaments qui prédisent la tolérance pharmacodynamique aux actions analgésiques des ligands des récepteurs opioïdes bien plus tôt dans le processus de développement des médicaments.

Séparation photochimique de l’eau avec des complexes de métaux de transition

L’objectif de ce projet particulier est la synthèse et la caractérisation de nouveaux photocatalyseurs bimétalliques capables de produire du gaz hydrogène à partir de l’eau grâce à la lumière du soleil. Actuellement, l’hydrogène est produit par reformation de vapeur, qui produit du dioxyde de carbone comme produit secondaire, ou par électrolyse, qui utilise plus d’énergie pour produire de l’hydrogène que ce que l’on obtient dans les piles à combustible. Notre objectif est d’utiliser la lumière du soleil comme principale source d’énergie pour la production d’hydrogène destiné aux piles à combustible.
La synthèse organique de nouveaux ligands hétérocycliques nous permettra de les lier à divers métaux de transition qui introduisent des propriétés photochimiques dans les complexes finaux. Le ligand organique sera synthétisé en utilisant des réactions de formation de liaisons carbone-carbone et carbone-azote, telles que les réactions de couplage de Suzuki, Stille et Buchwald. Le choix de l’ion métallique sera dicté par l’énergie de la lumière que nous souhaitons que le complexe absorbe. L’utilisation de Re(I) mènera à des absorbeurs de lumière à haute énergie, tandis que Ru(II) entraînera des absorbeurs de lumière à faible énergie. Les ligands et leurs complexes métalliques seront étudiés à l’aide d’une grande variété de techniques disponibles dans notre laboratoire et au département de chimie, incluant la RMN 1H et 13C, l’électrochimie, les spectroscopies UV-visibles et d’émission, ainsi que la cristallographie aux rayons X.
Les complexes Re et Ru seront ensuite utilisés comme photosensibilisateurs pour la réduction catalytique de l’eau en hydrogène gazeux en conjonction avec des catalyseurs à base de Co et de Pt. En variant le type de photosensibilisateur et de catalyseur, nous pourrons optimiser la réaction photochimique. Cette partie du projet impliquera une analyse minutieuse de la production de H2 à l’aide de la chromatographie en phase gazeuse.

Mécanismes dépendants du redox de la réponse immunitaire antivirale innée

Les mécanismes moléculaires expliquant comment l’hôte déclenche une première réponse antivirale contre l’infection virale ont fait l’objet de nombreuses études au cours des dernières décennies. Cette première ligne de réponse implique des cascades de signalisation clés qui permettent l’expression de gènes antiviraux et pro-inflammatoires. Récemment, nous avons démontré que la production d’espèces réactives d’oxygène (ROS) joue un rôle clé dans la régulation de cette réponse. Ces molécules sont souvent associées à des dommages, mais on sait maintenant qu’elles jouent un rôle clé dans la régulation des événements de signalisation par oxydation des protéines. Après avoir caractérisé la contribution des ROS à la réponse antivirale innée, nous cherchons maintenant à identifier les protéines qui sont régulées par l’oxydation lors de cette réponse. Le projet impliquera la culture de lignées cellulaires humaines ainsi que des techniques de biochimie et de biologie cellulaire de pointe.

Optimisation de la production de cendres volantes de biomasse

Kruger Energy a construit et mis en service une centrale de cogénération à biomasse de 23 MW à la papeterie Kruger à Brompton (Québec) en 2007. L’usine comprend une chaudière à cochons qui brûle la boue de papier, l’écorce et d’autres résidus de bois (d’abord éliminés dans la terre), ainsi qu’une turbine à vapeur qui génère de l’énergie électrique et fournit la vapeur nécessaire au séchage du papier. Cette centrale réduit 25 millions de déchets par an de fioul et 83 000 tonnes par an d’émissions de gaz à effet de serre (GES) (équivalent à un retrait de 18 000 véhicules des routes). La combustion des résidus de biomasse génère 70 tonnes/jour de cendres volantes (FA) et 30 tonnes/jour de cendres de fond (un résidu grossier contenant des agrégats, des métaux et des cendres). Ces cendres ont d’abord été cachées dans la terre. Un FA approprié n’est pas toujours disponible près du chantier de construction, et les coûts de transport et d’entreposage peuvent annuler tout avantage de coût (cela peut atteindre 40% du coût total). La SFA n’est disponible que dans les provinces où l’électricité est principalement produite à partir d’électricité au charbon. Dans ces provinces, comme au Québec où 96% de l’électricité est produite hydrauliquement, les cimenteries doivent importer la SFA de l’Ontario, de la région des Maritimes ou des États-Unis. Ainsi, la solution réside dans la production et la valorisation des matériaux industriels résiduels comme additifs alternatifs de ciment (ACA). L’AF obtenue à partir de l’incinération des résidus municipaux est l’une des alternatives examinées à utiliser dans le béton. L’utilisation du Kruger FA (KFA), comme une alternative au FA, représente une solution très prometteuse pour la conception écologique du béton à haute performance. En effet, 90% de la production de KFA est actuellement vendue sous forme d’additifs cimentaires (AC) pour le processus de stabilisation/solidification des déchets dangereux et des sols contaminés.
Cette étude vise à faire un choix optimal de la source et du contenu des matières premières combustibles ainsi que de la température de combustion utilisées dans la production de KFA. De plus, la recherche vise à proposer plusieurs types de KFA de certaines propriétés qui répondent aux exigences des normes (CSA A3004, ASTM C 618 et AASHTO M 295) en assurant l’uniformité d’un lot à l’autre avec des contrôles périodiques.
Cette recherche intéressera la performance environnementale, la rentabilité de Kruger et l’industrie canadienne de la construction en trouvant de nouvelles sources de PA. De plus, ce projet offre une formation aux personnes hautement qualifiées.

Évaluation des propriétés d’essais in situ du nouveau cimentage alternatif

L’utilisation des cendres volantes (FA) dans le béton a commencé aux États-Unis au début des années 1930. L’AF standardisé (SFA) de l’Association canadienne de normalisation (CSA) est fréquemment utilisé comme remplacement partiel du ciment dans la fabrication de mélanges de béton binaire ou ternaire. En plus des avantages économiques et écologiques, l’utilisation de l’AC dans le béton (a) améliore la travaillabilité (grâce à l’augmentation du volume de pâte et de la forme sphérique des particules), (b) réduit la chaleur d’hydratation, la perméabilité, la ségrégation et le saignement (en fournissant un volume plus élevé et une teneur en eau plus faible), (c) réduit l’expansion de la réaction alcali-silice (ASR) (grâce à la capacité de la FA à fixer les alcalis présents en solution interstitielle), (d) améliore la résistance aux sulfates, la résistance (l’AF présente très peu de valeur de cimentation à un jeune âge en raison de la réaction pozzolanique lente de l’AF; cependant, elle contribue considérablement à la résistance à un âge avancé) et la durabilité.
Un FA approprié n’est pas toujours disponible près du chantier de construction, et les coûts de transport et d’entreposage peuvent annuler tout avantage de coût (cela peut atteindre 40% du coût total). La SFA n’est disponible que dans les provinces où l’électricité est principalement produite à partir d’électricité au charbon. Parmi ces provinces, comme au Québec où 96% de l’électricité est produite hydrauliquement, les usines de ciment doivent importer la SFA d’autres endroits comme l’Ontario, la région des Maritimes ou les États-Unis.
Kruger Energy a construit et mis en service une centrale de cogénération à biomasse de 23 MW à la papeterie Kruger à Brompton (Québec) en 2007. La combustion des résidus de biomasse génère 70 tonnes/jour de FC. Cette cendre a d’abord été cachée dans la terre. L’utilisation du Kruger FA (KFA), comme alternative à la SFA, représente une solution très prometteuse pour la conception écologique du béton. Cela peut résoudre le manque de sources pour la SFA.
La validation sur le terrain est exigée pour l’acceptation de tout nouveau matériau de ciment destiné à remplacer le ciment Portland. C’est une étape très importante vers la normalisation de tout nouveau produit dans l’industrie de la construction. L’étude de terrain permettra d’évaluer le comportement du béton en service, d’offrir une fenêtre technologique et de donner des recommandations aux utilisateurs potentiels de l’industrie de la construction. L’objectif ultime est d’assurer une durée de vie adéquate des infrastructures fabriquées avec les nouveaux matériaux, comme dans notre étude le Kruger Fly Ash (KFA).

Comparaison de la formation in vitro versus in vivo des adducts d’ADN cis-platine

Comparaison de la formation in vitro versus in vivo des adducts d’ADN cis-platine

INTRODUCTION: More than 50% of the compounds used in chemotherapy damage DNA. The most effective chemotherapeutic compounds induce DNA lesions that are slowly repaired, blocking DNA replication and cell cycle over a relatively long period of time after treatment. However cell cycle arrest induces events that promote DNA repair, making cells resistant to chemotherapeutic drugs. Among the most difficult DNA lesions to repair are DNA interstrand-crosslinks. Cis-platin induces multiple forms of DNA lesions: 1) intra-strand crosslinks (96%), 2) inter-strand crosslinks (1%), 3) mono adducts (~2%) and 4) DNA-protein crosslinks (<1%). The type of lesion formed by cis-platin depends on the DNA sequence. However, the torsion of DNA within the cell nucleus could also influence the DNA damage induced by cis-platin. Since in eukaryotic cells the DNA is heavily folded in a structure called chromatin, we propose that chromatin influences the type of DNA lesions induced by cis-platin. HYPOTHESIS: In the cell, DNA undergoes periodical torsions within a structure called chromatin. We hypothesize that cis-platin induced DNA lesions in naked DNA in vitro are different than those induced in chromatin in vivo. GOAL: To compare the formation of cis-platin induced DNA lesions in vitro vs. in vivo. METHOD: The student will isolate genomic DNA from yeast cells. The DNA will be damaged in vitro using increasing amounts of cis-platin and then sheared to obtain a population of fragmented DNA having, on average, a length of ~1 kbp. Thereafter, the damaged DNA will be analyzed by HPLC to determine the type of DNA lesions. In parallel, yeast cells will be treated with cis-platin. The DNA will be isolated, sheared and analyzed by HPLC. The results will be compared and the percentage for each type of DNA lesion determined for both, in vitro and in vivo treatments. In the laboratory we have the know-how to treat yeast cells with DNA damaging agents (Toussaint M and Conconi A (2006). High-throughput and sensitive assay to measure yeast cell growth: a bench protocol for testing genotoxic agents. NATURE Prot 1, 1922-1928). Moreover, Dr Richard Wagner - Department of radiobiology, Faculty of medicine, University of Sherbrooke - is a DNA chemist that studies DNA lesions by HPLC (Cadet J, Douki T, Ravanat JL, Wagner JR (2012). Measurement of oxidatively generated base damage to nucleic acids in cells: Facts and artifacts. Bioanal. Rev. 4, 55-74).

Contagion et contagions dans les marchés financiers : l’application de l’analyse de réseaux en finance

La crise financière de 2008 a mis en lumière la connectivité des institutions financières à travers le monde. Ce réseautage peut avoir des conséquences importantes, tant positives que négatives, pour les systèmes financiers mondiaux et nationaux. Dans ce contexte, la théorie des réseaux et l’analyse des réseaux sociaux (SNA) peuvent fournir des outils et des mesures utiles pour mieux comprendre les effets des réseaux ou de tout autre phénomène financier ou, pour citer Allen et Babus (2009) : cartographier les réseaux entre institutions financières est une première étape vers une meilleure compréhension des systèmes financiers modernes.
L’objectif de ce projet est d’étudier et d’analyser la topologie et la structure de différents marchés ou réseaux financiers, tels que les réseaux de fonds communs de placement et de pension, le réseau du marché des prêts syndiqués ainsi que tous les principaux marchés de valeurs mobilières. Pour ce faire, une approche globale de la théorie des réseaux, incluant de nouveaux outils et métriques d’analyse des réseaux financiers, offrira une perspective essentielle sur les connexions sous-jacentes dans les réseaux. Des métriques de structure de réseau de base seront estimées, telles que la statistique du petit monde, les paramètres sans échelle, etc. De plus, de nouvelles mesures de réseau, généralement développées dans d’autres domaines, seront appliquées aux réseaux financiers identifiés ci-dessus : comportement de troupeau, sources de diffusion, propagateurs influents, ponts, probabilités d’adoption, traces de mobilité, etc. Comme différents réseaux peuvent émerger des mêmes connexions (par exemple, réseau bimode, réseau de corrélation, etc.), les métriques seront estimées pour une variété de réseaux.
Les contributions attendues du projet sont à la fois scientifiques et pratiques.

Calcul quantique et optique quantique avec électrodynamique quantique des circuits

L’information quantique est un nouveau domaine de recherche qui promet des ordinateurs exponentiellement plus puissants que ceux offerts par la technologie actuelle. Pour réaliser des tâches impossibles pour leurs homologues classiques, les ordinateurs quantiques exploiteront des effets fondamentalement mécaniques quantiques. Ces effets (superposition d’états, intrication et interférence) sont au cœur de notre compréhension de la théorie quantique. En conséquence, un ordinateur quantique ne serait pas seulement une avancée technologique majeure, il représenterait aussi un laboratoire unique pour l’étude fondamentale de la mécanique quantique. La réalisation d’un tel processeur d’information quantique est cependant une tâche extrêmement difficile.

Les circuits supraconducteurs à jonction Josephson sont sans doute parmi les systèmes les plus prometteurs vers cet objectif. Ce projet de recherche portera sur la physique de ces dispositifs mésoscopiques, également appelés qubits supraconducteurs, et se situera à l’interface entre la physique mésoscopique, la science de l’information quantique et l’optique quantique. Il se concentrera particulièrement sur une architecture connue sous le nom d’électrodynamique quantique de circuit (circuit QED) où un qubit supraconducteur est fortement couplé à des photons stockés dans un résonateur micro-ondes. En plus d’être l’une des voies les plus prometteuses pour la réalisation d’un ordinateur quantique à grande échelle, le circuit QED ouvre la possibilité d’étudier la riche physique de l’optique quantique dans le régime paramétrique complètement nouveau offert par un environnement à semi-conducteurs.

Selon l’intérêt et le parcours des étudiants, ce projet de recherche portera sur l’un des nombreux défis majeurs dans le domaine du QED sur circuit :

a) Haute fidélité et lecture rapide (~ 100 ns) des qubits. L’état actuel de la technologie repose sur l’amplification d’un signal micro-ondes faible (~1 photon) passant dans la configuration cQED à l’aide d’un amplificateur supraconducteur, le plus souvent un amplificateur paramétrique à jonction Josephson. Bien qu’une fidélité de lecture à 95% en un seul coup ait été atteinte, cela ne suffit pas pour le calcul quantique à grande échelle. L’objectif de ce projet est de comprendre ce qui limite la fidélité de ces dispositifs, et de suggérer de nouvelles conceptions d’amplificateurs à limitation quantique, atteignant des performances presque idéales. Bien que théorique, ce travail sera réalisé en étroite collaboration avec les groupes expérimentaux.

b) Optique quantique avec QUED de circuit. L’objectif de ce projet est de trouver de nouvelles façons de tirer parti de la forte interaction lumière-matière et de la forte non linéarité d’un seul photon qui peuvent être réalisées dans le circuit QED.

c) Portes logiques quantiques dans les circuits QED. Bien que la fidélité des portes quantiques à un qubit ait augmenté au cours des dernières années, ce n’est pas le cas des portes à deux qubits. Cependant, ces opérations logiques sont nécessaires pour créer un état intriqué, et donc pour tous les algorithmes et protocoles quantiques. L’objectif de ce projet sera d’étudier un nouveau type de porte à deux qubits et d’évaluer ses performances potentielles.

Pour plus d’informations sur le circuit QED, consultez http://epiq.physique.usherbrooke.ca/data/files/publications/blais2011.pdf ou http://www.youtube.com/watch?v=t5nxusm_Umk

Une approche simplifiée du cycle de vie pour évaluer l’impact environnemental de la construction écologique

Une évaluation complète du cycle de vie (ACL) est généralement un processus gourmande en temps, en énergie et en données, nécessitant une méthodologie sophistiquée. De plus, la croissance rapide des développements méthodologiques de LCA appliqués à la construction écologique a généré un vaste corpus de travaux qui peuvent sembler manquer de direction.

Ce projet de recherche propose que la méta-analyse d’impact environnemental des bâtiments écologiques met en lumière plusieurs paramètres clés sensibles, offre une meilleure compréhension de la variabilité des résultats d’ACL, puis propose une méthodologie pour établir une approche simplifiée et rationalisée basée sur des régressions construites sur ces paramètres clés.

La performance environnementale des bâtiments verts peut être liée à trois composantes essentielles : technologiques (par exemple, choix de matériaux), géographiques (par exemple, le mix électrique) et la méthodologie LCA (par exemple, les limites du système).

Une régression sera établie à partir de résultats détaillés et publiés de l’ACL. Des courbes simples de performance environnementale (c’est-à-dire les émissions) basées sur les configurations moyennes sur site et la durée de vie sont proposées comme première étape vers l’approche simplifiée et rationalisée proposée.

Cette recherche présentera un modèle simplifié comme alternative à l’ACL détaillée. La méthodologie est appliquée comme premier essai à la construction écologique et pourrait être appliquée à d’autres systèmes comme les systèmes énergétiques.
Enfin, l’approche proposée sera utile pour identifier les axes de recherche sur la manière de développer davantage la méthodologie LCA et d’améliorer les résultats obtenus dans le domaine de la construction écologique.

Poste de stagiaire au sein de la chaire industrielle Pfizer / UdeS sur l’analyse des procédés (PAT) en technologies du génie pharmaceutique

Pfizer/Université de Sherbrooke Chaire industrielle sur PAT en génie pharmaceutique
Le stage sera offert dans le cadre de Pfizer/Université de Sherbrooke Chaire industrielle en technologie analytique des procédés (PAT) en génie pharmaceutique. Dirigée par les professeurs Nicolas Abatzoglou et Ryan Gosselin, cette chaire a les objectifs suivants :
? Développer des connaissances sur : 1) les phénomènes physiques et chimiques régissant le comportement des processus impliqués dans la production de produits pharmaceutiques, et 2) les critères entourant le transfert de technologie basés sur des modèles phénoménologiques ou des mathématiques (par exemple, l’échelle et l’introduction de nouvelles technologies);
? Mettre en œuvre des processus et produits améliorés basés sur la surveillance et le contrôle des PAT;
? Former du personnel hautement qualifié, à la fois dans milieu postsecondaire et l’industrie;
? Bâtir une masse de recherche critique dans le domaine de la surveillance des procédés pharmaceutiques au Département de génie chimique de l’Université de Sherbrooke.

Mesures aérodynamiques sur les ailères dans la soufflerie

Ce projet de recherche vise à mieux comprendre les caractéristiques dynamiques de vol des profils aérodynamiques. Le candidat mènera une étude expérimentale du flux autour des profils aérodynamiques dans la soufflerie. Il analysera les données pour caractériser la dynamique spatio-temporelle des structures vortex produites. L’étude expérimentale sera menée dans la soufflerie située à l’Université de Sherbrooke (UdeS). Il possède une section d’essai fermée de 1,82 m×1,82 m, et une vitesse maximale de 35 m/s. Certains de ces équipements seront utilisés : vélocimétrie d’image particulaire (PIV) et anémométrie à fil chaud (HWA).

Ingénierie durable / Développement durable pour l’ingénierie (Nouveau)

Le projet vise à développer une approche intégrant les principes et critères de durabilité dans les projets d’ingénierie. J’attends plus d’informations du professeur. Revenez bientôt. Ne contactez pas Globalink Research Internships.

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Le projet vise le développement d’une approche pour intégrer les principes et critères du développement durable dans les projets d’ingénierie.