Les chercheurs
- Science des systèmes et réseaux complexes
- épidémiologie mathématique
- physique statistique.
- Synthèse de nanocristaux
- Étude de leurs propriétés quantiques excitoniques et photoniques des nanocristaux
- Optimisation des nanocristaux et biofonctionnalisation de ceux-ci avec encapsulation
- Imagerie et spectroscopie en milieu biologique
- Biodiversité marine et fonctionnement des écosystèmes
- Impacts des changements globaux sur les écosystèmes marins
- Invertébrés benthiques
- Écologie des perturbations
- Interaction entre l’aquaculture et l’environnement
- Propagation du rayonnement solaire dans les environnements naturels, et en particulier dans les milieux aquatiques (océan, lacs, banquise)
- Interaction lumière-matière dans les milieux naturels: absorption et diffusion par les constituents de l’eau de mer, fluorescence, photosynthèse
- Télédétection optique de l’océan
- Changement climatique, écosystèmes marins, flux de carbone
- Milieux polaires
- Physique du rayonnement ionisant
- Physique médicale
- Dosimétrie et détecteurs à scintillation
- Calcul par méthode Monte Carlo
- Radiothérapie guidée par imagerie
- Chimie bioanalytique et spectroscopie moléculaire
- Développement de biocapteurs optiques pour la détection d’agents infectieux et de biomarqueurs (dépistage de mutations génétiques, et pour la pharmacogénomique)
- Étude structure-fonction des canaux ioniques en associant plusieurs techniques telles la biologie moléculaire, l’électrophysiologie, la fluorescence ainsi que le maniement d’outils pharmacologiques.
- Détermination à l’échelle moléculaire de l’implication de différentes régions des canaux ioniques responsables de certaines caractéristiques biophysiques par le biais de mesures électrophysiologiques et de fluorescence.
- Les bactéries pathogènes
- La relation hôte-pathogène
- La phagocytose
- La génomique comparative
- Développement et utilisation des techniques de microscopie et de spectroscopie pour l’imagerie et l’étude des neurones, du cerveau et autres tissus vivants
- Études de la dynamique des neurones et de la migration des cellules souches dans le cerveau
- Techniques utilisées: fluorescence à un et deux photons, émission de deuxième harmonique pour la mesure du potentiel d’action des neurones, et Raman cohérent pour imagerie moléculaire avec ou sans agents fluorescents
- Caractérisation du cycle catalytique et des intermédiaires réactionnels formés par des protéines hémiques, principalement les synthases de l’oxyde nitrique
- Utilisation de lasers pour l’identification, par spectroscopie de résonance Raman en temps résolu, d’intermédiaires oxygénés de ces enzymes
- Identification des acides aminés importants pour les cinétiques d’association et de dissociation des substrats de ces enzymes par photolyse à laser.
- L’écologie virale aquatique
- L’océanographie microbienne
- L’étude de l’Arctique
- Neurobiologie cellulaire et moléculaire et imagerie synaptique
- Utilisation et développement d’outils d’optique/photonique pour imager en temps réel la signalisation et le remodelage synaptique, afin de comprendre le fonctionnement du cerveau
- Imagerie de protéines et molécules dans des réseaux de neurones maintenus en culture
- Neurobiologie cellulaire et physiologie synaptique
- Développement de nouvelles sondes opto-électriques à base de fibre optique, pour enregistrements mixtes dans le cerveau intact
- Nouvelles méthodes avancées de microscope multiphotonique
- Développement de nano-sondes
- Imagerie fonctionnelle dans la moelle épinière
- Imagerie cérébrale et biomédicale
- Biophotonique, microscopie multi-photonique
- Modélisation biophysique
- Physiologie cérébrale des vaisseaux sanguins et de l’oxygénation
- Modélisation mathématique de grands réseaux neuronaux
- Études structure-fonction
- Détection, caractérisation et quantification des bioaérosols
- Les effets de l’exposition des humains aux bioaérosols sont aussi étudiés
- Approches développées et utilisées :, biologie moléculaire, technologies laser (autofluorescence, et marquages in situ), cytométrie en flux, et diverses méthodes physiques d’échantillonnage
- Apprentissage automatique (machine learning)
- Apprentissage par renforcement (reinforcement learning)
- Algorithmes de bandits (multi-armed bandits)
- Applications liées à la santé
- Élaboration de méthodes pour l’apprentissage machine et l’optimisation stochastique
- Réseaux de neurones profonds, (apprentissage et transfert de représentations, méta-apprentissage ainsi qu’apprentissage multitâche
- Approches d’optimisation basées sur des modèles probabilistes ainsi qu’algorithmes évolutionnaires, entres autres pour l’optimisation boîte noire et la programmation automatique
- Mise en pratique de ces techniques dans des domaines comme la vision numérique, la microscopie, la santé, l’énergie et les transports
- Capteurs à fibre optique
- Diffusion de lumière par les matériaux composites, les surfaces nanostructurées et les tissus organiques
- Imagerie adaptative avec une discrimination de polarisation
- Cristaux liquides stabilisés par polymères miscibles et fonctionnels en vue d’applications électro-optiques
- Cristaux liquides nanostructurés et stabilisés par polymérisation
- Instrumentation optique
- Spectrométrie
- Microscopie hyperspectrale
- Calibration d’instruments
- Traitement de signal
- Spectrométrie par transformation de Fourier.
- Description quantitative des systèmes neurobiologiques dans leur environnement d’origine en utilisant la microscopie à fluorescence conventionnelle et à super-résolution
- Approche multidisciplinaire alliant la physique, l’optique, la photonique, les neurosciences et les mathématiques, cherche à mieux comprendre les processus biologiques complexes dans les cellules et tissus vivants
- Étude d’un large spectre d’interactions, de la molécule aux réseaux multicellulaires, afin d’élucider les contributions neuronale et gliale dans le fonctionnement du cerveau
- Rôle de la plasticité cérébrale à différents stades de pathophysiologiques du cerveau et aux effets fonctionnels des remodelages du réseau qui y sont associés.
- Conception de systèmes de bio-instrumentation intégrés, de circuits microélectroniques à radiofréquence CMOS et de nouvelles approches de récupération d’énergie
- Intégration et développement personnalisé de microsystèmes multi-puces et multi-technologies
- Développement de plateformes microélectroniques innovantes pour collecter et étudier l’activité cérébrale grâce à une technologie de bio-instrumentation et d’actionnement multimodale avancée (développement de la première interface cerveau-ordinateur sans fil pour combiner l’optogénétique et les capacités de surveillance cérébrale à grande échelle dans un seul implant électronique pour étudier les microcircuits cérébraux de rongeurs transgéniques se comportant librement en temps réel)
- Développement et utilisation de vecteurs viraux pour le transfert et l’expression de gènes dans les cellules nerveuses in vivo et in vitro
- Expression de marqueurs fluorescents, d’indicateurs fluorescents de calcium et de chlore, vecteurs bicistroniques, protéines de fusion, clonage et expression de gènes encodant la région hypervariable des anticorps
- Modélisation dynamique de systèmes biologiques; Voies de signalisation cellulaire et régulation; Plasticité synaptique des neurones
- Modèles des interactions entre électrophysiologie et biochimie des neurones
- Modélisation spatiale et phénomènes de diffusion
- Développement d’outils informatiques pour l’analyse de données de simulation
- Création et évaluation de nouvelles sources lumineuses (couleur spectrale particulière) dans le but d’influencer l’horloge biologique chez l’humain
- Applications de ces sources lumineuses dans le but de faciliter l’adaptation au travail de nuit
- Capteurs de vision artificielle 2D et 3D (actifs et stéréos)
- Analyse d’images biomédicales
- Architectures logicielles de simulation
- Réalité virtuelle et simulation basée sur la physique.
- Développement de méthodes de nanoscopie intelligente
- Étude des interactions moléculaires reliées à la plasticité synaptique
- Design, synthèse et caractérisation de polymères conjugués pour des applications dans le domaine de l’électronique organique
- Développement de polymères électroactifs et de dispositifs électro-optiques
- Neurobiologie cellulaire et moléculaire
- Étude des circuits neuronaux dopaminergiques
- Développement et utilisation de système d’imagerie 3D grand volume (lightsheet) sur des cerveaux clarifiés (CLARITY, IDISCO)
- Étude des causes du diabète comme l’obésité, l’alimentation ou l’hérédité
- Déterminants génétiques et moléculaires de la résistance à
- l’insuline, une condition souvent observée chez les personnes en surpoids présentant un trouble du métabolisme des sucres et des graisses
- Développement de nouvelles cibles thérapeutiques dans le
- cadre d’études précliniques et cliniques, notamment à l’aide de marqueurs biologiques et de nouveaux outils de diagnostic
- Impact de la nutrition et d’autres facteurs environnementaux sur le microbiote intestinal, nouvel «organe» clé dans la régulation du métabolisme énergétique, qui joue un rôle déterminant dans le développement du syndrome métabolique
- Développement et utilisation de plateformes d’imagerie basées sur la microscopie holographique numérique et intégrant différentes modalités (fluorescence, électrophysiologie, microcopie à deux photons, criblage à haut débit) pour l’identification de biomarqueurs de grandes maladies psychiatriques pour en faciliter le diagnostic et la prévention chez les jeunes
- Différentiation de cellules souches humaines pluripotentes induites (hiPSC) dérivées de patients et culture cellulaire dans le but d’étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-tendant l’apparition de grandes maladies psychiatriques.
- Étude de nouveaux matériaux de verre pour le développement de fibres microstructurées, de lasers à fibre et de dispositifs optiques
- Matériaux de pointe à partir de cellulose bactérienne pour applications médicales
- Matériaux optiques multifonctionnels (diodes électroluminescentes organiques)
- Production de couches minces
Mario Méthot, Professeur associé, Biochimie, Microbiologie et Bio-informatique
- Biophysique des membranes
- Lipides membranaires
- Systèmes membranaires modèles
- Interactions protéines-membrane et biophotonique
- Système visuel; cycle des rétinoïdes
- Spectroscopie de fluorescence et infrarouge
- Caractérisation des bactériophages; approche intégrative (combinant des données de génomique, transcriptomique, protéomique, et de biologie structurale) pour comprendre les interactions entre les phages et les bactéries
- Développement de nouveaux outils pour éliminer les bactériophages dans les fermentations laitières et également pour optimiser leur utilisation comme antibactériens dans divers secteurs industriels et de santé publique.
- Biologie moléculaire
- Production de vecteurs viraux
- Immunologie
- Virologie
- Mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans le dégénérescence neuronale
- Maladie de Parkinson et mécanismes compensatoires qui se mettent en place et qui sont à l’origine des dyskinésies induites par la Levodopa, principal traitement pharmacologique de la maladie de Parkinson.
- Combinaison d’études neuromorphologiques, neurochimiques, électrophysiologiques et biophotoniques pour comprendre l’implication du réarrangement de la microcircuiterie neuronale dans l’expression des symptômes moteurs de la maladie de Parkinson.
- Science et la technologie des lasers
- Optique non-linéaire
- Développement de lasers femtoseconde et imagerie de haute résolution temporelle et spatiale avec ces lasers, afin d’améliorer la limite de résolution de la microscopie conventionnelle
- Application à la visualisation de sous-structures cellulaires
- Étude de la transmission de signaux affectifs entre divers noyaux cérébraux du système limbique
- Approches optogénétiques pour la manipulation de voies neuronales ex vivo et in vivo
- Mesures de photométrie de fibre optique pour mesurer l’activité de voies neuronales chez les souris libres de mouvements
- Mesures électrophysiologiques de la transmission synaptique sur tranches de cerveaux
- Étude de la biophysique du moteur flagellaire bactérien
- Utilisation des technologies optiques de pointe comme l’ablation par impulsions laser ultra-brèves et le marquage spécifique de structures submicrométriques (avec des nanoparticules fluorescentes) pour visualiser leur rotation
- Chimie des matériaux
- Modification des surfaces; synthèse et caractérisation de nanoparticules luminescentes
- Organisation de polymères aux interfaces; organisation de nanoparticules aux interfaces
Photobiologie cutanée
- Influence du derme sur l’efficacité de la réparation des dommages mutagènes UV-induits à l’épiderme
- Effet d’une irradiation chronique aux rayons UVB sur la réponse cellulaire au stress génotoxique
- La nécroptose comme nouvelle voie de mort cellulaire programmée UV-induite
- Implication des UVA seuls et en synergie avec les hydrocarbures polycycliques aromatiques (PAH) contenus dans la fumée de cigarette dans le photo-vieillissement cutané
Photobiologie oculaire
- Toxicité des rayons UVA sur la cornée, implication de l’oxydation UV-induite
- Implication des dysfonctions mitochondriales dans la dystrophie endothéliale cornéenne de Fuchs
- Implication de la lumière bleue seule ou en synergie avec la lipofuscine et/ou les PAH sur la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA)
- Étude des mécanismes moléculaires et cellulaires de migration et maturation des neurones nouvellement générés dans le cerveau adulte
- Combinaison d’études moléculaires, neuroanatomiques, électrophysiologiques et biophotoniques pour comprendre comment des cellules souches neuronales produisent de véritables neurones et comment ces derniers sont acheminés jusqu’à leur lieu d’action et intégrés dans les réseaux de neurones.
- Utilisation de différentes techniques spectroscopiques et de microscopie pour comprendre comment l’organisation et l’orientation de molécules jouent un rôle important dans différentes étapes du mécanisme de l’excitation visuelle, incluant à la fois l’absorption de la lumière, le cycle des rétinoïdes, la phagocytose des photorécepteurs ainsi que l’implication d’autres types de cellules dans ces processus complexes
- Développement de nouvelles techniques de conception, d’assemblage et de métrologie optiques permettant une augmentation de la résolution (sous la limite de diffraction) et des fonctionnalités en utilisant des composants optiques complexes, comme des microlentilles, des optiques actives et des masques.
- Métrologie et calibrage de caméra haute résolution
- Développement de nouveaux systèmes d’éclairage actifs à l’aide de DEL, notamment pour des applications en neurophotonique
- Plasticité synaptique au sein des divers types de neurones du système nerveux central
- Intégration dendritique dans les neurones inhibiteurs GABAergiques
- Mécanismes cellulaires et moléculaires, régulation et signification fonctionnelle de la signalisation calcique aux synapses excitatrices des neurones
- Utilisation d’une combinaison de techniques de microscopie biphotonique, d’électrophysiologie de type «patch clamp», de pharmacologie et d’approches moléculaires, pour l’étude de l’organisation dynamique et fonctionnelle de la signalisation dendritique essentielle à l’apprentissage, à la mémoire et à d’autres fonctions cognitives supérieures.
- Développement de composants à base de fibres optiques, notamment de lasers à fibre visibles et infrarouge
- Applications biomédicales de ces composants
- Développement de micro-sondes pour l’enregistrement de signaux électrophysiologiques ainsi que la mise au point de sources à large bande et à courte longueur d’onde pour l’imagerie cellulaire
- Étude des lacs, des rivières et des océans côtiers, en mettant l’accent sur les écosystèmes des hautes latitudes
- Intérêt particulier à la diversité de la vie aquatique à la base des réseaux trophiques et à la manière dont les écosystèmes aquatiques réagissent aux changements environnementaux
- Études en laboratoire et sur le terrain sur:
- Écologie, diversité et physiologie des cyanobactéries
- Lumière sous-marine, effets UV et photosynthèse
- Biogéochimie et photochimie aquatiques
- Écologie trophique des rivières, lacs et étangs
- Biodiversité microbienne et fonction
- Impacts du changement climatique
- Chimie organique bio-organique et supramoléculaire
- Isolement, identification et synthèse de produits naturels issus de la nordicité
- Chimie verte biomimétique
- Canaux ioniques et transport membranaire