Photo par Jérôme Lemelin

Nous survolons le fjord du Saguenay lors de la débâcle, alors que des milliers de morceaux de glace de mer, appelés floes, dérivent en épousant l’écoulement de surface des masses d’eaux. Suivre leur déplacement, image par image, permet de détailler ces courants, invisibles autrement. Cette photo, qui condense plusieurs dizaines d’images successives en une seule, témoigne, au moyen de grands filaments blancs, de cette danse tourbillonnante des floes, rythmée par les marées. Si de pareils tourbillons, présents dans les océans comme dans le fjord du Saguenay, frappent l’imaginaire, leur rôle au sein des écosystèmes marins relève encore du mystère.

Hyperaccéléré de 8 min combinant 250 photos stabilisées
Photographies numériques prises par drone Mavic 2 Pro

Photo par Étienne Beaudoin

Un instant auparavant, ces deux cylindres noirs, qui forment les mâchoires d’un minuscule étau, étaient presque refermés l’un contre l’autre, emprisonnant une goutte de polymère en phase liquide. Puis, en une fraction de seconde, ces mâchoires se sont écartées, avec une précision millimétrique, étirant ainsi la goutte pour former un pont capillaire éphémère. La durée de vie et la forme distinctive adoptée par le filament du polymère dépendent de sa tension de surface et de sa viscosité. Le dispositif employé ici, appelé CaBER (Capillary Breakup Extensional Rheometer), développé par l’École de technologie supérieure, sert justement à caractériser cette viscosité qui ne tient qu’à un fil.

Macrophotographie haute vitesse
Temps d’exposition : 5 ms

Photo par Théo Garnier

Nous sommes en janvier, dans le golfe du Saint-Laurent. Une colonie de phoques gris est rassemblée sur une île du détroit de Northumberland pour donner naissance à ses petits. Du haut de leur hélicoptère, les scientifiques observent la scène, conscients d’être aux premières loges des changements climatiques. Avant les années 2000, les chiots naissaient principalement sur la banquise et non sur la terre ferme. Ces mammifères marins ont modifié leurs comportements à la suite de la diminution de la couverture de glace. L’équipe de recherche s’intéresse ici aux effets de ces changements sur l’espèce ainsi qu’au rôle de ces pinnipèdes dans l’écosystème.

Photographie numérique

Photo par Alice Cavalerie

Dans la lumière du soir, le rouge flamboyant d’un bâtiment contraste avec la blancheur immaculée de la neige. Nous sommes à Quaqtaq, au Nunavik. La chercheuse en génie mécanique s’y est rendue avec des collègues pour cumuler des données en vue de la conception de bâtiments écologiques. Elle a d’abord analysé les données issues de capteurs installés dans 10 logements. Cependant, pour bien interpréter l’information, il fallait aussi « capter » les modes de vie. La chercheuse a donc séjourné dans la communauté pour réaliser des entrevues portant sur les interactions des personnes avec le bâtiment et sur le confort recherché.

Photographie numérique

Photo par James Sousa

Le Canada présente l’une des plus fortes incidences au monde de maladies inflammatoires chroniques de l’intestin — des affections caractérisées par l’inflammation du tube digestif, qui entraine une augmentation du stress oxydatif. Dans le cadre de mes travaux, je cherche à localiser où dans le tube digestif se manifeste le stress oxydatif. L’image présente le colon d’une souris, traité avec un colorant sensible à l’oxydation qui permet de visualiser la manifestation du stress oxydatif. Les radicaux lipidiques dans le tissu — produits de la réaction du corps au stress — oxydent le colorant, changeant ainsi la fluorescence. Dans cette image, les zones en jaune sont les endroits où le colorant n’a pas été oxydé, contrairement aux zones rouges où l’on constate l’effet du stress oxydatif. Les points bleus sont les noyaux des cellules. En permettant de mieux comprendre où se manifeste le stress oxydatif dans les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin, nos travaux pourraient mener à la mise au point de nouveaux traitements pour combattre l’inflammation intestinale.

Photo par Kiyoumars Zarshenas

Nous nous sommes donné comme mission de révolutionner la filtration de l’eau grâce à une technologie super efficace et ainsi faciliter l’accès à l’eau propre. Notre objectif? Concevoir une membrane hautement efficace qui laisse passer uniquement les molécules d’eau. L’image donne un aperçu de notre innovation : une membrane structurée complexe avec de multiples couches, qui ressemble à une éponge de mer. Ce qui la rend unique, c’est que la couche de fond en polymère comporte de nombreux trous minuscules, tandis que la couche supérieure est une couche mince et solide, finement calibrée, composée de nanomatériaux. On les assemble et voilà : on obtient une membrane de haute qualité qui utilise moins d’énergie pour séparer les molécules d’eau des autres types de molécules, ce qui rend le processus de filtration plus efficace. Grâce à nos travaux, nous transformons la façon de concevoir les systèmes de filtration pour les rendre plus verts et écoénergétiques.

Photo par Karina Hwang Arcolezi

En recherche, les erreurs sont à la fois fréquentes et extrêmement utiles. Nos travaux sur le béton translucide ne font pas exception. L’image que voici présente une de ces erreurs, mais elle capte aussi l’étonnante beauté de bulles nées d’un processus imparfait. Le but de nos travaux, qui consistent à créer un béton translucide en combinant du polydiméthylsiloxane et du béton, est de repousser les limites actuelles de l’éclairage architectural. Même si l’effet était inattendu, ces bulles ne sont pas que de simples anomalies : elles permettent aussi d’explorer une dimension esthétique, au carrefour de l’erreur et de l’art. Elles nous rappellent que la recherche est un parcours sinueux, où l’on peut tirer des leçons précieuses des difficultés que l’on rencontre. Plutôt que de viser des résultats parfaits, nous avons pour mission, en recherche, d’accueillir l’inattendu, qui est porteur d’innovation. Les « erreurs » sont des sources d’inspiration qui nous mènent vers des pistes inexplorées.

Photo par Emily Kingdon
Adrienne Benediktsson
Ava Zare

Durant le développement et la maturation des fibres musculaires, d’importants changements structuraux s’opèrent : les petites cellules à noyau unique (myoblastes) se fusionnent et forment des cellules allongées à plusieurs noyaux (myotubes). Sur cette image de cellules musculaires (C2C12) de souris, on peut observer à la fois des myoblastes et des myotubes au quatrième jour du développement. À droite, on voit un myoblaste — la plus grosse cellule — et, dans le coin inférieur gauche, un myotube qui commence à se former. Nous étudions ici les changements cellulaires durant le développement de fibres musculaires. Nous avons utilisé la coloration pour nous aider à identifier divers éléments : le noyau des cellules est bleu; les ATPases calciques du réticulum sarcoplasmique (SERCA1) sont cyan et les réseaux mitochondriaux (responsables de la production d’énergie) sont magenta. Vues ainsi, ces cellules rappellent les vastes amas galactiques qu’on trouve dans l’espace. En étudiant les cellules C2C12, nous espérons mieux comprendre le développement des muscles dans d’autres organismes, dont l’être humain.

Photo par Eve Petit

Lorsqu’un nerf du bras ou de la jambe est sectionné, son extrémité « explose » et forme un gros amas qui ressemble à un nuage. C’est ce que l’on voit sur la partie supérieure de cette image d’un nerf sciatique de souris. Sur la partie inférieure, parsemées de petites boules graisseuses, les fibres de collagène gainant le nerf restent bien ordonnées. En étudiant le comportement des nerfs fractionnés d’un membre, on pourrait élaborer des biomatériaux qui imitent leurs propriétés mécaniques, afin de mieux les soigner.

Taille du « nuage » : 800 µm
Diamètre du nerf : 100 µm
Microscopie électronique à balayage

Photo par Kotomale Morel, Jean Pierre Kapongo, Alphonsine Muzinga Bin Lubusu, Romuald Simo Nana, Donald Rostand Fopie Tokam et Grace Suzert Nottin Mboussou

L’ennemi est minuscule, mais capable de ravages que redoute tout producteur de fraises. Son nom : le tarsonème du cyclamen (Phytonemus pallidus). En raison de sa taille lilliputienne, il se tapit dans les jeunes feuilles encore pliées, ce qui le protège assez bien des épandages de pesticides, notamment chimiques. L’équipe de recherche teste une nouvelle stratégie de lutte biologique. Des escadrons de bourdons atterrissent sur les fleurs de fraisiers pour les butiner, et ils relarguent les spores d’un champignon dont leur corps et leurs pattes sont astucieusement recouverts : le Beauveria bassiana, un ennemi mortel de ces acariens! Bientôt, des nouvelles du front...

Image prise à Nipissing Ouest au nord de l'Ontario
Photographie numérique

Photo par Celia Del Carmen Crespo Oliva

L’amygdale permet aux cellules immunitaires d’orchestrer une réponse coordonnée aux infections. Sur cette coupe de tissu lymphatique prélevé chez l’humain, on peut voir des centres germinaux qui apparaissent sous la forme de disques pailletés dorés et bleus. C’est au sein de ces disques que les lymphocytes B prolifèrent et se différencient lorsque l’organisme subit une infection. En comprenant mieux l'architecture et les réseaux du système immunitaire, on pourrait mettre au point des stratégies plus efficaces pour combattre le cancer.

Grossissement : 10x
Immunofluorescence cyclique (CycIF)
Colorisation

Photo par Marie-Sophie Jean

Ces petits bijoux sont en réalité des écailles d’ailes de papillons. La chercheuse les a trouvés dans l’estomac d’un omble de fontaine pêché dans le fjord du Saguenay. Ce poisson est dit « anadrome », car il passe une partie de sa vie en eau salée et se reproduit en eau douce. Gourmand, Salvelinus fontinalis se nourrit de manière opportuniste : petits poissons, crustacés, vers marins et insectes. Cependant, sa population locale a fortement diminué depuis une dizaine d’années, au grand dam des pêcheurs. Une équipe de recherche s’intéresse à son alimentation dans l’espoir de mieux comprendre son déclin.

Grossissement : 50x
Stéréomicroscopie

Photo par Elouann Doucet, Isabelle Gendron-Lemieux, Lisandre Gilmore-Solomon et Éric Tamigneaux

L’algue qui enveloppe les sushis, et qui nous vient du Japon, est le nori. Dans le golfe du Saint-Laurent, il existe plusieurs espèces appartenant à cette famille d’algues rouges. Parmi elles, Wildemania amplissima semble être une bonne candidate pour la culture. Mais d’abord, il faut maîtriser son cycle de vie qui passe par plusieurs stades microscopiques, chacun avec ses exigences de température et de lumière. Ici, parvenues au stade du conchosporange, ces branches rougeâtres laissent deviner des semences au relief arrondi. Ce sont des spores qui, une fois disséminées dans le milieu, germeront pour former des plantules de nori.

Grossissement : 400x
Microscopie inversée

Photo par Kalvin Durand

Telle la coque d’une noix, la balle de riz protège le grain contre les agressions extérieures : insectes, bactéries et champignons. Non comestible, cette enveloppe est décortiquée par l’industrie agroalimentaire pour en extraire le grain de riz avant d’être éliminée. Constituée de lignine, de cellulose et d’hémicellulose, l’enveloppe est elle-même recouverte d’une fine couche de silice. Celle-ci forme une mosaïque de petits monticules que l’on peut voir ici. L’extraction de ces composés pourrait contribuer à revaloriser ce résidu agricole pour en faire du biocarburant ou des biopolymères.

Taille de la balle : 1,5 mm
Grossissement : 200x
Microscopie électronique à balayage

Photo par Adeline Collignon

La dépression est plus fréquente chez les personnes atteintes de maladies cardiovasculaires. Le stress chronique, connu pour justement favoriser ce trouble, pourrait altérer les vaisseaux sanguins du cerveau et perturber l’équilibre neuronal. Sur cette image d’un cerveau de souris, on observe un vaisseau sanguin (rouge) entouré de cellules microgliales (jaune) et d'astrocytes (violet), véritables sentinelles qui protègent le cerveau. C’est à cette barrière de protection affaiblie par le stress que s’intéresse l’équipe de recherche.

Diamètre du vaisseau : 30 µm
Colorisation avec des anticorps fluorescents
Microscopie à épifluorescence

Photo par Jessie-Lee Langel

Bienvenue au buffet de phytoplancton! Au menu : une généreuse portion de diatomées, reconnaissables à leur couleur verte et leur forme circulaire. Invités au festin, on compte les copépodes, un zooplancton qui ressemble à de minuscules crevettes. Cette salade de micro-algues est composée uniquement de produits locaux. Elle provient d’un échantillon d’eau récupéré dans le fleuve Saint-Laurent entre Rimouski et Saint-Barnabé. La verdure a été récoltée, par ailleurs, dans le cadre d’un projet pilote visant à décarboner la recherche scientifique. De fait, l’échantillonnage a été réalisé à bord d’un voilier, sans alimentation électrique et à l’aide de matériaux réutilisables.

Grossissement : 40x
Microscopie optique

Photo par Sarah Tardif

Plus fins qu’un cheveu, ces minuscules grains de pollen sont responsables d’un grand nombre d’allergies printanières. Chaque grain a ses particularités qui se révèlent sous le microscope : taille, forme, fluorescence... On voit ici, entre autres, des pollens d'érable, d'aulne, de pin et de bouleau. Pour connaître la répartition de ces allergènes au sein d’une ville, il faut avoir recours à plusieurs capteurs de pollen. Les scientifiques évaluent leur concentration sur 25 sites répartis sur toute l’île de Montréal afin de contribuer à l’aménagement des forêts urbaines et d’éviter ainsi les éternuements printaniers.

~50 µm de diamètre
Grossissement : 400x
Colorisation : solution de Calberla contenant de la fuchsine basique
Microscopie confocale

Photo par Antoine Durocher et Jeffrey M. Bergthorson, McGill University Luming Fan, Sheida Sarafan, Javad Gholipour, Priti Wanjara et Patrizio Vena

L’hydrogène, utilisé comme carburant, n’émet pas de gaz carbonique, mais principalement de la vapeur d’eau. Cette propriété attire l’intérêt des industries aérospatiales et énergétiques, pressées d’atteindre la carboneutralité. Cependant, l’hydrogène est très réactif. La configuration actuelle des moteurs, qui brûlent des hydrocarbures, ne convient pas à son utilisation. Pour contribuer à l’adaptation requise, l’équipe de recherche caractérise le comportement de ce type de combustion. Ici, on a ajouté de fines particules d’oxyde de zinc afin de mieux voir l’écoulement des flammes presque invisibles que génère l’hydrogène. Ensuite, il suffira de concevoir les prochaines turbines à gaz carboneutres...

Photographie numérique
Recherche réalisée au sein du projet international HESTIA sur la combustion de l’hydrogène pour l’aviation

Photo par Martín Alcalá Pajares, Miguel Montoro Girona et Annie DesRochers

Quand des arbres se voisinent, il arrive que leurs racines fusionnent. Ce « greffage racinaire » demeure cependant mal compris, et il représente tout un défi à étudier. Pour l’observer, il faut d’abord couper des troncs d’arbres, creuser la surface du sol et exposer les racines à l’aide d’un jet d’eau sous haute pression. L’équipe de recherche évalue si cette union racinaire pourrait aider les arbres à résister aux vents violents en favorisant leur ancrage au sol. Mieux saisir ce qui se trame sous terre aura probablement des impacts sur les manières d’aménager ce qui se passe au-dessus.

Photographie numérique prise par un drone à environ 15 m d’altitude

Photo par Maxime Teixeira

La longue ligne orangée qui traverse l’image en zigzag marque les frontières de deux cellules, l’une en haut à droite, et la principale occupant la partie gauche. Les enchevêtrements de filaments bleus correspondent aux microtubules de la cellule, qui forment son squelette. Ces réseaux de microtubules sont aussi des « autoroutes » qu’utilisent les protéines pour se déplacer. C’est le cas de l’alpha-synucléine, présente normalement dans les neurones du cerveau. Cependant, lorsque cette protéine forme des agrégats, visibles en rouge, il s’ensuit la mort progressive du neurone, et la maladie de Parkinson. On ignore comment cela se produit, mais on sait désormais suivre l’évolution de ces agrégats.

Grossissement : 2 500x
Microscopie de super-résolution STED

Photo par Marcelin Cazelles et Alyssa Dupont

Nos lointains ancêtres préhistoriques ignoraient l’écriture, mais ils maîtrisaient déjà la peinture. Parmi la palette de pigments dont ils disposaient, le noir de carbone occupait une place de choix. Ils l’obtenaient, notamment, en brûlant du sang d’animal. Résultat : une fine poudre noire dont les teintes pouvaient varier jusqu’à l’ocre, selon la température de chauffe. Aujourd’hui, des chimistes reproduisent ces procédés afin de caractériser les pigments obtenus et ainsi mieux identifier les ingrédients qu’employaient nos proto-artistes. Comme ce noir de carbone, observé au microscope, et qui, par diffraction de la lumière, offre un splendide tableau de couleurs...

Grossissement : 200x
Microscopie optique numérique Keyence VHX

Photo par Oscar Boyadjian

Circulant par milliards dans nos fluides corporels, les exosomes sont les nanomessagers de nos cellules. Celles-ci les relâchent pour se débarrasser de déchets ou acheminer un signal chimique vers leurs voisines. On peut voir ici des exosomes sanguins dont l’enveloppe a été colorée en bleu ou jaune. Chacun étant unique, on observe une myriade de réactions différentes lorsqu'ils sont mis en contact avec un médicament (en violet). Si les exosomes contribuent parfois à la propagation de virus à travers le corps, des scientifiques tentent aussi de les utiliser à bon escient, notamment pour le transport de médicaments.

Images colorisées, puis juxtaposées
Microscopie à reconstruction optique stochastique

Photo par Maude Monty, Rémi Paré-Beauchemin, Anne-Marie Tougas, Danyka Therriault et Julie Lane

L’adolescence se traduit par des changements majeurs susceptibles d’entraîner une grande vulnérabilité et l’apparition de troubles de santé mentale. L’excès de stress ne fait qu’augmenter les risques. Questionnée sur ces facteurs stressants lors d’une recherche-action appelée « photovoix », une élève de 3e secondaire a répondu par cette photo. Une métaphore des exigeantes étapes scolaires qu’elle appréhende. Image qui, en discussion de groupe, fera surgir chez des jeunes des inquiétudes sur leurs capacités à franchir ces étapes et sur ce qui les attend dans l’avenir. Une démarche qui fera émerger des pistes de solutions privilégiant la prise en compte du moment présent et de la construction identitaire.

Photographie numérique

Photo par Tadeáš Hanuš

En nanotechnologie, un nouveau matériau s’impose : le graphène. Il se présente sous la forme de feuillets composés de treillis d’hexagones qui lient entre eux des atomes de carbone – feuillets qui font l’épaisseur d’un atome! Les déposer sans créer de défauts nécessite une surface parfaitement lisse. Des scientifiques ont choisi d’utiliser à cette fin le germanium, un semiconducteur déjà employé dans la fabrication des microprocesseurs. Cependant, sans traitement adéquat, ce métal s’oxyde facilement. D’où, à sa surface, des cavités créées lors de la croissance de graphène. D’où aussi les pyramides inversées que l’on imagine sur cette photo. Voilà donc une tentative ratée, mais de toute beauté!

Microscopie électronique à balayage

Photo par Claudia Covarrubias

Science et art s’entrelacent dans cet envoutant tableau de tissu prostatique, qui nous rappelle les ciels tourbillonnants de Van Gogh et les découpages de Matisse. Des tons vibrants de rose et de mauve révèlent l’architecture délicate et complexe de l’organe en forme de noix de Grenoble qu’est la prostate, véritable microcosme d’interactions cellulaires. Dans ce qui ressemble à un bouquet de jolies fleurs, autant les subtilités des lésions cancéreuses que la résilience des tissus sains sont apparentes. La symphonie des motifs créés par les cellules pixelisées est en effet très révélatrice. Dans mes recherches, j’explore le potentiel de synergie entre l’intelligence artificielle et le dépistage du cancer de la prostate. Cette synergie peut favoriser le dépistage précoce, les interventions rapides et de meilleures issues pour les patientes et patients.

Photo par Nicole Harrington

Voici la vue que l’on a de l’avion lorsqu’on arrive à l’ile de Sable, en Nouvelle-Écosse, pour faire de la recherche en hiver. À couper le souffle, n’est-ce pas? De cette hauteur, on voit la pointe ouest de l’ile disparaitre sous les vagues et ce qui ressemble à des cailloux sur la plage, qui sont en fait des phoques gris rassemblés sur la grève. L’ile de Sable héberge la plus grande colonie de reproduction de phoques gris au monde; elle compte environ 300 000 individus qui reviennent chaque année pour s’accoupler et mettre bas. Ce rassemblement annuel est une occasion unique d’observer ces animaux tout au long de leur vie et d’en apprendre plus sur leurs habitudes migratoires, leur reproduction et leurs comportements. J’utilise une méthode novatrice pour étudier le régime alimentaire des phoques gris afin de mieux comprendre la relation entre prédateur et proie. Je m’intéresse particulièrement aux phoques en territoire canadien et à leurs interactions avec les poissons en contexte de changement climatique.

Photo par Aaron Dhanda

Les cellules souches humaines ont la capacité remarquable de se différencier en divers types de cellules. Les travaux sur les cellules souches mésenchymateuses, que l’on trouve dans la moelle osseuse, donnent lieu à des avancées remarquables en médecine, notamment pour ce qui est de la guérison des plaies et de la régénération des tissus. Un facteur important du potentiel de régénération des cellules mésenchymateuses est la capacité de ces cellules à migrer, qui est régulée par une protéine appelée actine. L’image montre une culture de cellules mésenchymateuses de moelle osseuse humaine, qui ont été colorées à l’aide d’un marqueur fluorescent orange qui se lie à l’actine; le noyau de ces cellules a été mis en lumière au moyen d’un colorant qui émet une fluorescence bleue (DAPI). Grâce à la coloration, on peut voir très clairement la forme pointue des cellules ainsi que le réseau de filaments d’actine intracellulaire qui leur permet de se déplacer jusqu’aux lésions. L’étude du fonctionnement de ces cellules pourrait mener à des percées pour la guérison des plaies et dans le domaine de la médecine régénérative, entre autres.

Photo par Dan Mennill
Stéphanie Doucet

Dans la jungle urbaine, toujours en expansion, les espaces verts comme les parcs servent d’ilots d’habitat aux oiseaux, leur offrant un havre de paix au cœur d’un paysage loin d’être naturel. Mais que peut-on faire pour aménager des villes plus accueillantes pour les oiseaux? Notre équipe de recherche mène des enquêtes bioacoustiques pour quantifier la biodiversité des oiseaux urbains. En 2023, nous avons étudié la situation à Paris, l’une des villes qui en fait le plus pour protéger ses parcs et atténuer le bruit causé par l’humain. Notre constat : la diversité aviaire est plus élevée dans les zones urbaines les moins bruyantes. Dans un paisible parc de l’ouest de la ville, ces deux paons ont lancé leurs chants perçants, contribuant ainsi au paysage sonore que nous avons pu capter dans nos enregistrements. Nos recherches nous permettent de mieux comprendre l’importance des parcs dans la protection des oiseaux et d’éclairer la prise de décisions pour un aménagement urbain plus respectueux de l’environnement.

Photo par Angie Homez
Jarvis Stobbs
Maria G. Corradini

Même à l’ère numérique, la nature reste la plus grande architecte de tous les temps. Elle sait parfaitement agencer les molécules pour créer des éléments bien définis, qui sont ensuite assemblés en de grandes structures à l’origine de tout matériau biologique. Produite à l’aide d’un microtomodensitomètre, l’image 3D que voici montre la microstructure d’un pleurote. Le degré de détail sur l’image nous permet de mesurer la porosité de cette microstructure (le volume des stries, ou espaces vides) et sa tortuosité (la courbe des stries). Nous pouvons observer ces caractéristiques pour obtenir des indices sur la stabilité de nos échantillons, étant donné que nous savons que les stries larges et droites accélèrent le transfert de masse (par exemple, la perte d’humidité). En comprenant mieux la microstructure des aliments, nous pouvons accroitre l’efficacité des stratégies employées pour prolonger la durée de conservation et réduire ainsi le gaspillage alimentaire.

Photo par Thi My Nhi Nguyen

Après les premières étapes du développement, les humains ont de la difficulté à régénérer les neurones qui ont été endommagés, contrairement aux poissons, qui y arrivent remarquablement bien. L’étude de la capacité de régénération des poissons pourrait mener à la découverte de moyens de traiter les traumas et les maladies neurodégénératives chez l’humain. Dans le cadre de mes recherches, nous tentons d’élucider les mécanismes cellulaires et moléculaires complexes de la régénération des neurones chez le poisson-zèbre. L’image présente une coupe transversale de la tête d’une larve, traitée avec une neurotoxine pour provoquer la dégénérescence du cerveau. Les zones en rouge sont celles où des cellules sont en train de se diviser; le bleu correspond au noyau des cellules. Les couleurs nous indiquent comment les cellules prolifèrent, une étape importante du processus de régénération après une lésion. Nos recherches visent à cerner de nouveaux éléments clés qui nous permettront de mieux comprendre les principes de la régénération et, ainsi, de faciliter la conception de traitements novateurs pour des maladies complexes comme la maladie de Parkinson et la maladie d’Alzheimer.

Photo par Shan Kothari

Le climat se réchauffe, la température de l’air augmente; aux quatre coins du globe, les arbres doivent composer avec une atmosphère plus sèche que jamais. Heureusement, il se trouve qu’ils possèdent une arme secrète pour les aider : en effet, les végétaux ont la capacité de modifier le nombre et la taille de leurs stomates, ces minuscules espaces d’échange de gaz à la surface de leurs feuilles. J’essaie de déterminer si les arbres ont effectivement la capacité de s’acclimater en ajustant leurs stomates en fonction de la quantité d’eau qu’ils ont reçue dans le passé. Pour arriver à voir les stomates, j’ai étendu une fine couche de vernis à ongles clair sur la surface de la feuille, j’ai attendu qu’elle durcisse et j’ai utilisé du ruban adhésif pour en transférer l’empreinte sur une lame. Cette image du dessous d’une feuille de bouleau à papier (Betula papyrifera) présente une mosaïque de stomates et de cellules épidermiques (couche externe) ainsi qu’un seul trichome jaune-brun (semblable à un poil). J’aime cette technique de transfert en raison de son extrême simplicité : elle est rapide, peu couteuse et assez facile pour que des élèves du primaire puissent l’utiliser. Mais surtout, elle nous fournit des renseignements précieux sur la façon dont pourraient s’adapter les forêts lors de futures sècheresses.

Photo par Celeste Laporte

Détrompez-vous : ce que vous voyez ici n’est pas une scène de Pompéi, mais plutôt une image illustrant la communication des neurones entre eux et avec le reste du corps. On peut y distinguer des groupes de neurones dans une partie de cerveau de souris que l’on appelle l’hypothalamus. Certains de ces neurones — qui se trouvent au centre, dans les zones triangulaires au bas de l’image — régulent les cycles veille-sommeil. Les groupes de neurones qui brillent de manière plus intense (aux extrémités droite et gauche au bas de l’image et au centre, en haut de l’image), eux, contrôlent la quantité d’eau dans le corps. Les prolongements (fines « branches » rattachées au corps cellulaire des neurones) transportent des substances entre ces amas de cellules, vers des régions distantes du cerveau et jusque dans l’appareil circulatoire. Dans le cadre de mes recherches, j’étudie, d’une part, la manière dont ces neurones libèrent des substances dans le sang pour réguler l’eau et, d’autre part, le dérèglement de ce processus dans des maladies comme l’hypertension. En comprenant mieux le fonctionnement normal de ces zones du cerveau et les dérèglements associés à certaines maladies, nous pourrons nous attaquer aux maladies les plus courantes de notre époque.

Photo par Jess Speedie

Grâce aux technologies modernes, les astronomes peuvent maintenant immortaliser la genèse de planètes. Cette image nous montre la formation de planètes sœurs à l’intérieur d’un épais nuage de gaz cosmique en forme de spirale, qui tourne tout en étant retenu par la force gravitationnelle de l’étoile mère au centre. Un peu comme le ferait une échographie (prise avec un radiotélescope de classe mondiale), l’image révèle la « matrice » stellaire — un nuage de gaz lumineux 100 000 fois plus grand que l’étoile même. Dans ce nuage (en bleu sur l’image), on peut voir des gaz se condenser et former les bras géants d’une spirale (couleur or). Les petits amas rosés qui apparaissent le long des bras pourraient bien être des embryons de planètes, semblables à la Terre ou à Jupiter. Comme la durée de vie d’un tel nuage (ou la période de « gestation » d’une étoile) est courte, il est assez rare qu’on puisse observer une étoile donnant naissance à des planètes. Nous sommes choyés, ici, d’avoir pu capter le phénomène avant que le nuage ne disparaisse et laisse derrière lui un système solaire tout neuf.

Photo par Mahdiar Dargahi
Luca Sorelli

La fabrication de ciment et de béton étant à l’origine d’environ 10 % des émissions mondiales de CO2, il nous faut trouver des options plus écologiques pour remplacer ces matériaux. Pour mieux comprendre l’action de la pâte de ciment — l’agent liant du béton —, nous avons eu recours à une méthode d’essai novatrice basée sur l’utilisation d’un nanopénétrateur polyvalent, un instrument qui permet de déterminer les propriétés mécaniques de matériaux à l’échelle microscopique. Nous avons procédé à différents types d’essais (p. ex., fluage [déformation lente sous l’effet d’une contrainte], compression et fractionnement) sur des échantillons microscopiques en forme de cubes ou de prismes. Lorsqu’on utilise le nanopénétrateur, il faut faire extrêmement attention à la dérive thermique (la variation de température), qui peut fausser les résultats. Pour mesurer la dérive, nous avons fabriqué une grille de microprismes (150 × 150 × 300 µm) en silice fondue à l’aide d’une scie spécialisée de haute précision. La grille (voir l’image) a servi à mesurer la variation thermique avant d’effectuer les tests principaux, ce qui a permis d’assurer la précision de l’évaluation des propriétés mécaniques à l’échelle microscopique.

Photo par Cormac Toler-Scott

Les pycnogonides (Pycnogonida) sont un groupe d’arthropodes marins (invertébrés dotés d’un squelette externe dur et de pattes articulées) qui sont apparus il y a plus de 400 millions d’années. On les retrouve dans tous les océans, autant dans les eaux peu profondes que dans les abysses de 7 000 m. Cette image montre le côté droit d’un pycnogonide de la famille des Ammotheidae, recueilli dans les eaux de Vancouver, en Colombie-Britannique. On peut voir ses huit pattes locomotrices (qu’il utilise principalement pour marcher), son petit abdomen dressé, le tubercule oculaire (où se trouvent ses yeux) et des pièces buccales en forme de pinces qu’il utilise pour manger. J’étudie les structures microscopiques des pycnogonides afin de mieux comprendre leur physiologie et la diversité de ces arthropodes. L’étude de l’écologie et les efforts de conservation doivent pouvoir s’appuyer sur des données fiables sur les espèces et leur distribution. Dans le cadre de mon travail, je m’assure de recenser les caractéristiques des pycnogonides, ces éternels oubliés, et de faire en sorte qu’ils soient reconnus pour le rôle qu’ils jouent dans les écosystèmes marins.

Photo par Gabriella Willan

Saviez-vous que même s’il n’en parait rien, les lézards cachent sous leurs écailles une arme secrète? En effet, beaucoup d’espèces de lézards possèdent un deuxième squelette formé de parties osseuses, appelées ostéodermes, dans leur peau. Ces structures minérales peuvent agir comme une armure intégrée qui protège le reptile contre ses rivaux et ses prédateurs. L’image présente une coupe transversale d’un ostéoderme d’un scinque rugueux australien; en rouge, on voit les fibres de collagène et, au centre, des canaux remplis de moelle. Les cercles concentriques autour des canaux se forment lorsque la matière osseuse est absorbée et redéposée en couches, ce qui laisse des traces de la transformation dynamique des canaux au fil du temps. Dans le cadre de mes travaux de recherche, j’étudie la diversité des ostéodermes chez différentes espèces de lézards pour mieux comprendre la relation entre forme et fonction. Mes observations pourraient contribuer à la conception de matériaux bioinspirés pour la fabrication de meilleures pièces d’équipement de protection, des épaulières de football aux casques protecteurs.

Photo par Franziska E. Hildesheim

Les fibres (ou faisceaux) de substance blanche, type de connexions nerveuses spécialisées, facilitent la communication entre différentes régions du cerveau. L’image a été créée au moyen d’une technique d’imagerie de pointe appelée imagerie en tenseur de diffusion, qui permet de mesurer la diffusion des molécules d’eau dans le cerveau et de révéler ainsi avec précision l’orientation des fibres en question. Chaque couleur sur l’image représente une direction unique. Dans le coin supérieur droit, on voit ce qui ressemble à un trou noir : il s’agit en fait des dommages causés par un manque d’oxygène dans les tissus du cerveau (p. ex., chez les personnes ayant subi un accident vasculaire cérébral), lequel engendre des perturbations dans les voies de communication. En déterminant les régions du cerveau où les faisceaux ont été touchés et l’ampleur des dégâts, il nous sera peut-être possible de prévoir la mesure dans laquelle des fonctions vitales, comme la parole et le mouvement (habiletés motrices), pourront se rétablir.

Photo par Isidora Silva-Valderrama
Davis Iritani

Bon nombre de microorganismes vivent dans les tissus internes de plantes et leur sont parfois même bénéfiques. Toutefois, certains d’entre eux peuvent vite devenir des ennemis. Par exemple, le champignon Botryosphaeria dothidea peut vivre paisiblement dans les vignes. Il colonise les vaisseaux du xylème, qui transportent l’eau et les minéraux de la racine jusqu’au sommet de la plante. Cependant, lorsque la plante subit un stress, le réseau de filaments mycéliens (en jaune sur l’image) peut croitre rapidement et bloquer les délicats vaisseaux (tube en bleu) du xylème, privant ainsi la plante de l’eau et des nutriments nécessaires à sa survie. Dans le cadre de nos travaux, nous étudions les facteurs qui déterminent la virulence de ce champignon et, plus généralement, nous cherchons à mieux comprendre pourquoi certains champignons sont plus nocifs que d’autres pour leur hôte. Si nous arrivons à prévoir quand et pourquoi les champignons causent des maladies, nous pourrons alors modifier les conditions de croissance afin de réduire leurs effets nuisibles sur d’importantes cultures, comme les vignes.

Photo par Jordyn Matthews
Vasudevan Lakshminarayanan
Janarthanam Jothi Balaji

L’œil humain cache encore des secrets, mais nous cherchons à les révéler au grand jour. L’image grand-angle de gauche présente la surface interne de la rétine d’un œil sain (vision normale). Par contraste, l’image de droite montre une vue éthérée des changements qui se produisent dans la rétine lorsqu’il y a myopie extrême (connue sous le nom de myopie pathologique). L’incidence de la myopie est à la hausse, tout comme la gravité de cette anomalie chez les personnes qui en sont atteintes — au point où elle devient un problème de santé publique. Cette hausse s’explique peut-être du fait qu’un nombre croissant de personnes occupent de nos jours des emplois qui nécessitent qu’elles regardent des objets à une distance rapprochée pendant de longues périodes. Nos travaux portent principalement sur le développement d’outils assistés par ordinateur qui nous permettraient de déterminer les principales caractéristiques de la myopie pathologique. Ces efforts ont le potentiel d’accélérer le processus de diagnostic en facilitant la détermination des personnes susceptibles d’être atteintes de myopie pathologique et d’autres complications touchant la rétine. Notre but ultime : améliorer la vision et la santé de la patientèle.

Photo par Anjali Vishwakarma

Notre recherche est comme une enquête de détective qui se déroule dans une cellule : nous essayons de comprendre pourquoi, lorsque les centrales énergétiques de la cellule (les mitochondries) sont défaillantes, les véhicules de livraison de la cellule (les endosomes précoces) se rassemblent près du centre de contrôle (le noyau). Ces véhicules se déplacent sur un réseau de pistes (les microtubules, en vert sur l’image) à l’intérieur de la cellule, qui fonctionnent un peu comme les voies de circulation d’une ville. L’image montre ce réseau dans une cellule de mammifère saine; les véhicules de livraison apparaissent en rouge et le centre de contrôle, au centre, est en bleu. Dans les cellules où les mitochondries sont défaillantes, les véhicules s’entassent plutôt sur les pistes vertes. En étudiant la façon dont ils s’agglomèrent, nous apprenons ce qui est nécessaire pour que la circulation dans la cellule soit fluide. Élucider les mystères de la circulation intracellulaire nous aide non seulement à améliorer notre compréhension fondamentale de la biologie cellulaire, mais aussi à élaborer des stratégies de traitement et des technologies biomédicales novatrices pour nous attaquer à un large éventail de maladies et d’affections.