Découvertes de l'année de Québec Science : l'UdeM s'illustre dans plusieurs domaines

En 5 secondes

En 2015, 4 des 10 découvertes de l’année du magazine Québec Science l’ont été par des équipes de recherche comptant des professeurs de l’Université de Montréal.

Les travaux des chercheurs de l’Université de Montréal comptent parmi les 10 découvertes de l’année du magazine Québec Science. Ce palmarès démontre que leurs recherches ont des retombées concrètes et positives, que ce soit dans notre alimentation, pour soigner des maladies graves, en matière de développement durable ou relativement aux technologies utilisées tous les jours. En 2015, 4 des 10 découvertes sélectionnées ont été réalisées par des équipes de recherche comptant des professeurs de l’UdeM.

C'est maintenant au tour du public de voter pour la découverte qu'il juge la plus importante de l'année. À cet égard, Québec Science vient de publier en ligne les articles et des entrevues vidéo avec les chercheurs en lice pour les Découvertes de l'année 2015. Soutenez les chercheurs de l'Université de Montréal en désignant votre découverte de l'année sur le site de Québec Science!

Sclérose en plaques: mise en échec

L'équipe d'Alexandre Prat, chercheur et professeur à la Faculté de médecine, a identifié une molécule permettant le développement d'un médicament prometteur qui vise à stopper l'évolution de la sclérose en plaques. L'équipe du docteur Prat, qui dirige aussi le Laboratoire de neuro-immunologie du Centre de recherche du CHUM,  a démontré que bloquer la molécule en question, appelée MCAM, pouvait retarder le début de la maladie et freiner significativement sa progression.

Alexandre Prat

Le cerveau est normalement protégé des agressions par la barrière hémato-encéphalique. Cette barrière sang-cerveau empêche les cellules du système immunitaire – les lymphocytes – de pénétrer dans le système nerveux central. Chez les personnes atteintes par la sclérose en plaques, il y a des fuites. Deux types de lymphocytes trouvent le moyen de franchir cette barrière protectrice, attaquent le cerveau en détruisant la gaine de myéline qui protège les neurones, entraînant une diminution de la transmission de l'influx nerveux et la formation de plaques. En bloquant la MCAM, qui joue un rôle crucial dans le dérèglement du système immunitaire observé dans la sclérose en plaques en interagissant avec une  protéine à laquelle elle se lie normalement, l'équipe du professeur Prat a réussi à diminuer l'activité de la maladie d'environ 50% chez les souris atteintes d'une forme de sclérose en plaques appelée encéphalomyélite auto-immune expérimentale. Cette découverte a été publiée en mai dans la revue scientifique Annals of Neurology.

Bientôt, moins de bébés prématurés

Les naissances prématurées sont étroitement liées à l'inflammation des tissus de l'utérus, laquelle favorise les contractions et le travail préterme. Dans une tentative de prévenir ce phénomène et les complications liées aux naissances survenant avant 37 semaines de gestation, des chercheurs du CHU Sainte-Justine et de l'Université de Montréal, Sylvain Chemtob et Mathieu Nadeau-Vallée, ont trouvé un agent efficace, les modulateurs allostérique (baptisé 101.10), pour inhiber l'inflammation et prévenir ou retarder les contractions utérines et les naissances prématurées chez les souris. Et cela, sans effet secondaire notable pour la mère ou le fœtus.

Cette découverte constitue un pas de géant vers la prévention de la prématurité, laquelle constitue la première cause mondiale de décès à la naissance et engendre des complications physiques, intellectuelles ou psychologiques parfois graves et durables pour les 10% d'enfants qui naissent avant terme dans le monde. La découverte de la molécule «101.10», qui a fait l'objet d'un article scientifique en août dans The Journal of Immunology, doit maintenant être testée chez l'humain.

Mathieu Nadeau-Vallée est étudiant en néonatalogie au doctorat en pharmacologie au CHU Sainte-Justine et à l'Université de Montréal. Il est supervisé par le Dr Sylvain Chemtob, néonatalogiste au CHU Sainte-Justine, chercheur dans l'axe Pathologies foetomaternelles et néonatales du Centre de recherche du CHU Sainte-Justine et professeur titulaire aux Départements de pédiatrie, d'ophtalmologie et de pharmacologie de l'Université de Montréal.

Sylvain Chemtob

La recherche interuniversitaire

Le palmarès des découvertes de l'année de Québec Science met aussi de l'avant l'importance de la collaboration interuniversitaire, quand les meilleurs chercheurs unissent leurs forces dans un domaine de recherche commun. Ainsi, deux des découvertes impliquant l'UdeM ont été faites en collaboration avec des chercheurs de l'Université Laval et de l'Université McGill.

Encore plus petit

Alors que les scientifiques poursuivent leurs efforts à la découverte d'un matériau permettant d'emmagasiner davantage de transistors sur un microcircuit (puce électronique), une étude parue en juillet dans la revue Nature Communications tend à démontrer le potentiel élevé du phosphore noir à cet égard. Selon les données recueillies, le phosphore noir pourrait aider les ingénieurs à relever l'un des plus importants défis à surmonter en matière d'électronique : la conception de transistors éconergétiques, les transistors étant utilisés dans une multitude de produits électroniques.

Les données colligées sont le fruit d'une collaboration multidisciplinaire entre l'équipe de recherche en nanoélectronique supervisée par le professeur Thomas Szkopek, le laboratoire de nanoscience guidé par le professeur Guillaume Gervais de l'Université McGill et le Groupe de recherche en nanostructures, dirigé par le professeur Richard Martel du Département de chimie de l'Université de Montréal.

Richard Martel

Pour examiner le déplacement d'électrons à l'intérieur d'un transistor phosphoré, les chercheurs ont observé ces derniers sous l'influence d'un champ magnétique, dans le cadre d'expériences menées au Laboratoire national des champs magnétiques intenses. Situé à Tallahassee, en Floride, il s'agit du laboratoire à haute puissance magnétique le plus important au monde. Selon Tim Murphy, directeur de l'installation de champ magnétique créé par courant continu du Laboratoire, cette recherche «fournit d'importantes perspectives quant aux principes physiques fondamentaux qui dictent la réaction du phosphore noir ».

Il s'agit d'une découverte importante, car elle pourrait contribuer à la fabrication du matériau. Cela dit, à l'heure actuelle, on ne sait comment fabriquer ce matériau à grande échelle; le phosphore noir suscite donc énormément d'intérêt partout sur la planète. Bien qu'ils ne soient pas encore rendus à cette étape, le but des chercheurs de l'UdeM et de McGill est de concevoir un produit commercial doté de transistors munis de couches atomiques grâce au phosphore noir.

Adieu, engrais chimiques!

Pour croître et prospérer, les plantes que nous consommons (le blé, le maïs, les pommes de terre, etc.) ont besoin d'engrais, dont du phosphore. L'agriculture moderne utilise des engrais chimiques de synthèse : l'industrie des fertilisants s'est tournée vers l'utilisation des phosphates d'origine sédimentaire extraits du fond des océans. Pour libérer le phosphore, l'industrie utilise donc des acides forts comme l'acide sulfurique ou chlorhydrique, un procédé causant des nuisances écologiques. De plus, ces engrais chimiques, utilisés en grande quantité, sont néfastes pour l'environnement, notamment pour les cours d'eau, car ils y font proliférer les algues bleues.

Or, la nature est bien organisée et possède déjà ce qu'il faut pour nourrir les plantes. Une doctorante de l'Université Laval, Salma Taktek, appuyée par des chercheurs de la Faculté des sciences de l'agriculture et de l'alimentation ainsi que par le chercheur Marc St-Arnaud, du Département de sciences biologique de l'UdeM et de l'Institut de recherche en biologie végétale, a découvert une solution alternative naturelle et en a fait le sujet de sa thèse de doctorat. Mme Taktek a fait le pari d'associer certaines bactéries solubilisatrices de phosphore contenues dans le sol à un champignon (une mycorhize) pour remplacer les engrais chimiques dans la culture des plantes... et elle a gagné ! En effet, depuis que les plantes existent, elles ont dû s'associer symbiotiquement avec des champignons mycorhiziens pour avoir accès aux nutriments, notamment au phosphore contenu dans le sol sous forme d'apatite. Ce champignon a pour rôle de capter les éléments minéraux essentiels pour la plante, notamment le phosphore, tout en permettant à la plante de mieux s'approvisionner en eau en périodes sèches. Toutefois, les champignons mycorhiziens étant incapables seuls de dissoudre l'apatite, il leur faut avoir recours à des bactéries capables d'effectuer cette opération.

Cette association symbiotique s'est révélée si efficace que la compagnie Premier Tech a commercialisé cet inoculum pour les grandes cultures. En 2015, les agriculteurs canadiens en ont appliqué sur quelque 250 000 hectares. Les augmentations de rendement, toutes dépenses payées, sont d'environ 150 $ par hectare, représentant une injection nette de près de 37 millions $ dans l'économie canadienne. L'addition de ces bactéries à l'inoculum en augmentera encore plus l'efficacité. Cette découverte ouvre donc la porte à une nouvelle révolution verte, qui permettra de remplacer les engrais chimiques par l'apatite, un minerai peu coûteux, disponible et écologiquement acceptable.

Pour consulter la thèse de doctorat de Salma Taktek.