Résumés des projets financés dans le cadre du concours 2020 du volet Transformation

Au terme d’un processus d’évaluation à plusieurs étapes hautement compétitif, les sept projets de recherche de grande envergure suivants ont reçu du financement dans le cadre du concours inaugural 2020 du volet Transformation du fonds Nouvelles frontières en recherche. Ces projets canadiens, transformateurs et de calibre mondial menés par des équipes de recherche diversifiées, interdisciplinaires et internationales recevront, à partir de l’exercice 2021-2022, la somme de 144 millions de dollars sur six ans afin de susciter des changements réels et durables dans leur domaine.

BIOSCAN: Tracing the Patterns of Life on a Changing Planet

Chercheur principal désigné : Paul Hebert, University of Guelph, Guelph (Ontario) | Financement total : 24 millions de dollars

Partout sur la planète, les changements climatiques modifient les écosystèmes. Il devient donc urgent de surveiller leurs effets sur la biosphère terrestre, qui compte plus de 10 millions d’espèces. L’enjeu est critique, la planète s’exposant à une possible extinction de masse qui entraînerait la disparition d’un huitième de toutes les espèces d’ici 2100. Jusqu’à présent, il n’était pas envisageable de déployer un système de bio-observation mondial mais, grâce à la capacité des séquenceurs d’ADN à distinguer les espèces par la lecture de courts segments d’ADN, une solution a émergé. Cette nouvelle approche est en train de révolutionner notre compréhension de la biodiversité.

Les travaux de l’équipe de BIOSCAN nous feront faire un énorme pas en avant dans la lutte contre la crise imminente d’extinction des espèces. Durant le projet de BIOSCAN, un système de biosurveillance mondial sera activé grâce à la collaboration de spécialistes de divers horizons, à la modélisation écologique et à la métagénomique, à la vision artificielle et à l’apprentissage machine. S’appuyant sur des avancées technologiques mises au point par le consortium International Barcode of Life (iBOL) mené par des Canadiens et le Centre for Biodiversity Genomics de Guelph, l’équipe créera une infrastructure de base qui sera mise en commun à l’échelle mondiale. L’équipe multidisciplinaire de BIOSCAN analysera la diversité des séquences dans des régions génétiques données (code-barres génétique) dans le but de bâtir un système permettant à quiconque d’identifier n’importe quelle espèce. Son travail permettra aux scientifiques en biodiversité de quantifier la diversité des espèces et de suivre leur répartition ainsi que d’étudier les interactions entre les espèces avec une portée et une précision inégalées. Cette innovation permettra des avancées énormes en science de la biodiversité et pourra être adoptée par des organismes nationaux et internationaux travaillant en gestion de la biodiversité et en durabilité de l’environnement.

Ărramăt: Biodiversity Conservation and the Health and Well-Being of Indigenous Peoples

Chercheure principale désignée : Brenda Parlee, University of Alberta, Edmonton (Alberta) | Financement total : 24 millions de dollars

Les Autochtones représentent moins de 5 p. 100 de la population mondiale, mais 80 p. 100 de la biodiversité terrestre se trouvent sur des territoires autochtones. Des menaces comme les changements climatiques, la destruction des habitats et l’extraction de ressources planent sur la biodiversité comme jamais auparavant. Les pertes qui en résultent ont des répercussions considérables sur la santé humaine.

Les peuples autochtones ont une vision holistique de la protection de la biodiversité et de la santé. « Ărramăt », en tamasheq, décrit l’étroite interrelation entre les personnes, les animaux et la nature; c’est un concept qui symbolise cette approche holistique. Ce nouveau projet de recherche soutiendra les Autochtones dans l’application de leurs connaissances au bénéfice du Canada et du reste du monde. Il regroupera plus de 100 leaders autochtones, des gouvernements ainsi que des organismes et des chercheurs universitaires représentant un vaste éventail de cultures et d’écosystèmes. Travaillant dans plus de 24 pays et parlant plus de 30 langues, les membres de l’équipe produiront des données et proposeront des solutions pour favoriser une protection de la biodiversité qui contribue à la santé et au bien-être. Ce projet, qui explorera des questions comme la sécurité alimentaire, la gestion des interactions humains—animaux sauvages et la décolonisation de la science, soutiendra les leaders autochtones cherchant à susciter des changements transformateurs sur les scènes locale et mondiale.

Mend the Gap: A Transformative Biomaterials Platform for Spinal Cord Repair

Chercheur principal désigné : John Madden, University of British Columbia, Vancouver (Colombie-Britannique) | Financement total : 24 millions de dollars

Dans le monde, plus de 27 millions de personnes vivent avec un traumatisme médullaire et à ce nombre s’ajoutent 930 000 nouveaux cas chaque année. Le traumatisme médullaire est un trouble invalidant caractérisé par la paralysie et la perte de contrôle de nombreuses fonctions corporelles qui entraîne des problèmes de santé physiques et psychologiques, une diminution de la qualité de vie et, souvent, de l’espérance de vie. La représentation des personnes atteintes d’une lésion médullaire est disproportionnée dans les pays en développement, chez les minorités visibles des pays développés et les Premières Nations du Canada de même que chez les jeunes en général. On estime qu’il faut compter entre trois et six millions de dollars canadiens pour soigner une personne atteinte pendant toute sa vie. Malgré des décennies d’avancées scientifiques, le défi demeure : les neurones de la moelle spinale ne se régénèrent généralement pas, ou pas suffisamment pour se reconnecter en comblant un vide souvent supérieur à 20 mm. Bien que la colonne vertébrale puisse être stabilisée chirurgicalement et que la réadaptation puisse entraîner une amélioration dans le cas d’une lésion médullaire incomplète, il n’existe pas de traitement pour la moelle spinale permettant de rétablir les fonctions motrices ou autres. Il est devenu clair que c’est en combinant plus d’un traitement que nous devrons nous attaquer au problème multifactoriel de la régénérescence de la fibre nerveuse dans la moelle spinale.

L’équipe multidisciplinaire de scientifiques et d’ingénieurs canadiens et étrangers mettra au point des traitements efficaces et minimalement effractifs pour le traitement du traumatisme médullaire. Une intervention robotique de visionique minimalement effractive permettra d’injecter un biomatériau gélifié et de minuscules tiges alignées qui serviront à guider la régénérescence de la fibre nerveuse vers le site de la lésion, ce qui facilitera l’administration de médicaments pour favoriser la repousse des nerfs. Par ses travaux, l’équipe élaborera de nouvelles méthodes et techniques, enrichira les connaissances et mettra à l’essai des traitements pour les lésions médullaires aux phases précliniques en vue de préparer le lancement d’essais chez l’humain. Cette approche transformatrice, une première mondiale, consistera à relever un défi de taille : réparer des lésions à la moelle spinale en apprenant comment « combler le vide ».

Inclusive Design for Employment Access (IDEA): A Social Innovation Laboratory

Chercheur principal désigné : Emile Tompa, McMaster University, Hamilton, Ontario | Financement total : 9 038 977 $

Des personnes de talent sont fréquemment victimes d’iniquités en matière de carrière, d’emploi et de travail parce qu’elles sont perçues comme « différentes ». C’est une situation dans laquelle se retrouvent souvent les 20 p. 100 de Canadiens qui ont un handicap. Les défis sont encore plus grands pour les personnes handicapées qui, à cause de leur appartenance à d’autres groupes marginalisés, font face à des obstacles supplémentaires en raison de leur genre, de leur orientation sexuelle ou de leur identité raciale. Les perspectives d’emploi limitées sont un problème social considérable. Nombreuses sont les personnes handicapées qui n’arrivent pas à entrer sur le marché du travail ou qui restent coincées au bas de l’échelle, dans des situations d’emploi précaires, et gagnent moins que les personnes sans handicap. Les taux d’emploi inférieurs chez les personnes handicapées augmentent leur dépendance aux prestations d’invalidité, dont l’administration est coûteuse pour les gouvernements et d’autres entités. Une étude financée par Emploi et Développement social Canada a révélé qu’en 2017, le coût de l’exclusion des personnes handicapées de la société canadienne était évalué à 338 milliards de dollars canadiens, ou 17,6 p. 100 du produit intérieur brut (PIB). Pour ce qui est des pertes liées uniquement à l’emploi, elles ont été estimées à 3,2 p. 100 du PIB (62 milliards de dollars canadiens).

L’équipe de recherche veut s’attaquer aux lacunes en matière d’emploi au Canada en repensant les milieux de travail inclusifs. Leur démarche passera par le renforcement des capacités liées à la demande, ce qui comprend notamment une amélioration du soutien aux employeurs, un enrichissement des connaissances sur les bonnes pratiques de gestion du handicap, une optimisation des services de soutien en emploi, un appui à la collaboration patronale-syndicale et une augmentation du mentorat par les pairs. Comme résultats, on s’attend à une main-d’œuvre plus forte et plus diversifiée au pays de même qu’à des retombées économiques, sociales et en santé pour les personnes handicapées et la société dans son ensemble.

Repurposing Marine By-Products or Raw Materials for the Development and Production of Functional Foods and Bioactives to Improve Human Health and Coastal Community Sustainability

Chercheur principal désigné : Raymond Thomas, Memorial University, St. John’s (Terre-Neuve-et-Labrador) | Financement total : 14 961 023 $

Partout dans le monde, l’environnement des communautés de pêche se transforme et les expose à de nouveaux défis. Les prises se font plus rares et les quotas diminuent dans l’industrie. La recherche indique qu’un certain nombre de facteurs contribuent à ces changements, notamment des règles gouvernementales plus strictes sur les quotas de poissons et de fruits de mer, la densité de la pêche et les changements climatiques. À l’heure actuelle, les restes inutilisés d’espèces comme les poissons à nageoires, les crabes, les moules, les crevettes et les algues sont envoyés dans des décharges ou rejetés à la mer. Les enjeux économiques auxquels est exposé le secteur ont maintenant une incidence sur les communautés côtières rurales dont la survie dépend de la pêche.

Dans le cadre de ce projet novateur, l’équipe transformera les matières brutes et les déchets marins. Elle collaborera avec des communautés côtières et autochtones pour mettre au point des procédés écologiques permettant d’extraire de ces déchets des matières à convertir en substances utiles entrant dans la fabrication de produits pharmaceutiques, d’aliments fonctionnels et de matériaux. Ces activités créeront de nouvelles occasions d’affaires et sources de revenus pour les petites et moyennes entreprises de Terre-Neuve-et-Labrador, et l’initiative deviendra un modèle à suivre pour d’autres communautés côtières dans le monde. L’une des principales retombées du projet sera la formation de personnel hautement qualifié, notamment des étudiants autochtones, des boursiers postdoctoraux et des étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs, hommes et femmes, qui acquerront de nouvelles compétences en intégration de l’entrepreneuriat durable en région côtière et de la recherche océanique et pourront favoriser le développement des entreprises dans les communautés côtières rurales.

Protection of Metallic Surfaces from Bulk to Nano through Molecular-Level Innovation

Chercheure principale désignée : Cathleen Crudden, Queen’s University, Kingston (Ontario) | Financement total : 24 millions de dollars

Les métaux sont omniprésents; ils sont dans nos voitures, nos ponts, nos avions et nos câbles électriques, ainsi que dans nos téléphones cellulaires et nos ordinateurs portables. Au fil du temps, les composantes structurelles et fonctionnelles des surfaces métalliques rouillent et s’usent, ce qui alimente une industrie des déchets d’une valeur de un milliard de dollars. Les méthodes actuelles de protection des surfaces métalliques, comme la prévention de la corrosion et de la migration métallurgique et la création de nouveaux métaux et de nouvelles nanoparticules métalliques protégées par des molécules soufrées, sont toutes associées à des problèmes particuliers. Par exemple, si les nanoparticules métalliques sont au premier plan des avancées en médecine de précision, elles s’appuient sur une technologie datant des années 1980 que l’on sait sensible à la dégradation thermique, par oxydation et in vivo. Résultat : il s’agit de l’une des principales limites des applications cliniques de la médecine recourant aux nanoparticules de métal.

L’équipe internationale de chercheurs cherche à proposer une nouvelle méthode de protection des surfaces métalliques en créant des revêtements carbone-métal dont la solidité et la résistance à l’oxydation seraient inégalées. Sa technologie unique soutiendra l’industrie manufacturière et les secteurs de l’automobile, de l’aérospatiale et du transport, en plus de stimuler de nouveaux marchés comme ceux de l’énergie verte, de la microélectronique et du traitement de précision des cancers par la nanomédecine. Grâce à une approche complètement inédite des revêtements de protection, le Canada se positionnera comme chef de file de l’industrie du revêtement protecteur, qui emploie actuellement 211 000 Canadiennes et Canadiens et dont les retombées économiques s’élèvent à 31 milliards de dollars canadiens par année.

The Next Frontier in Transplantation: Ex Vivo Strategies to Repair and Rebuild Organs

Nominated principal investigator: Shaf Keshavjee, Réseau universitaire de santé, University of Toronto, Toronto (Ontario) | Financement total : 24 millions de dollars

À l’heure actuelle, environ 4 500 Canadiennes et Canadiens et plus de 113 000 Américaines et Américains attendent une greffe d’organe. Comme les besoins dépassent la disponibilité, plus de 20 patients meurent chaque jour parce qu’ils n’ont pu recevoir une greffe à temps. Le Réseau universitaire de santé de Toronto est un chef de file dans le domaine : il a permis de sauver plus de 700 vies grâce à des greffes en 2019 – le nombre le plus élevé en Amérique du Nord. La percée la plus spectaculaire de l’équipe du Réseau a été la mise au point du système torontois de perfusion ex vivo des poumons. Ce système emploie des appareils spécialisés pour conserver et traiter les poumons du donneur à l’extérieur du corps juste avant la greffe, ce qui permet à l’organe de rester à température corporelle pendant que les cliniciens évaluent avec soin sa fonction physiologique et sa compatibilité avec le receveur. Au sein du Réseau, le système a fait doubler le nombre de greffes réalisées chaque année (plus de 200 par année), ce qui a poussé des centres de greffe du monde entier à l’adopter. Le Réseau universitaire de santé dirige aussi la mise au point de systèmes de perfusion ex vivo d’autres organes comme le foie, les reins, le pancréas et le cœur.

Durant ce projet, l’équipe de greffe multiorganes du Réseau optimisera les organes des donneurs au moyen des plateformes du système de perfusion ex vivo – une approche de calibre mondial qui révolutionnera le domaine de la greffe d’organes. Les trois sobjectifs du projet sont les suivants :

1. étudier la mise au point de plateformes perfectionnées pour le système de perfusion ex vivo qui permettront une préservation des organes pendant plusieurs jours;
2. améliorer la tolérance des organes chez le receveur de la greffe;
3. s’appuyer sur le système de perfusion ex vivo pour créer des organes sur mesure adaptés au receveur; une façon d’amener la médecine de précision au chevet du patient.

Cela contribuera à éliminer les listes d’attente et à assurer la disponibilité des organes pour toutes les personnes qui en ont besoin et permettra de greffer des organes durables qui survivront au receveur – une réelle transformation de cette branche de la médecine.