Projets innovants réalisés

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

Les opioïdes sont les analgésiques les plus efficaces connus et électifs dans le traitement de la douleur aiguë sévère. En revanche, leur utilisation dans la gestion des syndromes de douleur chronique demeure limitée, exigeant un compromis entre préserver l’efficacité analgésique et contrôler des effets secondaires tels que la dépression respiratoire, la somnolence, la nausée, la constipation aussi bien que l’abus, la dépendance et la tolérance analgésique. La tolérance implique un cycle auto-perpétrant d’analgésie insuffisante et l’incidence croissante des effets secondaires à la suite de l’escalade de dose.

Les mécanismes qui contribuent à la tolérance ont lieu à différents niveaux organisationnels au sein du système nerveux, y compris les adaptations moléculaires, cellulaires et neuronales des circuits. Le projet est axé sur les adaptations qui se produisent aux deux premiers niveaux, à savoir la régulation des récepteurs opioïdes par trafic endocytaire / post-endocytaire et les changements cellulaires associés (morphologie et texture) qui résultent des réarrangements cytosquelettiques soutenant le trafic de récepteurs. En combinant un certain nombre de nouvelles approches ciblées que nous avons développées pour capturer davantage de signaux pertinents qui contrôlent le trafic, ainsi qu’un examen plus large des phénotypes cellulaires à l’aide d’une mauvaise analyse à haute teneur, il devrait être possible d’identifier des grappes de ligands de récepteurs opioïdes avec la capacité commune d’activer des protéines kinases spécifiques et de promouvoir des modalités distinctives de recrutement de bêta-arrestin1/2 qui sont en corrélation avec des phénotypes et une tolérance distincts du trafic profils. Pour valider cette notion, nous poursuivrons trois objectifs :

OBJECTIFS SPÉCIFIQUES
a) Utiliser des tests basés sur le transfert d’énergie de résonance pour quantifier i) les modèles spécifiques au ligand de l’activation de la kinase, ii) le recrutement de la bêta-arrestin1/2 aux MORs / DORs et iii) leur redistribution de la membrane au compartiment endosomal ;
b) Surveiller la mobilisation de la bêta-arrestin1/2 et la redistribution endocytaire des protéines réceptrices avec une plate-forme de microscopie à haute teneur
c) Corréler les résultats a) et b) avec des lectures basées sur le contenu élevé des réarrangements cytosquelettiques et des changements dans les analyses morphologiques /texture cellulaires.

L’intégration des données obtenues avec des écrans phénotypiques et des techniques de dépistage basées sur les cibles permettra de définir une empreinte réglementaire pour différents ligands. La corrélation de ce dernier avec des profils bien décrits du potentiel de ligand pour générer la tolérance devrait établir les bases pour les algorithmes simples de stratification de drogue qui sont prédictifs de la tolérance pharmacodynamique aux actions analgésiques des ligands de récepteur d’opioid beaucoup plus tôt dans le pipeline de développement de drogue.

Fractionnement 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 de l’hydrogène gazeux à partir de l’eau en utilisant la lumière du soleil. Actuellement, l’hydrogène est fabriqué par reformage à la vapeur, qui produit du dioxyde de carbone en tant que produit secondaire, ou par électrolyse, qui utilise plus d’énergie pour produire de l’hydrogène que votre utilisation 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 à l’aide de réactions de formation de liaison 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 lumière que nous souhaitons que le complexe absorbe. L’utilisation de Re(I) conduira à des absorbeurs de lumière à haute énergie, tandis que Ru (II) conduira à des absorbeurs de lumière à plus faible énergie. Les ligands et leurs complexes métalliques seront étudiés à l’aide d’une grande variété de techniques disponibles dans notre laboratoire et le département de chimie, y compris la RMN 1H et 13C, l’électrochimie, les spectroscopies UV-visibles et d’émission, et la cristallographie aux rayons X.
Les complexes Re et Ru seront ensuite utilisés comme photosensibilisants pour la réduction catalytique de l’eau en hydrogène gazeux en conjonction avec des catalyseurs à base de Co et de Pt. En faisant varier le type de photosensibilisant et de catalyseur, nous serons en mesure d’optimiser la réaction photochimique. Cette partie du projet comprendra une analyse minutieuse de la production de H2 à l’aide de la chromatographie en phase gazeuse.

Mécanismes Redox-dépendants de la réponse antivirale immunisée innée

Les mécanismes moléculaires qui expliquent 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 de l’oxygène (ROS) joue un rôle clé dans la régulation de cette réponse. Ces molécules sont souvent associées à des dommages, mais elles sont maintenant bien connues pour jouer 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 oxydation au cours de cette réponse. Le projet comprendra la culture de lignées cellulaires humaines et des techniques de biochimie et de biologie cellulaire de pointe.

Optimisation de la production de cendres volantes de biomasse

Kruger Énergie a construit et mis en service une centrale de cogénération de biomasse de 23 MW à l’usine de papier Kruger à Brompton (Québec) en 2007. L’usine comprend une chaudière à porcs qui brûle les boues de papeterie, l’écorce et d’autres résidus de bois (ont d’abord été éliminés dans la terre), ainsi qu’une turbine à vapeur qui génère de l’énergie électrique et fournit la vapeur nécessaire pour sécher le papier. Cette centrale réduit 25 millions de déchets/an de mazout et 83000 tonnes/an d’émissions de gaz pour les gaz à effet de serre (GES) (équivalent à un retrait de 18000 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 caches dans la terre. L’AF appropriée n’est pas toujours disponible près du chantier de construction, et les coûts de transport et d’entreposage peuvent annuler tout avantage de coût (peut atteindre 40% du coût total). La LFC n’est disponible que dans les provinces où l’électricité est principalement produite à partir de centrales au charbon. Parmi 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 de matières industrielles résiduelles en tant qu’additifs cimentants alternatifs (ACA). L’AF obtenue à partir de l’incinération de résidus municipaux est l’une des solutions de rechange examinées à utiliser dans le béton. L’utilisation de Kruger FA (KFA), comme alternative à FA, représente une solution très prometteuse pour la conception écologique du béton avec des performances élevées. En effet, 90% de la production de KFA est actuellement vendue sous forme d’additifs cimentaires (CA) 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 de la teneur des matières premières combustibles et 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 sont confrontées aux exigences des normes (CSA A3004, ASTM C 618 et AASHTO M 295) en assurant l’uniformité d’un lot à l’autre avec le contrôle périodique.
Cette recherche intéressera la performance environnementale, la rentabilité de Kruger et l’industrie canadienne de la construction en trouvant de nouvelles sources d’AF. De plus, ce projet offre de la formation à des personnes hautement qualifiées.

Évaluation des propriétés d’essai in situ des nouvelles solutions de rechange au ciment

L’utilisation de cendres volantes (FA) dans le béton a commencé aux États-Unis au début des années 1930. Le FA normalisé (AFS) par l’Association canadienne de normalisation (CSA) est fréquemment utilisé comme remplacement partiel du ciment dans la fabrication de mélanges de béton binaires ou ternaires. En plus des avantages économiques et écologiques, l’utilisation de l’AF dans le béton (a) améliore la faisabilité (en raison de l’augmentation du volume de pâte et de la forme sphérique des particules), (b) réduit la chaleur d’hydratation, de perméabilité, de ségrégation et de saignement (en fournissant un volume de fines plus élevé et une teneur en eau plus faible), (c) réduit l’expansion de la réaction alcaline-silice (ASR) (en raison de la capacité de FA à fixer les alcalis présentés en solution interstitielle), (d) augmente la résistance de sulfate, la force (l’AF présente très peu de valeur de cimentation à l’âge tôt due à la réaction pozzolanic lente de FA ; cependant elle contribue considérablement à la force à l’âge postérieur), et la durabilité.
L’AF appropriée n’est pas toujours disponible près du chantier de construction, et les coûts de transport et d’entreposage peuvent annuler tout avantage de coût (peut atteindre 40% du coût total). La LFC n’est disponible que dans les provinces où l’électricité est principalement produite à partir de centrales au charbon. Hors de ces provinces, comme au Québec où 96% de l’électricité produite hydrauliquement, les cimenteries doivent importer la SFA d’autres endroits tels que l’Ontario, la région des Maritimes ou les États-Unis.
Kruger Énergie a construit et mis en service une centrale de cogénération de biomasse de 23 MW à l’usine de papier Kruger à Brompton (Québec) en 2007. La combustion des résidus de biomasse génère 70 tonnes/jour d’AF. Ces cendres ont d’abord été caches dans la terre. L’utilisation de Kruger FA (KFA), comme alternative à 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 matériel de cimentation à utiliser en remplacement du ciment Portland. Il s’agit d’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 un guichet 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 pour les infrastructures fabriquées avec les nouveaux matériaux comme dans notre étude est le Cendre volante de Kruger (KFA).

Comparaison de la formation in vitro par rapport à la formation in vivo d’adductes de l’ADN cis-platine

Comparaison de la formation in vitro par rapport à la formation in vivo d’adductes de l’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 sur les marchés financiers : l’application de l’analyse de réseau dans la finance

La crise financière de 2008 a mis en évidence la connectivité des institutions financières dans le monde entier. Ce réseautage peut avoir des conséquences importantes, à la fois positives et négatives, pour les systèmes financiers mondiaux et nationaux. Dans ce contexte, la théorie des réseaux et l’analyse des réseaux sociaux (SCN) peuvent fournir des outils et des mesures utiles pour mieux comprendre les effets des réseaux ou de tout autre phénomène de la finance ou, pour citer Allen et Babus (2009) : La cartographie des réseaux entre les institutions financières est un premier pas 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 de marchés de prêts syndiqués et tous les principaux marchés de valeurs mobilières. Pour ce faire, une approche complète de la théorie des réseaux qui comprend de nouveaux outils et mesures d’analyse de réseaux financiers offrira une perspective essentielle sur les connexions sous-jacentes dans les réseaux. Les mesures de base de la structure du réseau seront estimées, telles que les statistiques du petit monde, les paramètres sans échelle, etc. De plus, de nouvelles mesures de réseau, qui sont généralement développées dans d’autres domaines, seront appliquées aux réseaux financiers identifiés ci-dessus : comportement du troupeau, sources de diffusion, épandeurs influents, ponts, probabilités d’adoption, traces de mobilité, etc. Étant donné que différents réseaux peuvent émerger des mêmes connexions (par exemple, réseau bimode, réseau de corrélation, etc.), les mesures 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 de circuit

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 qui sont impossibles pour leurs homologues classiques, les ordinateurs quantiques exploiteront des effets qui sont fondamentalement mécaniques quantiques. Ces effets (superposition d’états, enchevêtrement 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 également 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 basés sur les jonctions Josephson sont sans doute parmi les systèmes les plus prometteurs vers cet objectif. Ce projet de recherche sera axé sur la physique de ces dispositifs mésoscopiques, également connus sous le nom de qubits supraconducteurs, et sera à l’interface entre la physique mésoscopique, la science de l’information quantique et l’optique quantique. Il se concentrera en particulier 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 à micro-ondes. En plus d’être l’une des avenues 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 tout nouveau régime de paramètres offert par un environnement à l’état solide.

En fonction de l’intérêt et des antécédents de l’étudiant, ce projet de recherche sera axé sur l’un des nombreux défis en suspens dans le domaine de la QED de circuit :

a) Haute fidélité et lecture rapide (~ 100 ns) qubit. L’état actuel de la technique repose sur l’amplification d’un signal micro-ondes faible (~ 1 photon) passant par la configuration cQED à l’aide d’un amplificateur supraconducteur, le plus souvent un amplificateur paramétrique à jonction Josephson. Bien que 95% de fidélité de lecture mono-shot ait été atteinte, ce n’est pas suffisant pour le calcul quantique à grande échelle. L’objectif de ce projet est de comprendre ce qui limite la fidélité de ces appareils et de suggérer des conceptions d’amplificateurs quantiques limitées aux nouvelles atteignant des performances presque idéales. Bien que théorique, ce travail sera effectué en étroite collaboration avec les groupes expérimentaux.

b) Optique quantique avec circuit QED. 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 à photon unique qui peuvent être réalisées dans le circuit QED.

c) Portes logiques quantiques dans le circuit QED. Bien que la fidélité des portes quantiques à un seul qubit ait augmenté au cours des dernières années, cela n’a pas été le cas des portes à deux qubits. Ces opérations logiques sont cependant 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 son rendement potentiel.

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 l’évaluation de l’impact environnemental des bâtiments écologiques

Une analyse du cycle de vie complet (ACV) est généralement un processus exigeant en temps, en énergie et en données nécessitant une méthodologie sophistiquée. De plus, la croissance rapide des développements méthodologiques de l’ACV appliqués à la construction écologique a généré un grand nombre de travaux qui peuvent sembler manquer de direction.

Ce projet de recherche propose que la méta-analyse de l’impact environnemental des bâtiments écologiques mette en évidence plusieurs paramètres clés et sensibles, donne une meilleure compréhension de la variabilité des résultats d’ACV, puis propose une méthodologie pour établir une approche simplifiée et rationalisée basée sur des régressions fondées sur ces paramètres clés.

La performance environnementale des bâtiments écologiques peut être liée à trois composantes essentielles : la technologie (p. ex., les choix de matériaux), la méthodologie géographique (p. ex., la combinaison d’électricité) et l’ACV (p. ex., les limites du système).

Une régression sera calculée en fonction des résultats d’ACV détaillés et publiés. Des courbes de performance environnementale simple (c.-à-d. les émissions) en fonction de la configuration moyenne sur le site et de la durée de vie sont proposées comme première étape vers l’approche simplifiée et simplifiée proposée.

Cette recherche présentera un modèle simplifié comme solution de rechange à l’ACV détaillée. La méthodologie est appliquée comme un premier essai à la construction écologique et pourrait être consacrée à d’autres systèmes tels que les systèmes énergétiques.
Enfin, l’approche proposée sera utile pour déterminer les axes de recherche sur la façon de développer davantage la méthodologie de l’ACV 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 de 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 sur la technologie analytique des procédés (PAT) en génie pharmaceutique. Dirigée par les professeurs Nicolas Abatzoglou et Ryan Gosselin, cette chaire a les objectifs suivants :
? Développer les 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, la mise à l’échelle et l’introduction de nouvelles technologies) ;
? Mettre en œuvre des processus et des produits améliorés fondés sur la surveillance et le contrôle des PAT ;
? Former du personnel hautement qualifié, à la fois en milieu postsecondaire et l’industrie ;
? Construire une masse de recherche critique dans le domaine de la surveillance des processus pharmaceutiques au Département de génie chimique de l’Université de Sherbrooke.

Mesures aérodynamiques sur les profils aérodynamiques dans la soufflerie

Ce projet de recherche vise à mieux comprendre les caractéristiques dynamiques de vol des profils aérodynamiques. Le candidat effectuera une étude expérimentale de l’écoulement autour des profils aérodynamiques dans la soufflerie. Il analysera les données pour caractériser la dynamique spatio-temporelle des structures de vortex produites. L’étude expérimentale sera menée dans la soufflerie située à l’Université de Sherbrooke (UdeS). Il a 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 : la vélocimétrie d’image de particules (PIV) et l’anémométrie de fil chaud (HWA).

Sustainable engineering / Développement durable pour l’ingénierie (Nouveau)

Le projet vise à développer une approche pour intégrer les principes et les critères de durabilité dans les projets d’ingénierie. En attente de plus d’informations de la part du professeur. S’il vous plaît revenez bientôt. Ne communiquez pas avec 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.