Brighter than the sun

Plus lumineux que le soleil

À Saskatoon, une installation de niveau international promet d'illuminer la vie des chercheurs canadiens
1 juin 2003

Au coeur des Prairies canadiennes, des chercheurs se préparent à exploiter l'énergie produite par une nouvelle source de lumière formidablement puissante et des millions de fois plus lumineuse que le soleil.

À l'Université de la Saskatchewan, dans une installation de la taille d'un champ de football, les chercheurs mettent la dernière main à l'un des plus grands projets scientifiques jamais entrepris au Canada. Le Centre canadien de rayonnement synchrotron (CCRS) est le premier synchrotron au pays. Cet instrument puissant, capable de produire une lumière focalisée d'une intensité et d'une luminosité extraordinaires, va aussi propulser le Canada dans les ligues majeures de la recherche sur le synchrotron. « C'est le nec plus ultra, dit Bill Thomlinson directeur général du CCRS. Avec cette technologie, nous sommes coude à coude avec les leaders mondiaux. »

Ce que les chercheurs pourront accomplir à l'aide de la lumière est encore plus impressionnant. Dès 2004, quand l'installation de 174 millions de dollars sera en activité, des chercheurs de partout au Canada viendront y mener des recherches sur la structure de la matière pour mieux en comprendre les procédés physiques, chimiques, géologiques et biologiques. « Le synchrotron agit comme un microscope géant, explique Bill Thomlinson. Comme il génère des faisceaux lumineux intenses, le synchrotron aidera les scientifiques à mieux comprendre la nature et la structure des molécules et des matières. »

Le travail du CCRS paraît simple : braquer une lumière puissante sur de très petites matières pour les voir plus distinctement. La réalité est tout autre. Les recherches effectuées à Saskatoon pourraient mener à des résultats significatifs et d'une portée considérable. Les chercheurs projettent d'utiliser le synchrotron (et sa source à haute intensité de lumière radiographique, ultraviolette, visible et infrarouge) dans le but d'examiner, au niveau atomique, les réactions chimiques et la structure complexe des matières (les protéines, par exemple). Les données ainsi recueillies prépareront le terrain au développement éventuel d'une longue liste d'applications : nouveaux médicaments, puces d'ordinateur plus puissantes, lubrifiants de moteur de meilleure qualité, appareils d'imagerie médicale plus efficaces, développement de matières moins dangereuses. Et tout ça grâce à un appareil qui a l'air d'un beigne géant!

Malgré sa taille imposante, l'installation du CCRS ne sera pas trop complexe. Les chercheurs pourront diviser la principale source de lumière en caissons appelés « laboratoires des lignes de faisceaux ». D'intenses faisceaux de lumière seront transférés de l'anneau principal aux caissons pour augmenter le nombre de chercheurs et de projets qui profiteront de la lumière. Chaque année, dans ces laboratoires, jusqu'à 2 000 chercheurs pourront ainsi procéder à des analyses et à des expériences chimiques qui feront avancer la science fondamentale. Et qui donneront lieu à des découvertes révolutionnaires.

Auparavant, les chercheurs canadiens des secteurs public et privé devaient voyager à l'étranger pour avoir accès à des synchrotrons. Le nouveau CCRS leur permettra de travailler ici, ce qui est une bonne nouvelle économique pour le Canada. Le CCRS attirera aussi des étudiants de niveaux supérieurs, ramènera au bercail des  cerveaux qui avaient dû s'expatrier, et donnera au Canada un avantage concurrentiel pour recruter des chercheurs dans d'autres pays. Jusqu'à maintenant, le CCRS a attiré à l'Université de la Saskatchewan plus de 20 nouveaux chercheurs et collaborateurs, dont Bill Thomlinson, un Américain jadis à la tête du groupe de recherche médicale du Centre européen de rayonnement synchrotron de Grenoble (France). « L'engouement pour ce programme national d'innovation est ici aussi excitant et important que partout ailleurs au Canada », a t il affirmé.

Retombées

Dans son laboratoire à l'Université de la Saskatchewan, Louis Delbaere espère percer un mystère crucial dans la compréhension du diabète.

Ce biochimiste cultive des cristaux de protéines qui pourraient apporter un jour la solution à une énigme que le monde entier cherche à résoudre au sujet du diabète : qu'est-ce qui stimule et entrave l'activité des protéines influençant la production de glucose? Louis Delbaere croit que la création d'une nouvelle installation à cette université aidera sûrement à trouver la réponse à cette question. Et qu'elle fera une énorme différence dans la lutte contre cette maladie de plus en plus courante.

Louis Delbaere s'apprête à mettre à contribution le tout-puissant nouveau Centre canadien de rayonnement synchrotron (CCRS), une installation qui l'aidera à sonder la structure des protéines avec plus de précision. Sa recherche sera accélérée grâce à la lumière focalisée du CCRS, dont la puissance lumineuse dépasse des millions de fois celle du soleil et produit des rayons X des millions de fois plus clairs et lumineux que ceux créés par les appareils déjà existants.

Dans le corps, presque tous les récepteurs de médicament se trouvent sur des protéines. Louis Delbaere prévoit donc examiner la structure des protéines pour découvrir les meilleurs récepteurs pour les nouveaux médicaments. « Et si une protéine en particulier joue un rôle dans une fonction biologique critique, explique-t-il, nous pourrons l'amener à stimuler et à inhiber cette fonction en liant certains médicaments aux sites récepteurs de la protéine. » La protéine qui participe à la production du glucose, par exemple, est trop active chez les personnes diabétiques et produit trop de sucre dans leur système.

Avant de travailler au CCRS, Louis Delbaere a consacré des années à essayer de cultiver des cristaux de protéine d'un quart de millimètre, soit assez gros pour les analyser avec son matériel maison. Grâce au synchrotron, il pourra désormais examiner des cristaux de 0,05 millimètre de diamètre, donc beaucoup plus petits. Et il pourra les cultiver en moins de deux à trois semaines. « En plus d'accélérer les choses, j'aurais aussi accès à des données plus précises », dit-il.

Pour Louis Delbaere, l'installation de Saskatchewan signifie qu'il ne sera plus obligé de trimballer ses cristaux à un synchrotron situé à des centaines, voire même à des milliers de kilomètres à l'extérieur du Canada. En voyageant, les cristaux de protéine risquent de se dégrader. Quand on sait que l'une des clés du succès réside dans l'utilisation de cristaux les plus parfaits possible, il s'agit à d'un véritable problème.

Partenaires

L'une des caractéristiques uniques du Centre canadien de rayonnement synchrotron, c'est son mandat. Il vise en effet à équilibrer l'utilisation du synchrotron entre le monde universitaire, le gouvernement et l'industrie. Ce projet est un partenariat entre les gouvernements fédéral, provinciaux et municipaux, des établissements universitaires et des entreprises privées. La Fondation canadienne pour l'innovation, le ministère de l'Industrie et des Ressources de la Saskatchewan, SaskPower, la ville de Saskatoon, l'Alberta Heritage Foundation for Medical Research, le Fonds ontarien pour l'innovation, le ministère de l'Innovation et des Sciences de l'Alberta et le gouvernement canadien ont tous contribué à ce projet.

Pour aider à la construction du laboratoire de ligne de faisceau, Boehringer Ingelheim (Canada) Ltée, l'une des ces entreprises privées, contribuera 500 000 dollars échelonnés sur cinq ans. Le laboratoire servira de véhicule pour acheminer, aux postes de travail expérimentaux, la lumière de synchrotron utilisée pour étudier les cristaux de protéine. Les données issues de ces recherches joueront un rôle vital dans la mise au point de nouveaux médicaments. « Il nous fait extrêmement plaisir de contribuer » la construction de ces installations de recherche des plus perfectionnées, a affirmé le Dr. Paul Anderson, vice-président principal, Recherche et développement, chez Boehringer Ingelheim. Cet investissement est un autre exemple de notre engagement dans la recherche et le développement au Canada. »

GlaxoSmithKline, une autre compagnie pharmaceutique, va également contribuer une somme de 500 000 dollars sur cinq ans afin de doter l'Université de la Saskatchewan d'une chaire de recherche. Elle est réservée à un expert en développement de nouveaux médicaments. « En offrant des débouchés aux scientifiques et aux chercheurs canadiens talentueux, nous nous sommes engagés à aider le Canada à devenir un leader mondial en recherche et développement », a indiqué Geoffrey Mitchinson, vice-président, Affaires publiques, chez GlaxoSmithKline.