Unités de recherche et de création

La topologie en basses dimensions est le sous-domaine des mathématiques qui étudie la forme et la géométrie des objets en quatre dimensions ou moins. Bien que les variétés de toutes dimensions soient fondamentales pour les mathématiques et apparaissent naturellement en physique et dans d’autres disciplines, la compréhension des variétés de dimensions trois et quatre est une source importante de problèmes dans les mathématiques modernes. Premièrement, comme on vit dans un monde de basses dimensions, il est naturel que l’on considère les exemples et les phénomènes dans ces dimensions. Deuxièmement, et de manière plus abstraite, les dimensions trois et quatre présentent des difficultés uniques en comparaison avec les dimensions supérieures. Par exemple, si les variétés de dimension cinq les plus simples ont été classifiées dans les années 1960, la classification correspondante pour les variétés de dimension trois n’a été réalisée qu’au milieu des années 2000 avec la résolution de la conjecture de Poincaré, et le cas des variétés de dimension quatre reste un problème ouvert à ce jour.

Un tiers des personnes âgées développeront des incapacités. L’inactivité physique et la perte de fonction musculaire comptent parmi les principales causes des incapacités. Elles sont interreliées et accélèrent la perte d’autonomie. Malgré les avancées médicales, aucun traitement n’existe pour prévenir le déclin musculaire qui, lorsqu’il atteint un certain seuil clinique, mène à la sarcopénie. L’étiologie de cette maladie chronique est encore mal comprise. Même si l’OMS considère l’exercice comme le meilleur médicament pour bien vieillir, cette habitude est peu intégrée par les personnes et dans les soins. Cette chaire vise à élucider les processus physiologiques de la perte musculaire (âge versus sédentarité) et à mettre en place des solutions non pharmacologiques, pragmatiques et adaptées (prescriptions d’exercice) pour permettre le bien vieillir de la population.

Dans le génome eucaryote, la fonction de l’ADN non codant reste essentiellement méconnue, mais nous savons qu’il fait partie intégrante de la fonction cellulaire et de la régulation des gènes. En effet, l’expression des gènes est régulée notamment par des éléments cis-régulateurs, des éléments transposables et des ARN non codants. La caractérisation de ces éléments fonctionnels et de leur évolution, en particulier dans les génomes de plantes, représente un défi majeur qui doit être exploré puisque la plupart des variants génétiques associés à des traits importants et complexes se situent dans l’ADN non codant. La titulaire de la Chaire analyse la fonction et l’évolution des éléments d’ADN non codant en utilisant les plantes (riz, soja) comme modèles d’étude. Les percées issues des travaux de cette chaire de recherche permettront de mieux comprendre les types d’éléments non codants fondamentaux des espèces végétales d’intérêt économique. Elles permettront d’ouvrir de nouveaux créneaux de recherche et de produire des informations clés qui auront un impact sur les stratégies d’intervention de sélection végétale traditionnelle et synthétique pour améliorer des caractéristiques importantes des plantes, telles que la résistance accrue aux stress environnementaux.

Les maladies vasculaires de l’oeil figurent parmi les causes les plus courantes de perte de vision dans le monde industrialisé, et elles représentent une charge financière importante pour les systèmes de soins de santé. De nouvelles preuves sont apparues récemment indiquant que le vieillissement prématuré constitue une nouvelle cible potentielle pour les médicaments lorsqu’il s’agit de traiter les maladies causant la cécité, comme le glaucome et les rétinopathies.

Malika Oubaha, titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur la sénescence et le développement vasculaire, s’efforce de décoder les mécanismes cellulaires et moléculaires du vieillissement prématuré quant à leur lien avec la régulation de la plasticité des cellules vasculaires. Mme Oubaha et son équipe de recherche mettent au point des thérapies visant à contrôler le dysfonctionnement vasculaire aux premiers stades des maladies oculaires. Ultimement, ils espèrent contribuer à améliorer considérablement la vision à court et à long terme de millions de personnes.

Les phénomènes météorologiques hivernaux extrêmes sont souvent accompagnés de températures autour de 0°C ainsi que de différents types de précipitations – pluie verglaçante, grésil, neige mouillée –, lesquels varient en intensité et en durée. Parce que ces types de précipitations peuvent avoir des conséquences catastrophiques, il est essentiel d’en comprendre les principes fondamentaux afin de mieux anticiper leur évolution et leur récurrence, en lien avec les changements climatiques. Dans le cadre de ses travaux, Julie Thériault utilisera des outils numériques de pointe permettant d’obtenir des mesures météorologiques uniques.

L’objectif de cette chaire est d’examiner la diversité, l’écologie et le fonctionnement biogéochimique des communautés microbiennes dans les écosystèmes d’aquifères se trouvant dans la subsurface terrestre. Les recherches seront basées sur des méthodes moléculaires (génomique et métagénomique) et des méthodes de cultures microbiennes. Elles permettront une analyse intégrative et à large échelle des communautés microbiennes dans les écosystèmes d’aquifères, élargissant ainsi notre compréhension des structures et métabolismes microbiens dans les habitats souterrains. Cassandre Lazar cherchera aussi à établir les liens entre les communautés microbiennes des habitats aquatiques de la surface et ceux de la subsurface. Son programme de recherche permettra de mieux comprendre la façon dont les communautés souterraines répondent aux fluctuations des conditions environnementales survenant dans les habitats de la surface terrestre.

L’explosion récente de la quantité et diversité des données disponibles, souvent appelées données massives, et leurs analyses sont porteuses de nombreuses promesses en termes d’avantages sociétaux, mais soulèvent de graves problèmes parmi lesquels la protection de la vie privée est centrale. La chaire s’intéresse à quantifier ces risques pour la protection de la vie privée ainsi qu’à concevoir de nouveaux mécanismes de protection pour les limiter. De plus, la vie privée n’étant qu’un côté de la médaille, d’autres enjeux éthiques associés à l’analyse des données massives sont étudiés dans le cadre de la chaire, tels que l’équité et l’explicabilité des modèles tirés de ces données, ainsi que les tensions et convergences entre ces différents enjeux.

Le professeur du Département de chimie Steve Bourgault, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en chimie des nano-assemblages biologiques, étudie les mécanismes de formation des fibres amyloïdes afin de manipuler leur auto-assemblage et de concevoir des architectures supramoléculaires protéiques. En combinant des approches chimiques, biophysiques et biologiques, le chercheur tente de développer de nouvelles structures amyloïdes pour des applications en nanomédicine, incluant le développement de vaccins et de biomatrices fonctionnelles.

Son programme de recherche, intitulé «Functionnal Electroactive 2D-Materials for Bio and Chemical Sensing», s’intéresse principalement à la synthèse, à la caractérisation et à l’application des nouveaux matériaux 2D, incluant le graphène, dont il est l’un des spécialistes mondiaux. Les progrès spectaculaires réalisés en matière de contrôle des propriétés électroniques de ces nanomatériaux 2D conduira à des applications variées, à la fois dans le domaine de l’optique, de l’électronique et des capteurs chimiques et biologiques. Cela représente une occasion unique pour renforcer la position du Canada dans la synthèse des nouvelles générations de matériaux 2D électroactifs et de leurs applications.

Son programme de recherche s’intitule «The role of regulatory T cells in HIV infection and musocal immunity». Près de 35 millions de personnes vivent avec le VIH dans le monde, dont 70 000 au Canada. Même si la thérapie antirétrovirale a globalement amélioré la santé et la défense immunitaire des personnes vivant avec le VIH, la fonction des cellules immunitaires qui contrôlent la multiplication du virus demeure altérée. Ainsi, le vieillissement précoce, dû à l’inflammation chronique, continue d’affliger les personnes affectées par le VIH. Le programme de recherche de Mohammad-Ali Jenabian porte sur la plasticité et la fonction des cellules T régulatrices (Tregs) – une sous-population de lymphocytes T CD4 qui ont des propriétés immunosuppressives – ainsi que sur les mécanismes de l’immunité mucosale. Il vise à comprendre le rôle des Tregs dans la progression de la maladie et dans le vieillissement précoce et à concevoir de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Les biologistes reconnaissent  que l’évolution ne crée pas un seul phénotype parfait de mâle ou de femelle au sein d’une espèce. En fait, de nombreuses espèces animales présentent souvent chez des individus d’un même sexe des variations liées à la morphologie et au comportement reproducteur. Nous posons comme hypothèse de travail que de tels phénotypes alternatifs de reproduction pourraient jouer un rôle fondamental dans la création de la biodiversité en favorisant la spéciation. Toutefois, notre connaissance sur la manière dont les phénotypes alternatives de reproduction sont exprimés et maintenus dans la nature est étonnamment limitée. Notre  programme de recherche vise à mieux comprendre non seulement  l’aspect biologique du phénotype alternatif mais également leur rôle dans le contexte plus large  de l’évolution de la spéciation et de la biodiversité qui y est générée.

La Chaire de recherche du Canada en  algèbre, combinatoire et informatique mathématique se base sur la recherche en combinatoire, cette branche des mathématiques qui étudie les structures discrètes. Elle s’étend des mathématiques pures, comme l’algèbre non commutative, l’arithmétique et la combinatoire algébrique, jusqu’à des domaines plus appliqués comme l’informatique théorique, la combinatoire des mots, la théorie des langages, des automates et des codes, la physique théorique et statistique. La Chaire est associée au LaCIM (Laboratoire de combinatoire et d’Informatique mathématique), au département de mathématiques de l’UQAM, ainsi qu’au CIRGET (Centre Interuniversitaire de recherches en géométrie et en topologie). Ces recherches en mathématiques pures auront des incidences notables sur des domaines d’application vitaux, comme l’algorithmique, la cryptographie, les télécommunications, la mécanique statistique, la chimie combinatoire, la bio-informatique et la génomique.