Making a mark with molecules

Faire sa marque avec des molécules

Montréal occupe une place de choix dans le monde de la biomédecine grâce à ses chercheurs de haut niveau en nanotechnologie qui mettent au point de nouvelles technologies pour des traitements médicaux
1 novembre 2006
La renommée de Montréal tient plusieurs choses : son histoire, sa culture, son architecture et plus particulièrement sa mode et sa vie nocturne. Mais ce qu'ignorent la plupart des gens, même les Montréalais, c'est que les chercheurs en nanotechnologie accomplissent des petits miracles médicaux juste sous leur nez.
 

Maryam Tabrizian passe une grande partie de son temps dans un laboratoire de génie biomédical l'Université McGill travailler avec des molécules complexes appelées polymères. Son objectif : faire en sorte que ces polymères puissent un jour transporter des médicaments, des protéines, des facteurs de croissance et d'autres substances vers des cellules distinctes du corps humain et ainsi améliorer les traitements médicaux.

À quelques kilomètres l'ouest, dans un établissement de pointe situé sur le campus de l'Université de Montréal, la chimiste des polymères Françoise Winnik est elle aussi engagée dans la recherche nanotechnologique, plus particulièrement dans l'étude de pointes de métal de dimension moléculaire, connues sous le nom de points quantiques, qui émettent une puissante lumière fluorescente. Un jour, les professionnels de la santé pourraient injecter cette matière aux patients et les marqueurs ainsi produits seraient capables, entre autres, de contrôler la diffusion de médicaments dans certaines parties du corps. Pour un aperçu des principes de base de la nanotechnologie, lire Un mini-titan du futur : la nanotechnologie.

Mesdames Tabrizian et Winnik font toutes les deux partie de cette communauté de scientifiques du milieu universitaire et des instituts de recherche qui ont fait de Montréal un centre d'excellence de la nanotechnologie d'envergure internationale.

Maryam Tabrizian essaie de manipuler des polymères naturels basés sur des polysaccharides qui véhiculeront le facteur de croissance humain, une hormone capable de stimuler la formation des os. Elle étudie ces longues molécules linéaires que l'on peut plier pour en faire des nanoparticules ou qui pourraient servir d'enrobages pour transporter biologiquement les molécules actives utilisées dans les traitements médicaux. Si son travail résultait en un traitement autorisé pour usage humain, il pourrait atténuer la douleur des enfants qui subissent des interventions chirurgicales pour corriger des déformations osseuses.

Ces enfants, qui ont parfois une jambe plus courte que l'autre ou qui sont atteints de difformités faciales graves doivent actuellement subir une intervention appelée ostéogenèse en distraction. Les chirurgiens incisent l'os et y insère des broches qui sont reliées un dispositif externe déposé sur la peau. Le dispositif disjoint l'os de façon ce qu'un nouveau tissu se forme naturellement dans l'écart obtenu, mais il faut parfois jusqu trois mois pour créer seulement quelques millimètres d'os.

Les recherches de Mme Tabrizian indiquent que la formation d'os stimulée par les polymères peut prendre moins d'un mois, ce qui réduit le risque d'infection et la douleur associée l'intervention. « Nous avons obtenu des résultats qui montrent que le système est efficace et qu'est possible de créer une matière osseuse plus forte », affirme-t-elle.

Pendant ce temps, Françoise Winnik est au nombre des chercheurs principaux d'un groupe interdisciplinaire de 20 chercheurs de l'Université de Montréal et de l'ecole Polytechnique affiliée. Ces scientifiques poursuivent leurs travaux l'aide d'un équipement d'une valeur de plusieurs millions de dollars dans le pavillon J.-Armand-Bombardier, un édifice de cinq étages. Quelque 700 universitaires, des boursiers postdoctoraux, des étudiants diplômés et des sociétés privées travaillent maintenant dans ce bâtiment qui a ouvert ses portes en mai 2004.

Madame Winnik et ses collaborateurs ont fait l'acquisition de nombreux instruments, dont un spectromètre capable de capter l'énergie lumineuse émise par les points quantiques et qui permet aux chercheurs de produire des images des nanoparticules ainsi qu'une microbalance quartz qui peut déterminer le poids de ces matières en nanogrammes. Une telle capacité d’imagerie et de mesure est impossible sans cet équipement haut de gamme.

« Ce sont nos outils quotidiens, affirme Françoise Winnik. Nous les utilisons du matin au soir, presque tous les jours de la semaine. Ils ont joué un rôle capital dans nos travaux. Notre labo est aussi bien équipé que n'importe quel laboratoire ailleurs sur la planète.»

Retombées

La communauté scientifique montréalaise progresse pas de géant dans le petit monde de la nanotechnologie. Des chercheurs biomédicaux tels que Maryam Tabrizian et Françoise Winnik se consacrent plusieurs travaux qui pourraient améliorer les traitements médicaux. On note aussi l'arrivée de travailleurs hautement qualifiés au Canada. En effet, le pays attire désormais de jeunes chercheurs de premier plan comme le Polonais Piotr Kujawa, qui poursuit aujourd'hui sa carrière dans le climat de collaboration et de créativité du pavillon J.-Armand-Bombardier.

Monsieur Kujawa, un chercheur-boursier postdoctoral affilié la Faculté de pharmacie de l'Université de Montréal, travaille avec des polymères qui forment de minces pellicules et qu'on peut organiser en couches comme un sandwich plusieurs étages. Ces structures pourraient servir diffuser des médicaments dans différentes parties du corps ou être utilisées comme revêtements pour des dispositifs médicaux comme les endoprothèses vasculaires qu'on implante dans les artères des malades atteints de cardiopathies afin de réduire les risques d'obstruction.

Piotr Kujawa confirme que le matériel disponible au pavillon J.-Armand-Bombardier est indispensable l'avancement de ses recherches. De plus, l'approche interdisciplinaire favorise un esprit de coopération et une plus grande créativité. « Des gens issus de différents horizons "biologistes, biochimistes, médecins et autres" travaillent en collaboration, précise-t-il. C'est vraiment stimulant.»

On retrouve ces relations d'échange non seulement l'interne, mais aussi entre les établissements. Françoise Winnik partage des étudiants, des boursiers postdoctoraux et de l'équipement avec Mme Tabrizian; elle participe des recherches conjointes avec cette dernière et d'autres scientifiques. « Nous sommes concurrentiels l'échelle internationale, cela ne fait aucun doute », soutient Maryam Tabrizian. « Montréal est en train de devenir l'un des meilleurs centres de nanotechnologie au monde.»

Partenaires

Plusieurs entreprises privées se sont aussi installées au pavillon J.-Armand-Bombardier et consacrent leurs efforts transformer ces découvertes scientifiques en produits commerciaux. La société montréalaise Nanometrix Inc. a ainsi mis au point une nanotechnologie qui peut servir de revêtement pour divers dispositifs, y compris les capteurs biomédicaux qu'on utilise entre autres pour détecter la présence de virus et de cellules cancéreuses dans les prélèvements de sang, d'urine ou de salive.

Le président directeur Alex Kalil indique que plusieurs fabricants de semi-conducteurs mettent actuellement l'essai le procédé de Nanometrix pour l'utiliser dans leurs produits actuels et futurs. Il ajoute que l'entreprise a largement tiré profit de l'équipement perfectionné et du grand savoir-faire scientifique de l'établissement. « Nous avons de l'aide pour nos essais et nos recherches et nous pouvons utiliser du matériel que nous n'aurions jamais eu les moyens d'acheter, ajoute M. Kalil. Il est essentiel que nous ayons accès cette infrastructure.»

Pour en savoir plus

Pour en savoir plus sur les polymères et sur leur composition, visitez le Centre for Self-Assembled Chemical Structures de l'Université McGill.

Evident Technologies de Troy, New York, explique le concept des points quantiques, l'histoire de leur découverte et présente certains produits disponibles sur le commerce.