Les avancées scientifiques de Frédéric Leblond et de Stéphane Kéna-Cohen, professeurs adjoints au Département de génie physique de Polytechnique Montréal, figurent parmi les dix découvertes québécoises 2017 du magazine Québec Science et sont de ce fait en lice au concours Prix du public Découverte Québec Science de l’année 2017.

Une sonde portative presque infaillible en chirurgie du cancer

Le professeur Frédéric Leblond, qui est chercheur au Centre de recherche du Centre hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM), et le docteur Kevin Petrecca, qui est chef du Service de neurochirurgie à l’Institut et hôpital neurologiques de Montréal (Le Neuro) de l’Université McGill et du Centre universitaire de santé McGill (CUSM), ont perfectionné en 2017 une sonde portative de spectroscopie Raman qui permet aux chirurgiens de détecter les cellules cancéreuses en temps réel pendant les opérations du cerveau.

Outre l’amélioration de la sonde qu’ils avaient développée en 2015, les chercheurs ont mis au point un système d’imagerie optique et de modèles statistiques, fondé sur l’apprentissage machine, qui est apte à détecter des cellules cancéreuses très rapidement pendant les chirurgies. Non seulement le nouveau dispositif détecte les cellules cancéreuses du cerveau, mais il décèle également aussi les cellules tumorales du côlon, de la peau et du poumon avec une sensibilité de 100 %.

Le système utilise la spectroscopie par fluorescence, la réflectance diffuse et la spectroscopie Raman. Lors du dépôt d’une petite sonde ressemblant à un crayon sur la surface des tissus, le chirurgien peut savoir de façon précise s’il y a présence de cellules cancéreuses dans une région d’intérêt de 500 microns de diamètre.

Les résultats des travaux de recherche ont été diffusés dans l’article intitulé « Highly accurate detection of cancer in situ with intraoperative, label-free, multimodal optical spectroscopy » qui a été publié en juin 2017 dans la revue Cancer Research de l’American Association for Cancer Research. Outre Frédéric Leblond et Kevin Petrecca, les auteurs de l’article sont Michael Jermyn, Jeanne Mercier, Kelly Aubertin, Joannie Desroches, Kirk Urmey, Jason Karamchandiani, Eric Marple et Marie-Christine Guiot.

Dans un autre article, paru en octobre 2017, les chercheurs ont démontré que la technologie pouvait être généralisée afin de faire de l’imagerie permettant de fournir le même type d’information sur une région d’intérêt de plusieurs millimètres. Cette technologie est prometteuse, car elle permettra de mieux visualiser les marges des tumeurs. Également, la technologie fournira de l’information spatiale et spectrale qui servira à décrire le tissu à un niveau moléculaire.

Un superfluide de lumière

Sous la direction du professeur Stéphane Kéna-Cohen, des chercheurs de Polytechnique Montréal et des collègues de l’Institut de nanotechnologie du Conseil national de recherche en Italie ont démontré la possibilité de créer une lumière avec des propriétés exotiques lui permettant de s’écouler autour d’obstacles et d’ainsi pénétrer plus profondément dans la matière. Ladite lumière est ainsi à l’état « superfluide ».

La superfluidité est l’une des manifestations les plus spectaculaires de la physique quantique à notre échelle. Or, jusqu’à présent, la superfluidité n’était atteignable qu'avec des gaz refroidis à des températures avoisinant le zéro absolu. La découverte réalisée à Polytechnique Montréal démontre que la lumière peut aussi avoir un comportement superfluide, à température ambiante et dans des conditions ambiantes.

Lors de l’expérience qui a mené à cette découverte, un faisceau de lumière superfluide a été envoyé vers un obstacle et est parvenu à le traverser sans diffuser, comme s’il était absent. La fabrication de la nanostructure et les calculs confirmant le comportement superfluide de la lumière ont été faits à Polytechnique Montréal, tandis que les mesures, qui nécessitent un laser intense, ont été réalisées en Italie.

La lumière superfluide pourrait permettre l’élimination des pertes dans les puces « photoniques » du futur ainsi que la création de simulateurs quantiques qui permettraient de mieux comprendre la physique de matériaux quantiques, comme les supraconducteurs.

Les résultats des travaux de recherche ont été diffusés dans l’article « Room-temperature super fluidity in a polariton condensate » qui a été publié dans la revue Nature Physics en juin 2017. Outre le professeur Kéna-Cohen, Fábio Barachati, doctorant en génie physique à Polytechnique Montréal, ainsi que Giovanni Lerario, Antonio Fieramosca, Dario Ballarini, Konstantinos S. Daskalakis, Lorenzo Dominici, Milena De Giorgi, Stefan A. Maier, Giuseppe Gigli et Daniele Sanvitto sont les auteurs de l’étude.

Vote en ligne

Jusqu’au 14 février 2018 à 23 h 59, le public peut voter pour la découverte « Une sonde portative presque infaillible en chirurgie du cancer » du professeur Frédéric Leblond ou voter pour la découverte « Un superfluide de lumière » du professeur Stéphane Kéna-Cohen sur le site web du magazine Québec Science.

Les participants au concours sont admissibles à gagner un séjour au parc national du Mont-Mégantic pour une famille de deux adultes et deux enfants, comprenant deux nuits en chalet au parc national du Mont-Mégantic, une visite de jour de l’ASTROLab, une visite de jour, une soirée d’astronomie et un accès VIP avec l’astronome sur place à l’Observatoire populaire du Mont-Mégantic ainsi qu’un accès aux sentiers du parc durant trois jours.

En savoir plus

Page de présentation de la découverte « Une sonde portative presque infaillible en chirurgie du cancer » dans le site de Québec Science
Page de vote pour la découverte « Une sonde portative presque infaillible en chirurgie du cancer » dans le site de Québec Science
Fiche d’expertise du professeur Frédéric Leblond
Page de présentation de la découverte « Un superfluide de lumière » dans le site de Québec Science
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Fiche d’expertise du professeur Stéphane Kéna-Cohen