Photo par Youcef Bioud

Voici un champ de blé sans gluten… En fait, ces faisceaux de tiges qui se pressent les unes contre les autres sont des nanofils de phosphure d'indium. La procédure pour les obtenir est assez simple. On fait baigner le matériau dans une solution d'acide fluorhydrique, où passe un courant électrique, et les filaments se forment tout naturellement. La structure tridimensionnelle qui en résulte intéresse tout particulièrement l'industrie des cellules photovoltaïques, car la surface de captation des photons émis par le Soleil s'en trouve augmentée. De fait, la lumière peut être absorbée aussi bien en surface que dans l'épaisseur du matériau. Une manière encore plus efficace de moissonner l'énergie solaire.  Diamètre d'un filament : entre 20 et 200 nanomètres. Fabrication par gravure électrochimique et observation par microscope électronique à balayage.

Prix du jury

Photo par Chérif Matta

Le biochimiste averti reconnaîtra, au premier coup d'œil, le couple de bases nucléiques guanine-cytosine. Cette configuration moléculaire, bien que familière, représente toutefois une première. Car, sur cette image, les liaisons entre les noyaux des atomes n'ont pas été dessinées : elles ont été calculées de manière quantique. En effet, nous avons sous les yeux une carte topographique de la densité électronique de chacun des atomes qui partitionnent le territoire. Cette densité est illustrée par les petites lignes qui convergent vers les noyaux. Et c'est l'interaction de ces champs de potentialité qui fait émerger les « chemins de liaisons » optimaux de densité électronique reliant, entre eux, les atomes.- Image générée par ordinateur des « chemins de liaisons » d'après la théorie du chimiste théoricien canadien Richard Bader (1931-2012).

Prix du jury

Photo par Émilie Peco

Nous voici au cœur du système nerveux d'une larve de drosophile, qui fonctionne selon les mêmes principes de base que celui des mammifères (dont l'humain). On y distingue trois couples d'astrocytes (en blanc) délicatement enroulés autour des voies neuronales longitudinales (en bleu). D'autres astrocytes sont présents, mais n'ont pas été révélés par le marquage. Ces cellules gliales aux ramifications complexes sont essentielles au fonctionnement du système nerveux central, mais de nombreux rôles restent encore à découvrir. Cependant, il apparaît clairement que les astrocytes ne se distribuent pas au hasard : ils couvrent systématiquement les mêmes territoires neuraux. Reste à comprendre les mécanismes qui leur montrent le chemin.

Prix du jury

Photo par François Rheault

Nous avons tous une vague idée de la matière grise : ces replis à la surface du cerveau. Mais la matière blanche qui se cache en dessous est moins familière. Elle se compose d'une multitude de réseaux de câblages faits d'axones, qui sont les prolongements des neurones. Ces câbles sont recouverts de myéline, une substance blanche facilitant la circulation de l'information électrochimique. D'un cerveau à l'autre, ces réseaux d'axones présentent tous la même organisation, bien qu'ils aient chacun leurs caractères distinctifs. Grâce à l'imagerie médicale, et de puissants logiciels, on peut procéder à la dissection virtuelle d'un cerveau pour ne laisser apparaître que ses principales autoroutes nerveuses.

Prix du public

Photo par Ehsan Rezabeigi

Utiliser des implants en métal pour remplacer un morceau d’os endommagé à la suite d’une maladie ou d’un accident peut engendrer des complications sérieuses, y compris l’infection et le rejet des implants par l’organisme. Un stagiaire postdoctoral à l’Université Concordia effectue de la recherche pour trouver une meilleure solution : un implant léger en mousse de polymère et de verre qui aide à la guérison et à la régénération du tissu osseux. Les structures florales illustrées dans l’image sont composées d’un plastique (acide polylactique ou PLA) non toxique et biodégradable qui pousse à la surface d’une infime particule de bioverre d’un diamètre 10 fois inférieur à celui d’un cheveu humain. Les pétales de ces structures florales permettent à des milliers de cellules osseuses de se répliquer, tandis que la particule de bioverre, à mesure qu’elle se décompose, nourrit ces cellules osseuses d’éléments essentiels tels que le calcium et le silicium. Cet implant, qui finit par se résorber dans le corps et être remplacé par du tissu osseux naturel, permet donc d’améliorer et d’accélérer le processus de guérison des os fracturés.

Prix du jury

Prix du public

Photo par Kate Donaleshen et James Robinson

Une petite guêpe parasite (Megastigmus spermotrophus) est un des nombreux insectes ravageurs qui s’attaquent au sapin de douglas, moteur économique majeur dans l’ouest du Canada. La femelle dépose ses oeufs dans les graines de l’arbre, où les larves éclosent pour ensuite se nourrir de leur contenu et les détruire par le fait même. Étant donné que les arbres ne présentent aucun signe de dégâts jusqu’à ce que les M. spermotrophus adultes émergent des graines (ce qui peut prendre jusqu’à cinq ans), les chercheurs examinent les graines aux rayons X pour détecter celles qui sont infectées. Ils utilisent ces images pour étudier la taille des graines, leur emplacement dans le cône et d’autres caractéristiques qui poussent ces insectes parasites à choisir certaines graines plutôt que d’autres. Cette image montre que quelques cônes de sapin de douglas peuvent abriter un nombre élevé de larves de M. spermotrophus, mais aussi comporter des graines vides et d’autres contenant des embryons végétaux en développement. L’étude montre les effets directs de ces parasites sur la santé des arbres, renseignements qui seront utiles pour les pratiques de gestion des forêts.

Prix du jury

Photo par Simon Octavio Valdez Juarez

La fauvette jaune illustrée dans cette photo excelle dans les vols long-courriers. En effet, la bague de repérage de couleur sur sa patte témoigne de l’endurance remarquable de cette espèce d’oiseau migrateur. J’ai bagué cette fauvette en janvier 2012 près d’un arbre situé entre deux champs de piment du Chili dans l’État du Jalisco, au Mexique, où elle chassait des araignées et des chenilles (comme dans l’image). En avril, elle a entrepris sa migration vers le nord et j’ai perdu sa trace, mais l’année suivante, elle était de retour dans le même arbre. L’analyse de ses plumes indiquait que son lieu de nidification se situe au Yukon ou dans les Territoires du Nord-Ouest (Canada). Cette photo date de 2015, ce qui signifie que ce petit oiseau de 9 grammes a migré du Canada au Mexique au moins quatre fois, soit une distance impressionnante de 30 000 kilomètres. Cet oiseau est l’une des 200 fauvettes jaunes qui font l’objet d’une étude visant à découvrir les effets de l’agriculture sur l’écologie et la survie des oiseaux migrateurs.

Prix du jury

Photo par Mélanie Aubin et Valérie Lecomte

Ces silhouettes fantomatiques sont des vestiges de microalgues, les diatomées. Le spécimen en bleu, de type Pleurosigma sp., est rarement observé en entier dans les échantillons de sédiments provenant des lacs du Nord québécois. D'une remarquable symétrie, cette microstructure est en fait le squelette externe de l'organisme, composé de silice. Les diatomées sont présentes dans presque tous les milieux aquatiques, et se retrouvent donc systématiquement dans les analyses sédimentaires. Pour réaliser cet examen, une fois séchés et tamisés, les sédiments sont saupoudrés sur un ruban adhésif de carbone afin d'être scrutés au microscope électronique. L'analyse permet, entre autres, d'étudier la répartition des métaux dans les sédiments de lacs.

Photo par François Chartier et Patrick Laprise

Nous sommes à l'intérieur de l'embryon d'une drosophile à quelques heures de l'éclosion sous la forme d'un petit ver microscopique. Le cas échéant, sa respiration serait assurée par tout un réseau de ramifications (en orangé). Ce sont des petits tubules remplis d'air qui acheminent l'oxygène partout dans le corps de la larve. Les chercheurs les étudient attentivement, car les mécanismes qui dictent les élongations et les bifurcations de ces tubules, chez la drosophile, se sont conservés dans l'évolution jusqu'à nous. Et leurs dysfonctionnements sont à l'origine de nombreuses pathologies chez l'humain. C'est dire que les mouches à fruits peuvent encore conduire à de fructueuses découvertes.

Photo par Dominique Claveau-Mallet

Ces sphères minuscules sont des scories, des roches artificielles issues des fonderies où se fait l'extraction du fer. Bonne nouvelle, elles pourraient bien sauver nos lacs des invasions de cyanobactéries, ces algues bleu-vert qui prolifèrent dès qu'augmentent les concentrations de phosphore. De fait, les résidus sidérurgiques que sont les scories contiennent de la chaux qui réagit avec le phosphore dissous dans l'eau. La réaction de précipitation produit alors des cristaux d'hydroxyapatite, la masse granuleuse apparaissant dans la partie supérieure de l'image. Les cristaux se fixant aux scories, ils y poursuivent leur croissance pour ainsi piéger plus de phosphore. Une idée astucieuse pour de l'eau cristalline….

Photo par Julie Constanzo, Martin Lepage, Benoit Paquette

Sur cette imagerie par résonance magnétique (IRM), on aperçoit le réseau sanguin d'un cerveau de rat, vu du dessus. La région plus dense, en haut à droite, initialement saine, a été ciblée par radiothérapie. Le but était de reproduire les effets secondaires de ce traitement. En effet, si cette technique d'irradiation entraîne la nécrose (mort) des tumeurs, elle endommage parfois les tissus cérébraux environnants. Dans une sorte de réaction de « panique », des vaisseaux sanguins se mettent alors à croître de façon anarchique. Grâce à la présente méthode d'utilisation innovante de l'IRM, il serait désormais possible pour les cliniciens de suivre efficacement l'évolution de ces changements vasculaires. Le cas échéant, les patients pourraient bénéficier de l'administration précoce de médicaments appropriés.

Photo par Julie Alix Denoncourt, Steve Charette, Richard Janvier

Le protozoaire Tetrahymena, dont on ne distingue qu'une fraction en bleu, est un organisme unicellulaire vivant en eau douce. Celui-ci revient d'une chasse aux bactéries (taches vertes) dont il se nourrit. Elles se retrouvent stockées dans une vacuole digestive en compagnie des défécations produites par d'autres protozoaires (en orangé). Une fois sa digestion terminée, le protozoaire compacte les résidus de son repas pour former des boules fécales plus massives (en rouge). Or, certaines bactéries, qui survivent à la digestion, peuvent s'y retrouver piégées. Une fois évacuée, la boule fécale leur offrira une bonne protection contre les aléas d'un environnement décidément hostile.

Photo par Yann Develle

Collée contre la paroi d'un tube à essai, on distingue l'extrémité de la moelle épinière d'une souris. Un arc lumineux, produit par une technique photographique appelé light painting, vient compléter cette représentation artistique du réflexe rotulien. C'est le fameux réflexe qui fait automatiquement lever la jambe lorsqu'on frappe le tendon situé sous la rotule. Ce stimulus, illustré par la ligne rose, est modulé au niveau de la moelle épinière, puis il est réacheminé en sens contraire par un motoneurone, ligne devenue violette, ce qui provoque la réaction musculaire. Les chercheurs étudient ce circuit nerveux en vue d'améliorer la récupération motrice des personnes victimes d'une lésion de la moelle épinière.

Photo par Weimeng Ding et Ariel Wilson

Voici un macrophage (en bleu), une cellule du système immunitaire, en train d'engloutir de minuscules pépites d'or (en jaune) sur la surface d'une rétine de rat (mauve). Depuis peu, ces nanoparticules d'or sont utilisées afin de cibler des cellules et d'y acheminer des médicaments de façon localisée. Toutefois, cette technique est peu utilisée dans l'œil, un organe complexe et fragile. C'est pourquoi l'observation de cet éboueur rétinien en pleine action, rarement capté à si petite échelle, représente un coup de chance inouï. Et c'est une indication rassurante que les nanoparticules d'or ne risquent pas de s'accumuler dans l'œil… puisque les macrophages sont là pour faire le ménage.

Photo par Pascal Dubé

Pour faciliter la navigation fluviale, on modélise les courants portés par les marées. Ici sont illustrées les prédictions numériques des courants du fleuve Saint-Laurent entre Québec et Rimouski. Chaque couleur correspond à une direction de courants : rouge vers le nord, bleu clair vers le sud, ou encore vert vers l'est. Plus la nuance tend vers le pâle, plus le courant est rapide. Le mince filet vert représente la rivière Saguenay, et l'on y voit l'intense activité au confluent (en blanc). Cette modélisation ne représente qu'un instant dans la vie du fleuve. En réalité, les courants virent sans cesse, et dans quelques heures, ce jet de peinture aura une allure complètement différente!

Photo par Maeva Giraudo,Magali Houde, Guillaume Cottin

Voici Daphnia, une espèce très commune de zooplancton d'eau douce. Elle possède un œil unique, et ses antennes lui servent principalement à nager et à se nourrir. Sous sa carapace transparente, on voit ses protéines d'hémoglobine (en orangé), transportant l'oxygène. Son alimentation riche en algues microscopiques donne cette couleur verte à son tube digestif. En dessous, on aperçoit quelques œufs, qu'elle a possiblement produits seule, en parthénogenèse. Il est essentiel d'étudier la daphnie et les effets des polluants sur sa reproduction et sa croissance, car elle est à la base de la chaîne alimentaire de milliers d'espèces. De fait, si elle venait à disparaître, c'est tout l'écosystème aquatique qui s'effondrerait.

Photo par Mathieu Lapointe

Quotidiennement, on dépose nos contenants de verre dans le bac vert. Or, à ce jour, il existe peu de manières originales de recycler le verre concassé. Toutefois, grâce à une astucieuse technique, il est appelé à connaître une seconde vie en contribuant au traitement des eaux usées. Plongés dans un bassin d'eau souillée, avec un polymère qui sert de liant, ces fragments de verre ont capturé leur lot de contaminants. Par un splendide hasard, ceux-ci ont pris la forme d'une fleur étincelante, qui telle une ancre descendra rapidement vers le fond du bassin de traitement. Cette prometteuse méthode de purification de l'eau est déjà aussi performante que l'utilisation traditionnelle du sable extrait des sols.

Photo par François-Joseph Lapointe

Nous avons devant les yeux un réseau social de bactéries. Pour obtenir cette image, le chercheur a serré la main de 1001 personnes croisées dans la rue. Il prélevait sur sa paume à intervalles réguliers une population microbienne de plus en plus diversifiée. Il a ensuite analysé l'ADN de ces communautés, avant de traduire les données dans un logiciel de visualisation, attribuant une couleur différente à chaque échantillon. Les « fils » relient les bactéries ayant une similarité génétique d'au moins 95%, jusqu'à former parfois de véritables pelotes! Contrairement aux idées reçues, la plupart des bactéries ont un rôle bénéfique pour notre corps, et ce genre d'expérience permet de mieux comprendre comment elles se comportent « en société ».

Photo par Andrée-Anne Marchand et Julie O'Shaughnessy

En vieillissant, certaines personnes développeront l'arthrose rachidienne, une forme de détérioration de la colonne vertébrale. Sur cette radiographie, deux vertèbres lombaires superposées présentent des zones de dégénérescence colorées en jaune et bleu. En vert, la zone de superposition de ces deux régions montre le rétrécissement du canal vertébral, ce qui compresse la moelle épinière. Appelée sténose centrale, cette condition entraîne une perte de mobilité chez les patients, en plus d'occasionner de vives douleurs. Bien que ce processus ne soit pas réversible, des entraînements spécifiques sont susceptibles d'améliorer leur qualité de vie, en attendant l'intervention chirurgicale.

Photo par Jolyane Meloche

Toutes nos cellules possèdent une kyrielle de petites organelles qui sont productrices d'énergie : les mitochondries (en orangé). Mais l'activité de ces minuscules centrales brûle à petit feu chacune de nos cellules. C'est une mort programmée, toute naturelle. Or, les cellules de type cancéreux, elles, refusent de mourir, pour mieux se multiplier, et désactivent donc leurs mitochondries. C'est ici le cas pour l'hypertension artérielle pulmonaire. Dans la présente cellule, on distingue, par fluorescence orangée, les mitochondries désactivées, tandis que le noyau, lui, nous apparaît dans un bleu spectral. Grâce à cette technique de marquage, il est possible de déterminer si des cellules déréglées répondent aux traitements… afin qu'elles abandonnent leur suicidaire quête d'éternité.

Photo par Alexandre Paiement

Ces oisillons vont bientôt devenir de majestueux faucons pèlerins. Au centre, le mâle no 220612893, âgé de 25 jours, nous montre sa bague d'identification. Elle permettra aux chercheurs de le suivre tout au long de sa vie. Son flanc marqué de vert indique qu'il est le cadet de la couvée. Lui et sa fratrie sont étudiés de près dès leur naissance : poids, taille, analyses sanguines… Mais lors des manipulations, attention au courroux de la mère! Depuis plus de 30 ans, des projets scientifiques aventureux suivent la population de faucons pèlerins qui niche sur les falaises de Rankin Inlet, au Nunavut. Ils surveillent l'évolution de cette espèce fragilisée par la pollution environnementale. - Photographie prise avec un Canon 7d munit d'une lentille 17-40mm f4.

Photo par Andrew Plowright

Cette carte est un modèle tridimensionnel d'un quartier de la ville de Surrey en Colombie-Britannique. L'image a été créée à l'aide d'un dispositif de télédétection par laser, placé à bord d'un aéronef. Chaque point coloré indique la position où un faisceau lumineux a été réfléchi par le terrain. Avec une précision de quelques centimètres, cette technologie génère des cartes hyper détaillées qui fournissent une foule d'informations. Ici, les données recueillies sont utilisées afin d'évaluer la santé de la forêt urbaine. Cette image, en partie numérisée, permet de déterminer le nombre d'arbres, leur hauteur (dégradé du jaune au rouge) et la densité de leur feuillage.- Dimension : environ 400 m par 800 m - Image composite de données issues de la technologie LIDAR, d'un modèle matriciel et d'une photographie.

Photo par Tony Savard, Julie Barrette, Denise Chabot

En bleu, voici la bête noire de l'industrie de la conserve : une bactérie de l'espèce Clostridium botulinum, réputée pour sa neurotoxine mortelle. En forme de bâtonnet, elle est ici en mode survie, en train de former une spore (extrémité gonflée), une copie d'elle-même, au milieu d'un amoncellement de particules de légumes (vert). Elle est très résistante, mais heureusement, un simple chauffage à haute température la neutralise efficacement. Cependant, cela détruit du même coup certaines vitamines, protéines et fibres contenues dans les légumes... C'est pourquoi les chercheurs tentent de trouver de nouvelles techniques qui, tout en préservant les nutriments, seraient fatales à cette importune.- Longueur de la bactérie : 5 micromètres- Microscope électronique à balayage et colorisation.

Photo par Jill Brooks

Le grand requin-marteau compte parmi les espèces les plus menacées d’extinction, principalement en raison de la demande pour la soupe aux ailerons de requin en Asie et des prises accessoires de la pêche commerciale. Les efforts de conservation mondiaux sont en cours, mais pour ce faire, il faut savoir où ce poisson se rend, les habitats qu’il préfère et la fréquence à laquelle il quitte les sanctuaires pour aller dans les zones de pêche commerciale. Dans cette photo, Jill Brooks, étudiante à la maîtrise en sciences à la Carleton University, plonge en apnée afin d’apposer une étiquette-aiguillon sur le dos d’un requin, qui compte parmi les 32 requins munis d’un émetteur acoustique afin qu’on puisse suivre leurs déplacements aux Bahamas et le long de la côte du sud-est des États-Unis. Les données recueillies sont envoyées à de multiples récepteurs ancrés au fond marin et diffusées à des organisations du monde entier, notamment l’Ocean Tracking Network, établi au Canada.

Photo par Daniel MacPhee

La régulation des contractions utérines pendant la grossesse et l’accouchement reste encore mal comprise. Toutefois, il faut résoudre cette énigme si on veut comprendre les troubles comme le travail prématuré, qui complique de 5 % à 10 % des grossesses humaines en Amérique du Nord et qui est responsable de 75 % à 85 % de la mortalité et de la morbidité néonatales. Des problèmes au cours du travail et de la naissance touchent également les animaux domestiques de grande taille et ont les mêmes répercussions que chez les humains. Dans cette image d’un utérus de rate en travail, les chercheurs ont utilisé un microscope à fluorescence de haute intensité pour illuminer des cellules de muscle lisse de l’utérus contenant une concentration élevée de petites protéines de choc thermique B5. Pendant le travail, ces « molécules chaperons » contribuent à la production de tissu musculaire qui génère de puissantes contractions coordonnées afin d’assurer la délivrance d’un foetus à terme en temps opportun. Ces travaux de recherche fondamentale pourraient un jour aider les médecins et les vétérinaires à déterminer les cas où le processus du travail pourrait devenir anormal et, par le fait même, à protéger la santé et la vie des nouveau-nés et des mères.

Photo par Timothy Gibson

C’est au Nunavut qu’on trouve la formation géologique d’Angmaat, vieille d’un milliard d’années. Surplombant aujourd’hui les côtes de l’île de Baffin, cette couche de roche grossièrement érodée de 500 mètres se trouvait jadis au fond d’une mer. Grâce aux techniques géochimiques les plus récentes, les anciens sédiments qui la forment peuvent être étudiés pour comprendre les changements survenus dans la chimie des océans, la formation du supercontinent Rodinia (aujourd’hui disparu) et les nouveaux indices sur le rythme de l’évolution des premiers organismes vivants. La nouvelle datation géologique de ces roches révèle que le premier organisme à reproduction sexuée connu, une algue rouge multicellulaire primitive appelée Bangiomorpha pubescens, a vu le jour près de 200 millions d’années plus tard qu’on ne le croyait précédemment. Cette algue pourrait être liée à d’importants changements survenus dans l’environnement de la Terre. La Precambrian Research Office et Publican Society de l’Université McGill étudie les roches anciennes dont regorge l’Arctique canadien pour faire connaître les anciens climats et environnements de la Terre.

Photo par Émilie Bouchard

Le Toxoplasma gondii est un parasite qui infecte les animaux à sang chaud, notamment les oiseaux et les mammifères. Dans la plupart des cas, l’infection provoque peu de symptômes, mais peut causer des problèmes neurologiques, oculaires et de reproduction, surtout si le système immunitaire de l’hôte est compromis ou si celui-ci est un mammifère qui est infecté pendant la gestation. Les humains peuvent également être infectés en entrant en contact avec le sol contaminé par des excréments de chats ou en mangeant de la viande infectée. Contre toute attente, le parasite a été détecté chez le renard arctique au Nunavut, où les principaux porteurs, soit les chats domestiques et sauvages, sont pratiquement absents. Les chercheurs recueillent et testent des échantillons de sang de renards arctiques adultes et juvéniles capturés vivants afin de déterminer si le parasite se transmet de la mère au petit par le placenta. Les travaux de recherche fourniront d’importants renseignements sur les effets du parasite sur la santé de la faune et la manière dont les habitants de l’Arctique y sont exposés.

Photo par Phil Angel

Les changements climatiques menacent la biodiversité : plusieurs espèces doivent migrer vers d’autres régions tandis que d’autres disparaissent des régions les plus chaudes. La température a une grande incidence sur la biologie des papillons, qui jouent un rôle comparable au proverbial canari dans une mine de charbon et constituent un signe précurseur des effets des changements climatiques sur d’autres espèces. Les papillons et d’autres pollinisateurs (p. ex. les abeilles) fournissent des services écosystémiques dans les paysages agricoles et les écosystèmes naturels. À l’Université d’Ottawa, des macroécologistes participent à des travaux de recherche visant à recueillir un très grand nombre d’observations de papillons en vue d’enrichir les données de base sur la biodiversité qui ont été recueillies sur plus d’un siècle de changements dans le climat et les habitats. De telles données sont utilisées pour démontrer le déclin rapide des pollinisateurs dans de nombreuses régions du Canada. La photo montre un papillon vice-roi (Limenitis archippus, espèce connue pour la relation de mimétisme qu’elle entretient avec le papillon monarque, Danaus plexippus) qui a été capturé pendant un échantillonnage dans un site d’étude près d’Ottawa.

Photo par Mais Aljunaidy

Ce qui se passe dans l’utérus peut grandement influencer la santé d’une personne. Environ 20 % des grossesses présentent des complications comme la pré-éclampsie ou un retard de croissance fœtale (p. ex. faible poids à la naissance), qui augmentent le risque de développer des maladies cardiovasculaires à l’âge adulte. Toutefois, on ignore tout des mécanismes qui sous-tendent ces complications. Des chercheurs de la University of Alberta étudient comment des composés nocifs qui sont libérés par le placenta au cours de grossesses compliquées peuvent provoquer un mauvais fonctionnement des vaisseaux sanguins de la mère et ainsi entrainer une augmentation de la pression artérielle et modifier le développement cardiovasculaire de l’enfant. Cette image montre les cellules les plus communes du cœur – les cardiomyocytes et les fibroblastes –, qui forment la paroi cardiaque dans les fœtus de rat.

Photo par Wenge Jiang et Marc D. McKee

La nature est une source d’inspiration qui nous apprend à concevoir et à construire des biomatériaux utiles à l’homme. À l’Université McGill, des chercheurs font croitre des biomatériaux organisés hiérarchiquement qui comprennent des superstructures en spirales; ces structures ressemblent à celles qu’on trouve dans la nature, y compris les coquilles d’escargot, les coquillages, ainsi que la « poussière d’oreille » (otolithes), qui indique une maladie de l’oreille interne. Travaillant d’abord à l’échelle nanométrique, l’équipe a créé des structures chirales (c’est-à- dire symétriques, mais non superposables, comme les mains) complexes en spirales composées de minéral de carbonate de calcium, composante de base du squelette et de la coquille de nombreux organismes marins et terrestres. Pour créer ces structures, l’équipe a ajouté un acide aminé chiral, l’acide glutamique. La photo montre six domaines distincts de plaquettes de carbonate de calcium entrelacées et enroulées. Ces domaines sont assemblés en superstructures en spirales lévogyre (c’est-à-dire qui va dans le sens horaire) à partir d’une région centrale non structurée (en rose). Les résultats fournissent de précieux renseignements sur les processus de biominéralisation normaux, la biominéralisation pathologique causant les otolithes et les méthodes de synthèse novatrices pour les matériaux de la prochaine génération.

Photo par Rebecca Hay

Cette image montre un foie traité avec l’hormone du stress (corticostérone). Le rouge représente des dépôts lipidiques et ce foie particulier est extrêmement gras. L’ondulation en rose et bleu qui traverse l’image représente du tissu cicatriciel et sa configuration indique que ce foie en est au dernier stade de la maladie hépatique. La recherche vise à examiner les répercussions du stress chronique sur la santé et la façon dont le stress interagit avec la ghréline, surnommée l’hormone de la faim, pour affecter l’organisme. En fin de compte, les chercheurs ont constaté que le foie semble être doté d’un mécanisme de protection qui prévient les maladies causées par le stress chronique.

Photo par Anastassia Voronova

Le cerveau est un réseau complexe de cellules qui se forme pendant la grossesse, alors que l’embryon se transforme en bébé. Pour qu’il se développe adéquatement, le cerveau a besoin d’un type de cellules souches appelées précurseurs des cellules corticales. Ces cellules, qui proviennent du cortex – sans doute une des parties les plus importantes du cerveau humain étant donné qu’il participe aux processus extrêmement complexes de la pensée, de la mémoire, de la perception et de l’action –, renferment les instructions subtiles nécessaires pour produire un cerveau en santé. Ces cellules sont assujetties à un processus appelé différenciation, qui les transforme en un des trois types de cellules neuronales. Cette image d’un cerveau de souris nouveau-nées en santé montre toutes les cellules issues des précurseurs corticaux. Nous pouvons repérer ces cellules parce qu’elles contiennent un gène qui produit une protéine rougeoyante. En comparant ce cerveau en santé avec d’autres cerveaux, nous sommes en mesure d’étudier l’effet des facteurs externes sur le développement du cerveau et leur lien avec certains troubles, par exemple le trouble du spectre de l’autisme et la microcéphalie.

Photo par Ashley Chin

Le motif en alvéoles existe partout dans la nature, des ruches d’abeilles à la carapace des tortues. Mais saviezvous qu’on le trouve aussi dans les ovaires de la drosophile commune (Drosophila melanogaster)? Fait surprenant, cette mouche domestique importune partage avec les humains 75 % des gènes associés à des maladies chez ceux-ci, ce qui fait d’elle un organisme fort utile pour la recherche en biologie. Cette image montre des ovaires en développement qui ont été génétiquement modifiés pour permettre l’étude de la polarité cellulaire, propriété structurale dont l’absence est souvent associée au cancer. Dans la photo, on a utilisé un colorant vert pour marquer les régions, parmi celles qui présentent le motif en alvéoles, où un gène de polarité a été désactivé. Cette comparaison côte à côte avec les régions normales, en rouges, révèle la présence d’un gène qui pourrait avoir une incidence sur la polarité cellulaire. Ces connaissances cruciales pour découvrir l’origine du cancer.

Photo par Melanie Clapham

Cette photo prise à Knight Inlet, en Colombie-Britannique, qui montre deux ours bruns juvéniles s’amusant à se battre a de quoi surprendre. Ce comportement courant chez les ours d’une même portée est rarement observé chez les ours qui ne sont pas apparentés. Dans la photo, l’ours le plus âgé (à droite) joue un rôle de soumission, comme l’indiquent sa lèvre plissée et la position de ses oreilles; il s’agit là d’un rôle inhabituel. Le plus jeune mâle tente de dominer l’ours le plus âgé, comme en témoignent ses oreilles partiellement abattues, sa bouche ouverte et ses yeux écarquillés. Cette étude du jeu social chez les ours bruns, dirigée par des chercheurs de la University of Victoria et du Brown Bear Research Network (réseau de recherche sur l’ours brun), s’inscrit dans une plus vaste étude de leur comportement social. Les résultats de la recherche nous forcent à remettre en question notre perception actuelle du comportement de l’ours, ce qui a d’importantes implications pour la protection de ces animaux et l’éducation du public.

Photo par Sara Al-Habyan

La létalité du cancer du sein découle souvent des cellules cancéreuses qui colonisent d’autres parties du corps comme les os, les poumons et le foie. Afin de limiter la progression de la maladie et de développer de nouvelles cibles thérapeutiques pour les patients ayant le cancer, il est essentiel d’étudier la migration des cellules cancéreuses de l’organe d’origine aux autres organes. À l’Université McGill, des chercheurs ont marqué des cellules cancéreuses à l’aide de colorants fluorescents rouge, bleu et jaune. Ils sont ainsi en mesure de suivre ces cellules et de déterminer avec exactitude de quelle manière elles gagnent des organes éloignés. L’image représente des cellules qui ont été placées sur une surface en verre; leurs noyaux sont marqués en gris.

Photo par Daryan Chitsaz

La sclérose latérale amyotrophique et la sclérose en plaques sont des maladies neurodégénératives qui s’attaquent aux nerfs, qui à leur tour sont reliés aux muscles. Les chercheurs travaillent au stade de l’embryon humain pour découvrir comment les axones, fibres nerveuses semblables à des cheveux, s’étendent de la moelle épinière aux muscles de l’ensemble du corps. Ils cherchent à comprendre comment les neurones et les muscles communiquent pour appuyer et guider le développement les uns des autres et comment ils favorisent la régénération des nerfs. Cette image montre des centaines de précurseurs de cellules musculaires (c’est-à-dire de jeunes cellules qui deviennent des cellules musculaires à maturité) du rat marqués en rouge; on y voit aussi, en vert, une grappe dense de neurones moteurs de la moelle épinière et, en bleu, leurs noyaux. Un seul jour plus tard, on a stimulé les axones pour qu’ils atteignent une longueur des centaines de fois plus grande qu’à l’origine et qu’ils suivent le contour des cellules musculaires. Ces travaux de recherche constituent une étape importante en vue, un jour, de mettre au point des traitements pour les personnes qui ont subi des lésions nerveuses ou qui sont atteintes de maladies neurodégénératives.

Photo par Yiming Xiao et Vladimir Fonov

Les cartes numériques, ou « atlas », en trois dimensions du cerveau révolutionnent la façon dont les médecins diagnostiquent et traitent les lésions et les troubles cérébraux comme la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson, l’autisme, la schizophrénie et la toxicomanie. Toutefois, chaque cerveau est unique. Les chercheurs ont donc recours à l’imagerie médicale pour définir la forme moyenne du cerveau dans une population donnée. L’image montre un atlas du cerveau constitué à partir de l’image par résonance magnétique de 20 personnes. La surface du cerveau est en bleu et les vaisseaux sanguins, en jaune, tandis que le reste de la tête est dessiné dans une palette de couleurs stylisée. À l’aide de logiciels spécialisés de traitement et de visualisation d’images médicales développés au laboratoire de technologies de neuro-imagerie et de chirurgie de l’Université McGill, on a d’abord déformé les 20 images, puis on en a établi la moyenne afin de les présenter sous forme d’atlas comme s’il s’agissait de celles d’une seule personne. La forme moyenne du cerveau est un élément important pour détecter, au moyen des outils de diagnostic et de stadification assistés par ordinateur, les changements de forme du cerveau qui sont associés à la maladie.

Photo par Nabeel Ahmed

Pour les voir, il faut scruter profondément la voûte céleste. En effet, c’est dans les années 1960 que les astronomes ont découvert les phénomènes les plus lumineux de l’Univers : les quasars, ces objets célestes qui se forment autour de trous noirs supermassifs au centre de presque toutes les galaxies de l’Univers. Les quasars sont d’une luminosité aveuglante qui provient d’un disque lumineux appelé disque d’accrétion, composé de particules libres qui tournoient rapidement et qui sont aspirées lentement dans le trou noir. À cela s’ajoutent les vents cosmiques puissants et impitoyables du quasar (représentés en bleu dans l’image), lesquels peuvent atteindre 30 000 kilomètres par seconde, soit 10 % de la vitesse de la lumière. Des chercheurs à l’Université York étudient la possibilité que ces vents limitent la capacité des galaxies de créer de nouvelles étoiles. L’image est une représentation artistique d’un quasar inspirée de l’apparence qu’on leur prête.

Photo par Masha Prager-Khoutorsky

Cette image montre une petite région du cerveau d’un rat (grossie 400 fois). La structure en forme de cœur, appelée hypothalamus, fait partie du cerveau des mammifères et a pour fonction de « ressentir » les états hormonaux et métaboliques de l’organisme. Les cellules nerveuses spécialisées qui s’y trouvent détectent la concentration de sels et d’hormones dans le sang et transmettent cette information à d’autres parties du cerveau. De plus, elles régulent le système cardiovasculaire ainsi que le comportement sexuel et reproducteur. L’image illustre l’organisation des différents types de cellules dans cette région du cerveau essentielle, mais encore peu explorée. L’étude dirigée par Charles W. Bourque à l’Université McGill s’inscrit dans un programme de recherche qui vise à comprendre comment le cerveau régule la pression artérielle.

Photo par Glenn Tattersall et Cleo Leite, William Milsom, Colin Sanders, Viviana Cadena, Denis Andrade, Augusto Abe

Il semble que ce ne soit pas tous les reptiles qui ont le sang froid… en tout temps. Dans le cadre d’une étude émanant de la Brock University, on a découvert que le téju, reptile originaire d’Amérique du Sud servant parfois d’animal de compagnie, produit et conserve sa propre chaleur pendant sa période reproductive. Cette étude largement diffusée bouleverse la croyance admise voulant que les vertébrés ectothermes, c’est-à-dire les animaux en apparence dépourvus de système interne de régulation de la température, aient toujours une température corporelle correspondant à la température ambiante. En effet, les chercheurs de la Brock University ont constaté que la température corporelle du reptile s’élève jusqu’à 10 degrés Celcius au-dessus de la température ambiante en raison d’une accélération importante de son métabolisme et d’un contrôle efficace de son flux sanguin. Cette image thermique infrarouge montre le métabolisme en action. En établissant un rapport entre la production de chaleur et la reproduction, les chercheurs font progresser la théorie sur l’évolution des endothermes, c’est-à-dire les vertébrés qui régulent leur température corporelle, dont les humains font partie.