Six ans après la mise en place de ses premiers projets, chaires et unités mixtes de recherche, les 75+ équipes qui ont choisi de relever le défi de la recherche interdisciplinaire sont devenues une force d'impact scientifique avec des retombées concrètes pour le Nord.
Découvrez ci-dessous quelques-unes des plus récentes réalisations d'impact du programme. Plus encore sont disponibles dans le Compendium de recherche, dans les rapports d'activités, ou en parcourant l'ensemble des publications scientifiques.
Une équipe de recherche internationale menée par Pascale Roy-Léveillée, titulaire de chaire Sentinelle Nord, a observé que les grandes rivières à méandres arctiques en zone de pergélisol ont vu leur migration ralentir de 20% dans les 50 dernières années. Ielpi et al., 2023).
Défier les prédictions : la recherche convergente pour aller au-delà des idées attendues
De nombreux scientifiques ont prédit que la migration latérale des rivières nordiques pourrait être accélérée par la déstabilisation et l'érosion des berges dues au dégel du pergélisol. Or, l'équipe menée par la Pr. Roy-Léveillée a été surprise de constater que les rivières nordiques ne se déplacent pas comme les modèles prédictifs l'annonçaient en fonction du réchauffement de la région. Elle a fait cette observation alors qu’elle surveillait l'impact des changements climatiques sur les grands fleuves de l'Arctique canadien et de l'Alaska. Cette découverte fortuite pourrait avoir d'importantes répercussions sur les bilans de carbone à l'échelle des bassins hydrographiques et sur la rétroaction du climat.
Une molécule aux propriétés antiparasitaires a été identifiée dans l'huile essentielle des feuilles du théier du Labrador (Rhododendron subarcticum), qui pourrait s'avérer utile contre les infections parasitaires, notamment le paludisme. Séguin et al., 2023).
L'urgence de mieux comprendre la chimiodiversité du Nord
Avant que les changements climatiques n'affectent davantage la flore nordique du Québec, il est important d'étudier à fond les espèces qui la composent afin d'en documenter la biodiversité, mais aussi la chimiodiversité. En effet, certaines de ces plantes, qui risquent d'être perdues à jamais en raison des perturbations climatiques, produisent des composés qui pourraient nous être très utiles, notamment en santé. Une équipe dirigée par le professeur Normand Voyer s'est associée au Whapmagoostui Cree Nation Council et au Kuujjuaraapik Inuit Community Council pour étudier Rhododendron subarcticum, une plante dont la limite sud de l'aire de répartition correspond à la latitude de ces deux communautés.
Une avancée dans la fabrication de verres à base d’oxyde de gallium, germanium et baryum (BGG) aux propriétés mécaniques et optiques exceptionnelles pourra contribuer à mieux suivre les effets des changements climatiques dans le Nord.
Guérineau et al., 2023).
La collaboration internationale pour trouver la clé
Les difficultés de fabrication des verres BGG ont été surmontées grâce à une approche combinant la compréhension chimique et l’observation méticuleuse du verre, en collaboration avec l’Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux. Le nouveau protocole de fabrication contribue grandement au domaine de la télécommunication dans le moyen infrarouge. Non seulement le verre possède des propriétés semblables aux verres fluorés qui dominent le milieu, mais la fibre optique qui en résulte est plus solide et plus résistante à l’humidité, la rendant plus facile à manipuler et à exposer à des environnements contraignants comme ceux du Grand Nord, où ils pourront être utilisés pour mettre au point des capteurs de pointe.
Dans le lac d'épishelf de Milne Fiord, la communauté virale de la couche d'eau douce renferme une plus grande diversité que l'eau de mer sous-jacente. Elle présente aussi un ensemble différent de gènes métaboliques auxiliaires potentiels. Il s'agit de la première évaluation de l'abondance, de la diversité et de la distribution des virus dans cet écosystème de la dernière zone glaciaire (Labbé et al., 2022).
Une fenêtre qui se referme pour comprendre la biodiversité
Les virus sont essentiels à la compréhension des écosystèmes aquatiques polaires, qui sont dominés par les micro-organismes. Cependant, les études sur les communautés virales sont difficiles à interpréter car la grande majorité des virus ne sont connus que par des fragments de séquences, et leur taxonomie, leurs hôtes et leurs répertoires génétiques sont inconnus. L'augmentation des températures dans cette région signifie qu'il reste peu de temps aux chercheurs pour comprendre la biodiversité et les cycles biogéochimiques des environnements dépendant de la glace et les conséquences de ces changements rapides et irréversibles.
Lors de l’enquête Qanuilirpitaa? 2017 et en partenariat avec les communautés du Nunavik, les caractéristiques taxonomiques et fonctionnelles du microbiote intestinal des jeunes Nunavimmiut ont été identifiées, révélant une composition distincte de celle des populations non occidentales et occidentales. L’alimentation pourrait expliquer l’individualité de leur microbiote intestinal (Abed et coll., 2022).
L’alimentation, un déterminant du microbiote intestinal
Des changements dans la diète peuvent déséquilibrer le microbiote intestinal et engendrer des désordres cardiométaboliques. Il est important de pouvoir caractériser le microbiote intestinal, d’identifier des biomarqueurs et de développer des outils prédictifs permettant un diagnostic rapide et efficace des maladies cardiométaboliques.
Des progrès notables permettant une meilleure compréhension des flux de carbone et des émissions de gaz à effet de serre ont été réalisés par des équipes de Sentinelle Nord, qui développent des dispositifs capables de détecter et de quantifier les gaz relâchés dans la basse atmosphère en raison du dégel du pergélisol.
L’optique-photonique pour monitorer les émissions de gaz à effet de serre in situ
- Des avancées remarquables ont été réalisées dans la conception de sources lasers émettant dans le moyen infrarouge (2,5-5 microns) pour la détection du méthane (CH4), un gaz qui présente de fortes bandes d’absorption dans ces longueurs d’onde (Jobin et coll., 2022). Il a notamment été démontré que la concentration d’un gaz peut être mesurée sur un microphone en utilisant l’effet photo-acoustique avec une source laser à large bande spectrale.
- Une démonstration a été faite du premier laser tout-fibre fonctionnant dans l’infrarouge moyen en régime auto-déclenché et utilisant une fibre de silice dopée au dysprosium comme absorbant saturable. Ce laser pourrait être suffisamment robuste et fiable pour être déployé dans des environnements extrêmes et permettre de détecter plus d’un gaz grâce à son spectre d’émission étendu, notamment le méthane (Paradis et coll., 2022).
En utilisant les articles de Sentinelle Nord publiés entre 2017 et 2020, l'interdisciplinarité du programme de recherche a été mesurée grâce au développement d'une nouvelle approche de visualisation. Cette méthode a permis de démontrer les performances exceptionnelles des équipes de recherche dans la réalisation d'une intégration interdisciplinaire dans leurs articles.
L'interdisciplinarité pour accroître l'impact de la recherche
L’un des principaux objectifs de Sentinelle Nord est de promouvoir l’intégration des connaissances, des méthodes et de l’expertise entre différentes disciplines afin de catalyser la découverte scientifique et l'innovation à l'appui de la santé et du développement durables dans le Nord. À cet effet, la convergence des expertises en génie, en sciences de la nature, en sciences sociales et en sciences de la santé peut favoriser l’innovation et l’acquisition de connaissances multidimensionnelles. Celles-ci s’avéreront nécessaires afin d’obtenir une perspective globale sur les effets en cascade que les changements climatiques peuvent avoir sur les systèmes socio-écologiques et afin d’élaborer des stratégies d’adaptation.
Combinées à un modèle numérique 3D, des données de terrain ont fourni des informations clés sur l’écoulement des eaux souterraines et le transport de la chaleur à l’intérieur et autour d’un système rivière-talik en zone de pergélisol continu, ce qui pourrait permettre d’évaluer le potentiel des aquifères de talik comme sources d’eau potable dans les communautés nordiques (Liu et coll., 2022).
Des regimes hydrologiques en changement
Les rivières et les eaux souterraines des régions nordiques subissent les contrecoups des changements environnementaux. Par exemple, la dégradation du pergélisol cause une augmentation de l’épaisseur de la couche active et modifie le patron d’écoulement des eaux souterraines. Comprendre les mécanismes sous-jacents est essentiel pour mieux appréhender les changements en cours dans les milieux pergélisolés.
Croisement improbable entre des domaines traditionnellement éloignés, le projet Design ta science! a su montrer que le maillage d'expertises permet d'aller plus loin. L'initiative jumelant des étudiants de Sentinelle Nord et de l'École de design a en effet permis de démystifier des sujets complexes grâce à des visuels autoportants destinés à un public non-initié.
La collaboration interdisciplinaire comme moteur d'innovation
Design ta science! est un exemple probant d'initiative transectorielle basé sur la convergence. En plus d'avoir donné naissance à des créations inédites capables de faire rayonner la recherche hors des frontières traditionnelles, le projet a aussi fait l'objet d'une conférence-vernissage et d'une exposition au sein du réseau des bibliothèques de Québec.
La Chaire de recherche Sentinelle Nord sur les relations avec les sociétés inuit s'est récemment démarquée par ses nombreuses initiatives de recherche participative axées sur la production de connaissances, le renforcement de la capacité d'action et les retombées concrètes pour les inuit.
De la gouvernance à la justice en passant par la santé
Sous la direction de la professeure Caroline Hervé et grâce au soutien de plus de 30 chercheur(euses), étudiant(e)s et collaborateur(trice)s, la Chaire a développé plusieurs projets, formations et des outils pédagogiques sur mesure, notamment :
- Organisation de plusieurs ateliers et entretiens dans un but de revitalisation des pratiques juridiques inuit
- Table ronde organisée dans le cadre du 22e Congrès d'Études inuit à Winnipeg, sur le thème des savoirs inuit et de la recherche
- Mise sur pied d'un projet de recherche participative avec la municipalité de Cambridge Bay au Nunavut dans le but d'accroitre l’autonomie alimentaire de la communauté et permettre le transfert de connaissances en lien avec l’utilisation de différents systèmes de culture intérieurs et extérieurs.
Grâce à la génomique, un nouveau type d’interaction par lequel un type de microbe primitif (Archaea) attaque et perce d'autres cellules microscopiques a été identifié. L’article publié dans ISME Communications par le postdoctorant en biologie Adrien Vigneron ouvre la porte à de nouvelles hypothèses dans le cycle du carbone et de l’énergie dans les environnements aquatiques.
Des réponses au fond des lacs Arctiques
Sous la direction de Warwick Vincent, l'étude s’inscrit dans une perspective de compréhension et d’anticipation des changements ayant cours dans les écosystèmes nordiques. S’appuyant sur la génomique, la biochimie et la microbiologie, la découverte qui origine de certains des lacs les plus au nord de la planète attire l’attention sur l’extrême complexité des processus régissant les réseaux trophiques de l'Arctique.
En établissant des liens entre l’exposition aux composés per- et polyfluoroalkylées (PFAS) à longue chaîne et la santé des populations inuit, la post-doctorante Amira Aker voit ses travaux et ceux des communautés nordiques appuyer la démarche du Canada visant à inclure ces substances sur la liste des produits interdits dans le cadre de la Convention de Stockholm. Lisez l'article complet ici.
Pourquoi légiférer sur les PFAS?
Les PFAS à longue chaîne sont des substances chimiques entrant dans la catégorie des polluants organiques persistants (POP). Transportés par les courants marins et atmosphériques, ils se concentrent entre autres dans l’Arctique, où ils sont consommés par les populations locales via l’alimentation traditionnelle. Ces substances sont associées à divers problèmes de santé au niveau cardiométabolique, immunitaire, hormonal ou développemental.
Lauréate d'une bourse de stage postdoctoral Sentinelle Nord et poursuivant ses projets de recherche au sein de la Chaire Littoral, Amira est passionnée par la recherche multidisciplinaire qui intègre les facteurs de stress environnementaux et sociaux pour mieux comprendre la santé globale.
Caroline Ménard et son équipe pavent la voix à une révolution dans la manière de dépister et de traiter la dépression et les troubles de l'humeur. Des résultats publiés dans Nature Communications sont les premiers à démontrer l'importance de la santé neurovasculaire dans la dépression, et à proposer un nouveau biomarqueur pour son diagnostic.
La santé mentale dans les régions nordiques
Le Nord subit d'importants bouleversements socio-économiques, culturels et environnementaux qui engendrent une forme de stress unique chez les populations qui y habitent. Une meilleure connaissance de la neurobiologie reliée au stress chronique, qui est associé à des changements aux plans vasculaire et immunitaire, pourrait permettre une approche thérapeutique innovante axée sur la résilience et l’ensemble du corps plutôt que seulement sur le cerveau.
En combinant plusieurs expertises et technologies de pointe, notamment en optique-photonique, la Chaire de recherche Sentinelle Nord sur la neurobiologie du stress et de la résilience axe ses travaux sur les interactions entre les systèmes complexes que représentent le cerveau, la santé neurovasculaire, le système immunitaire et le microbiome intestinal.
