Du macro au nano : de l'astronomie à la microscopie

Flavie Lavoie-Cardinal, Université Laval

Après avoir été formée en chimie théorique dans les universités allemandes, Flavie Lavoie-Cardinal s'est initiée à la fabrication de microscopes à haute résolution lors d'un postdoctorat. Passionnée par la fabrication d'outils comme par les questions transdisciplinaires, on la retrouve ici au coeur d'un projet qui combine microscopie, neuroscience, photonique et intelligence artificielle, le tout en dialogue avec une équipe de l'Université de Toronto spécialisée en astrophysique...

LIEN VERS L'ENTRETIEN VIDÉO

Introduction

C’est lors d’un atelier exploratoire que le projet au cœur du présent entretien, jumelant les deux extrêmes de notre réalité, a pris naissance : Éclairs de lumière, découvrir des évènements cérébraux rares en combinant des outils issus de l’astronomie et de la microscopie.

L’organisme de recherche CIFAR avait organisé un atelier exploratoire réunissant deux chercheuses, l’une issue du domaine biomédical et l’autre de l’astrophysique. Flavie Lavoie-Cardinal du côté des cellules humaines, et du côté des galaxies, Renée Hlozek, astrophysicienne logée à l’Université de Toronto.

Chacune y a présenté son champ de recherche et ses méthodes. « Il y a eu plein de discussions vraiment intéressantes. Après, je lui ai écrit en lui disant "je pense qu’on devrait essayer de travailler ensemble". » Toutes deux travaillaient alors avec des signaux très petits malgré l’immense différence de taille de leurs objets respectifs. « On avait toutes deux à composer avec du bruit, avec des signaux très faibles, avec de la variabilité, des difficultés à analyser notre signal ».

Aujourd’hui, deux ans plus tard, leurs équipes de travail sont bien engagées autour d'un projet collaboratif hors norme, rendu possible, entre autres, par le Fonds Nouvelles frontières en recherche du gouvernement canadien.

Dendrite — Cette image de microscopie de super-résolution STED présente des neurones de cortex de rat développés en culture. Les protéines marquées sont : en rouge, PSD95 – une protéine postsynaptique; en blanc, VGLUT1 – une protéine présynaptique; en bleu, MAP2 – une protéine du cytosquelette; et en vert, FUS – une protéine impliquée dans certaines formes de la sclérose latérale amyotrophique. C'est, entre autres, ce type de projet qui pourra éventuellement bénéficier des outils développés en astrophysique; des recherches doctorales allant dans ce sens viennent d'ailleurs de s'amorcer.
*Source :* Image prise au laboratoire de nanoscopie intelligente de la plasticité cellulaire.
*Crédits :* Jean-Michel Bellavance, étudiant à la maitrise.

Ce phénomène astronomique transitoire appelé supernova se trouve à la périphérie de la galaxie NGC 4526, tel qu'imagé par le télescope spatial Hubble. Ces phénomènes se repèrent en comparant les changements dans le ciel, par la création d’images « différentielles » entre une nuit et la suivante. Les télescopes comme Hubble permettent d'obtenir des images très détaillées de la galaxie et de ses transitoires; mais des techniques avancées d'analyse d'images permettent de trouver des transitoires dans des galaxies moins bien résolues et moins lumineuses. Les outils utilisés en astronomie pour trouver ces phénomènes plus difficilement repérables ont été adaptés au contexte biologique, pour trouver les signaux lumineux qui indiquent l'activité synaptique des neurones.
*Crédits :* NASA/ESA, équipes du Hubble Key Project Team du High-Z Supernova Search, 5 mai 1999.

Flavie Lavoie-Cardinal
Université Laval

Professeure adjointe au Département de psychiatrie et de neurosciences de la Faculté de médecine de l'Université Laval, et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en nanoscopie intelligente de la plasticité cellulaire.

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