Le 25 mai, l’Agence spatiale canadienne et Impact Canada ont annoncé les 20 projets sélectionnés pour le concours Un défi pour la santé de l’espace lointain, qui vise à favoriser le développement des nouvelles technologies dans le domaine de la santé. Ces technologies sont conçues pour les astronautes lors de longues missions spatiales, ainsi que pour les communautés éloignées du Canada.
Le projet, présenté par l’Université de Montréal et sélectionné par le consortium, réunit trois professeurs de chimie reconnus en technologies de la santé, soit les professeurs de l’UdeM Jean-François Masson, expert en biocapteurs optiques pour la détection des maladies, et Joelle Pelletier, spécialiste en génie des protéines et interactions moléculaires, et Denis Boudreau, professeur à l’Université Laval, spécialiste des nanomatériaux et des équipements optiques.
L’équipe de chimistes du Québec a été choisie grâce à sa technologie appelée SPRINT, qui consiste en des nanocapteurs intelligents à résonance de plasmon de surface. “Plus largement, nous allons concevoir un laboratoire d’analyses biomédicales miniature dont le composant principal, pour détecter des biomarqueurs de la maladie dans une goutte de sang humain, aura la taille d’une boîte à mouchoirs”, explique Jean-François Mason. Avec tout le matériel nécessaire à l’analyse, ce laboratoire miniature sera rangé dans un conteneur de la taille d’une boîte à chaussures ! »
Missions spatiales autonomes
Les missions spatiales des prochaines décennies présenteront des défis bien plus complexes que celles à bord de la Station spatiale internationale, qui n’est qu’à 400 km de la Terre : « Le poste de pilotage n’est pas le plus spacieux. Les prochaines missions emmèneront les astronautes à des distances de la Terre qui n’ont jamais été atteintes auparavant. Par conséquent, ils devront être autonomes pour tout ce qui est essentiel à la vie. En cas de maladie, il n’est pas possible de mettre en place un laboratoire traditionnel d’analyses médicales, même petit. C’est pourquoi l’Agence spatiale canadienne a fait appel à l’ingéniosité des scientifiques de tout le pays pour trouver des solutions », a déclaré Jean-François Mason.
COVID-19 comme point de départ
Cartouche microfluidique, développée par le professeur Denis Boudreau
Crédit : ULaval
“La technologie SPRINT s’inspire d’un test de détection du COVID-19, que nous avons récemment développé dans le cadre d’une étude sur les travailleurs de l’alimentation infectés pendant la pandémie. Le dispositif SPRINT combinera deux technologies de pointe, la résonance plasmonique de surface et les cartouches microfluidiques à pompage passif.
“La résonance plasmonique de surface est un processus optique qui utilise un mince film d’or pour détecter les biomarqueurs de l’inflammation, qui sont une ou plusieurs protéines sécrétées dans le sang et associées à la maladie. En fonction des biomarqueurs trouvés, l’instrument va mesurer un spectre de couleur spécifique », résume Jean-François Mason.
Il poursuit : « À l’Université Laval, notre collègue Dennis Boudreau travaille sur des cartouches microfluidiques contenant le réactif, qui sera mis en contact avec une goutte de sang et dont le pompage sera passif, c’est-à-dire par capillarité. Le capillaire est un phénomène d’interaction qui se produit aux limites du liquide et de la surface en raison des forces de tension superficielle. Par exemple, ce phénomène se produit lorsque l’encre est aspirée du papier buvard.
Plusieurs timbres, de la taille d’un timbre-poste, seront conçus pour tester les signes de diverses maladies, dont le cancer et les infections, ainsi que plusieurs types de maladies inflammatoires susceptibles de se développer dans l’organisme. Environnement sanitaire du vol spatial.
La procédure sera simple et rapide. Si un diagnostic est nécessaire, l’astronaute doit sélectionner la cartouche appropriée pour la maladie à tester, ajouter une goutte de sang à la cartouche, la placer dans l’instrument SPRINT et activer le logiciel. La durée totale de l’analyse sera inférieure à 15 minutes.
De la porte lunaire à Mars : le danger des radiations cosmiques
Jean-François Mason
Crédit : Amélie Filiber
La Lunar Gateway est la prochaine grande mission spatiale internationale habitée pour laquelle l’Agence spatiale canadienne a invité des scientifiques à présenter des dispositifs médicaux innovants. La station sera en orbite autour de la Lune et servira de tremplin pour l’exploration de l’espace lointain, dont la première escale prévue est la planète Mars, au cours des vingt prochaines années.
La planète Mars a quelques mois avec une navette spatiale. D’où l’importance pour les astronautes d’être prêts à vivre longtemps de manière autonome.
“Il est essentiel pour notre équipe que notre laboratoire miniature SPRINT soit capable de détecter des biomarqueurs du cancer dans un contexte où les astronautes travailleront sans protéger le champ magnétique terrestre, qui protège les humains du rayonnement cosmique. Pour la première fois dans l’histoire de l’humanité, les astronautes seront exposés à des doses plus élevées de rayonnement solaire et cosmique pendant des périodes prolongées, prévient Jean-François Mason. Les scientifiques soupçonnent que ces radiations peuvent causer le cancer chez l’homme, mais il n’y a pas suffisamment de données pour le confirmer. Documenter cette problématique liée aux vols spatiaux longue distance sera l’une des missions de la station lunaire.
SPRINT : utilité indéniable de la Terre
La détection rapide et quantitative des marqueurs inflammatoires par l’outil SPRINT permettra de dépister plusieurs maladies graves. Le manque de laboratoires cliniques dans les régions éloignées signifie que le patient ou l’échantillon de sang doit se rendre dans un centre urbain, selon la situation. Cela peut être long, coûteux et compliqué. La disponibilité d’un outil facilitant le diagnostic de la maladie permet de choisir le meilleur traitement pour les patients.
Son utilisation peut révolutionner la pratique médicale dans les régions éloignées, car les diagnostics rapides sur place sont synonymes de suivi sur place, plutôt que dans les grands centres urbains, souvent difficiles d’accès pour ces communautés. Pensez au Grand Nord canadien, où les distances à parcourir sont énormes.
De plus, la mise en service de l’instrument ne nécessitera pas d’environnement stérile ou aseptique ni de formation particulière – le patient peut l’utiliser seul. Il élimine même les étapes de collecte et d’injection manuelles. La goutte de sang reste emprisonnée dans la cartouche, minimisant ainsi le risque de contamination et de destruction de l’échantillon. Les longs temps d’analyse pour obtenir les résultats disparaissent également, car ils seront affichés après 15 minutes.
Par conséquent, cette solution technologique sera adaptée aux conditions où le personnel et les ressources sont limités, ainsi qu’au roulement du personnel. Tel qu’il est conçu, il ne nécessitera pas d’outils de données centralisés ou de technologie périphérique, mais si nécessaire, le logiciel peut être conçu pour communiquer avec des systèmes centralisés.
“Nous sommes donc prêts à travailler avec les communautés éloignées du Canada pour identifier les applications technologiques qui leur seront les plus utiles et concevoir une série de cartouches répondant à leurs besoins”, a déclaré l’équipe de professeurs Masson Pelletier et Budo.
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