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Édition numéro 39 - 22 mars 2012
RÉSEAU AQUACULTURE QUÉBEC (RAQ)UNE PREMIÈRE CARTE GÉNÉTIQUE POUR L’OMBLE DE FONTAINE, LA FAMEUSE TRUITE MOUCHETÉEL’omble de fontaine, aussi connue sous le nom de truite mouchetée, constitue sur le plan économique l’une des espèces les plus importantes en aquaculture d’eau douce au Canada. Élevé pour la production alimentaire et l’amélioration de l’industrie de la pêche sportive, l’omble de fontaine (Salvelinus fontinalis) a une importance stratégique pour l’industrie aquacole du Québec. Dans un tel contexte, on comprend l’attrait d’établir les fondements génétiques et moléculaires, par exemple, de la croissance, de la résistance aux maladies ou des conditions d’élevage de l’omble de fontaine. Tablant sur l’effervescence que connaît depuis quelques années le domaine de la génomique, une équipe dirigée par Louis Bernatchez, professeur-chercheur à l’Université Laval et membre du RAQ, vient de réaliser la première carte génétique de l’omble de fontaine. Les résultats de ce travail de cartographie contribueront, entre autres, à améliorer les programmes de sélection en vue de développer une souche de truites plus performante en élevage et plus résistante à la maladie.
Omble de fontaine « Pour vérifier le rôle des gènes dans certains processus biologiques, il est nécessaire de faire appel aux méthodes liées à la cartographie génétique, souligne Louis Bernatchez. Celles-ci permettent de localiser, dans le cas de l’omble de fontaine, les régions du génome responsables des variations de caractères quantitatifs (QTL pour Quantitative Trait Locus) et d’intérêt pour la production aquacole. Il s’agit donc de relier des zones du génome à l’expression de caractères ou traits génétiques comme la croissance, la maturation sexuelle ou la résistance aux pathogènes. » La connaissance du génome repose d’abord et avant tout sur le développement de marqueurs génétiques qui sont les outils de base permettant de décrire la structure de ce génome. « La production de la première carte génétique de l’omble de fontaine comprend 300 nouveaux marqueurs situés dans les régions codantes du génome, mais cette carte ne décrit pas l’ensemble du génome, précise M. Bernatchez, aussi titulaire de la Chaire de recherche du Canada en génomique et conservation des ressources aquatiques. Elle permet toutefois de déterminer la position des locus quantitatifs (QTL) sur le génome pour différents gènes ayant une incidence sur les caractères de croissance, de stress ou de reproduction et d’analyser leurs effets. Dans un avenir rapproché, nous parviendrons sans doute à séquencer le génome de l’omble dans sa totalité. » D’ailleurs, une équipe de chercheurs français est en voie de réaliser le séquençage du génome de la truite arc-en-ciel alors qu’une équipe composée de chercheurs canadiens, chiliens et norvégiens fait de même pour le saumon atlantique. Lors de ce travail de cartographie, l’équipe comprenant, entre autres, deux chercheurs de niveau postdoctoral, Christopher Sauvage et Marie Wagner, ainsi que Céline Audet de l'Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) et directrice du RAQ, a pu détecter des marqueurs de sélection associés à des traits génétiques ayant une valeur économique (comme la croissance). « Ces marqueurs de sélection nous indiquent que des régions du génome sont impliquées dans le contrôle de traits comme la longueur ou le poids. Même s’il reste encore du travail à faire, l’utilisation des marqueurs de sélection pourra jouer un rôle clé dans le choix des individus les plus performants lors de la mise en place d’un programme de sélection », fait valoir Louis Bernatchez. L’équipe du RAQ s’est aussi intéressée d’une façon particulière aux changements évolutifs très rapides de l’omble de fontaine causés par la domestication. « En comparant un groupe d’ombles de fontaine domestiqués à une population contrôle d’ombles sauvages, nous avons pu constater que le contrôle de l’expression de nombreux gènes avait évolué en l’espace de seulement quatre générations de domestication. Ces informations, jumelées à celles acquises par la réalisation d’une carte génétique, s’avèrent très utiles pour nous aider à comprendre la dynamique d’hybridation ainsi que l’impact génétique des populations domestiquées sur les populations sauvages en milieu naturel. » Malgré l’importance de l’omble de fontaine dans l’industrie aquacole au Québec, soit plus de la moitié de la valeur de la production de cette industrie, il y a eu relativement peu d’investissement en recherche afin d'assurer l'amélioration génétique de l’espèce. « Nous croyons qu’en misant sur les outils de pointe en génomique, il sera possible d’améliorer les techniques de sélection et d’augmenter la valeur de la production aquacole au Québec et, ainsi, de faciliter la gestion et la conservation des poissons d’eau douce comme l’omble de fontaine », conclut Louis Bernatchez. Pour information Monsieur Louis Bernatchez CENTRE INTERUNIVERSITAIRE SUR LE CYCLE DE VIE DES PRODUITS, PROCÉDÉS ET SERVICES (CIRAIG)QUAND L’HYDROÉLECTRICITÉ DEVIENT UN ATOUT ÉNERGÉTIQUE ET ENVIRONNEMENTALImportante source d’énergie propre et renouvelable, l’hydroélectricité produite au Québec offre un avantage concurrentiel qui lui permet de jouer un rôle de premier plan d’un point de vue environnemental, dans les régions nord-est du continent nord-américain. Dans un contexte où les décideurs du monde entier se sont engagés à réduire la production de gaz à effet de serre (GES), le Québec est à l’heure des choix en matière de politique énergétique. Une équipe multidisciplinaire du CIRAIG, codirigée par Réjean Samson, de l’École Polytechnique de Montréal, et Pierre-Olivier Pineau, de HEC Montréal, a développé une méthodologie d’analyse du cycle de vie (ACV) appliquée aux échanges d’hydroélectricité. Le bilan obtenu grâce à l’ACV peut constituer pour les décideurs une source d’information stratégique en matière de choix énergétique, surtout dans une perspective d’exportation croissante d’hydroélectricité chez nos voisins américains.
Réseau hydroélectrique Pour Pierre-Olivier Pineau, il est essentiel, à ce moment-ci, d’analyser notre potentiel énergétique sous l’angle du cycle de vie. « Les aspects environnementaux, sociaux et évidemment économiques sont à prendre en compte, incluant tous les impacts liés aux différentes étapes de la production d’électricité. Il est important d’en arriver à un bilan qui soit le plus représentatif possible de la situation, qui ne sera ni noir, ni blanc, précise le chercheur. C’est pourquoi un tel outil doit reposer sur une analyse du cycle de vie cohérente qui permet de faire des comparaisons rigoureuses entre les différents impacts, sur la santé, sur la biodiversité, sur le territoire, sur le climat, etc. Les compromis, s’il y a lieu, devront être faits de façon éclairée afin d’en arriver aux meilleurs choix dans l’intérêt de tous. » Une étude menée de 2006 à 2008 par Mourad Ben Amor, alors candidat au doctorat et membre de l’équipe du CIRAIG, visait justement à illustrer l’impact des importations et des exportations d’hydroélectricité entre le Québec et les marchés voisins sur les émissions de GES et l’intérêt de l’approche du cycle de vie dans ce contexte énergétique. « Notre hypothèse était qu’en situation de marché propice aux échanges, la vente d’énergie hydroélectrique québécoise sur des marchés dominés par l’électricité thermique pouvait avoir un effet positif et non négligeable sur les émissions de GES, explique le jeune chercheur. Nous avons tenu compte des émissions directes de GES qui ont lieu durant l’étape de la production d’électricité ainsi que des émissions indirectes qui se situent en amont et en aval de la production. On parle ici des étapes du cycle de vie telles que la construction des centrales, l’entretien des infrastructures et le démantèlement des centrales. » Les résultats de ces travaux se sont révélés fort intéressants. « Pour les trois années considérées dans l’étude, le bilan net des importations/exportations a permis de réduire de 20 millions de tonnes les émissions de GES chez les marchés voisins. Cela fait environ 7 millions de tonnes par année, soit 8 % des émissions québécoises de GES. Si l’on pousse l’analyse plus loin en incluant également les émissions indirectes (cycle de vie), la réduction des GES attribuable aux échanges d’électricité, pour les trois années, avoisine 28 millions de tonnes, précise M. Ben Amor. Pour le moment, les réductions de GES réalisées par la diminution de production des centrales thermiques grâce à l’exportation d’hydroélectricité ne sont financièrement pas reconnues. Il y a cependant tout lieu de croire que l’hydroélectricité peut, à l’avenir, faire une importante différence au plan environnemental, du moins dans certaines régions clés comme le nord-est des États-Unis. »
Cycle de vie Force est de constater que l’ACV agit de plus en plus comme un catalyseur en matière de développement durable. « Les développements méthodologiques, l’enrichissement des bases de données et l’innovation en matière d’évaluation d’impacts permettent de mesurer les aspects dynamiques des impacts dans le temps. Ce qui fait de l'ACV un outil d’aide à la décision puissant et crédible dans le domaine des technologies et des politiques énergétiques, fait valoir Réjean Samson, directeur général du CIRAIG. La méthodologie du cycle de vie s’avère aussi particulièrement intéressante pour l’évaluation des impacts et des coûts du cycle de vie de la production d’énergies renouvelables à petite échelle. » La recherche doctorale de Mourad Ben Amor a justement contribué à évaluer les aspects environnementaux, économiques et énergétiques du cycle de vie des technologies de production distribuée (à petite échelle), particulièrement l’éolien et le solaire. « Il en ressort, entre autres, que les performances du cycle de vie sont très sensibles aux conditions climatiques et donc à la situation géographique, note le chercheur. On peut en outre conclure que la production d’énergie éolienne et photovoltaïque à petite échelle, comme cela se fait ailleurs dans le monde, peut apporter une contribution majeure à la réduction des GES dans le contexte énergétique du nord-est américain. » Au-delà de la réduction des GES, l’heure est plus largement au « bilan carbone » et éventuellement – qui sait – à un marché du carbone régional. Dans cette foulée, le gouvernement québécois annonçait en février dernier une initiative qui doit mener à la valorisation de la certification de l’« empreinte carbone » pour l’exportation des produits québécois sur les marchés internationaux. « Les outils mis au point par nos chercheurs pour l’analyse du cycle de vie seront en mesure de réaliser les simulations et les validations qui accompagneront la mise en place du marché québécois du carbone », conclut Réjean Samson. Mentionnons qu’un marché du carbone verra le jour l’an prochain au Québec.
Projet de recherche en équipeVERS DES PROTHÈSES DE LA HANCHE QUI S’AJUSTENT AU PROFIL DES PATIENTSChaque année, au Québec, quelque 5 000 personnes doivent se faire implanter une prothèse de la hanche. La clientèle, composée en grande partie de baby-boomers, est de plus en plus jeune, très active et souvent adepte d’entraînement intensif, comme la danse ou le hockey, ou de sports extrêmes. Or, actuellement, la durée de vie d’une prothèse ne dépasse pas 10 à 15 ans. Le fait d’en prolonger la durée représente donc un enjeu important pour la qualité de vie des patients à long terme. Une équipe dirigée par Natalia Nuño, professeure-chercheure à l’École de technologie supérieure (ETS), a entrepris de s’attaquer à ce problème en misant sur le développement de design et de matériaux innovateurs pour des prothèses à la fois plus durables et moins invasives.
Tige courte Les prothèses conventionnelles telles qu’utilisées dans une arthroplastie totale de la hanche sont composées de matériaux beaucoup plus rigides que l’os. « Quand on enlève une partie de l’os pour insérer la prothèse, il arrive que l’os autour de celle-ci se résorbe progressivement. L’os est en effet un tissu vivant qui n’est plus autant sollicité mécaniquement. Avec le temps (10 à 15 ans), la prothèse descelle. C’est pourquoi nous travaillons à améliorer le matériau ainsi que le design de la prothèse de façon à ce qu’elle se rapproche davantage de la structure et des propriétés mécaniques de l’os », explique Natalia Nuño. L’équipe de l’ETS s’est intéressée ces dernières années à un matériau novateur, mis au point par l’Institut des matériaux industriels (IMI) du CNRC, qui présente des propriétés similaires au tissu osseux (biomimétique). « Ce matériau à base de fibres de carbone est doté d’un revêtement biocompatible à forte adhésion, précise la chercheure. Nos applications de modélisation numérique 3D nous ont permis de simuler le phénomène de remodelage osseux qui intervient à la suite de la pose d’une prothèse faite de ce matériau. En reproduisant le processus biologique avec un modèle mathématique, nous avons pu évaluer que la prothèse de la hanche permettait d’améliorer la durée de vie de l’arthroplastie lors d’activités quotidiennes telles que la marche et la montée d’escaliers. Nos travaux sur ce matériau ont montré que, sans être la solution idéale, il apporte une amélioration, car l’os se résorbe moins par rapport à une prothèse faite de métal. » Les chercheurs de l’ETS, qui travaillent en étroite collaboration avec des chirurgiens orthopédistes de l’hôpital Maisonneuve-Rosemont, s’intéressent également au design 3D de la prothèse, en analysant différentes caractéristiques de celle-ci. Les chercheurs ont démontré qu’il est possible de raccourcir la tige de façon importante afin de rendre la prothèse moins invasive et éventuellement plus facile à remplacer. « La prothèse à tige courte est à mi-chemin entre la prothèse conventionnelle (très invasive) et celle dite de resurfaçage qui consiste simplement à recouvrir la tête du fémur d’une coque métallique plutôt que de la remplacer », note Mme Nuño.
Rayon-x Les recherches menées actuellement offrent des perspectives nouvelles en ce qui a trait à la prothèse de la hanche. Grâce à l’utilisation d’outils de CAO (conception assistée par ordinateur) et de simulation, les chercheurs peuvent maintenant évaluer une grande variété de modèles 3D afin de répondre à différents besoins. « On arrive à développer des modèles qui présentent une combinaison idéale entre le matériau et le design, ouvrant la voie à la création de prothèses sur mesure ou semi-personnalisées », souligne Natalia Nuño. L’heure est donc de plus en plus à la médecine personnalisée. « Grâce au modèle numérique de la hanche et d'une prothèse sur mesure, il est possible d’évaluer l’effet des propriétés mécaniques du matériau de la prothèse sur les sollicitations mécaniques de l’os et donc sur la durée de vie de l’arthroplastie. Sur cette lancée, on peut aussi penser allier un matériau moins rigide et plus poreux à l’utilisation d’un design capable de mieux s’adapter à l’os environnant. Il serait même possible de concevoir une prothèse faite d’un matériau non homogène », fait valoir Mme Nuño. En somme, la tendance du sur mesure a le vent dans les voiles et va permettre de plus en plus d’ajuster la prothèse au profil du patient. La création d’une prothèse personnalisée grâce à la technologie de fabrication rapide, en plein développement, marque le début d’une nouvelle ère en ce domaine. Pour information Madame Natalia Nuño
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