Subventions Catalyseur : (a) Subventions Invention – Outils, techniques et instruments et (b) Subventions à risques-avantages élevés (décembre 2008) : Domaines de recherche admissibles de l'Initiative IRMRN

Contexte

L'objectif fondamental de l'Initiative en médecine régénératrice et nanomédecine (IRMNM) demeure de favoriser l'élaboration d'approches de recherche multidisciplinaire dans le domaine de la médecine régénératrice et de la nanomédecine. Cet objectif cadre avec le thème de « l'intégration » de l'Institut de génétique, c'est-à-dire alimenter la convergence des sciences de la vie moderne (génétique, biochimie, biologie moléculaire et cellulaire) et des sciences physiques (chimie et physique), mathématiques et appliquées (génie, informatique). Ces approches doivent également permettre d'examiner les répercussions sociales, culturelles et éthiques de ces nouvelles technologies, et certaines questions essentielles liées à la réadaptation et l'accessibilité, de même que les coûts économiques potentiels de ces traitements. La recherche portant sur le maintien de la santé ou la prévention de la maladie et la dégénérescence est également incluse dans la présente initiative.

Objectifs et domaines de recherche pertinents

Les objectifs particuliers et les domaines de recherche pertinents de cette initiative stratégique sont décrits sous les thèmes généraux : applications médicales de la nanotechnologie (nanomédecine), cellules souches, génie tissulaire et sciences de la réadaptation. Il convient de noter qu'il n'est pas nécessaire que les demandes se limitent à un seul domaine; elles peuvent englober plusieurs aspects de la médecine régénératrice et de la nanomédecine. De même, les candidats ne sont pas tenus de se pencher sur de multiples thèmes dans leur demande, bien que le caractère multidisciplinaire revête une importance primordiale. Les candidats sont encouragés à expliquer clairement comment leur demande concorde avec au moins un des thèmes décrits ci-dessous.

1. Application médicale de la nanotechnologie - Nanomédecine

On peut donner de nombreuses définitions à la nanotechnologie. Celles-ci couvrent généralement un vaste éventail de technologies permettant de mesurer, manipuler ou intégrer des matériaux et/ou des caractéristiques dont au moins une dimension varie entre 1 et 100 nanomètres environ (voir par exemple la terminologie d'ASTM International pour la nanotechnologie E2456-06). Ces applications exploitent généralement les propriétés, distinctement des systèmes d'analyse globale/macroscopique, des composants nanométriques.

Cependant, les IRSC définissent actuellement de façon générale la nanomédecine comme l'outil de mesure ou l'intervention biomédical(e) spécialisé(e) - à l'échelle moléculaire - requis(e) pour traiter les maladies ou rétablir le fonctionnement.

Cette définition sert à inclure les techniques et les méthodes nouvelles se rapportant à la recherche en santé et à la pratique clinique qui ne correspondent pas nécessairement à cette définition étroite de la nanotechnologie. Parmi les disciplines pertinentes, on peut mentionner, entre autres, les mathématiques, les sciences informatiques, la chimie, la physique et le génie et les sciences appliquées. Certaines applications spécifiques de la nanomédecine englobent, entre autres :

• de nouvelles approches de l'imagerie fonctionnelle moléculaire, y compris les dispositifs, les composés, les techniques intégrées et les approches corrélées;
• des approches, dispositifs, matériaux nouveaux pour l'administration de médicaments, notamment par delà la barrière hématoencéphalique;
• de nouvelles stratégies pour la synthèse, la conception, l'application et la caractérisation des réseaux biomoléculaires (petite molécule, peptide, protéine, biomolécule, anticorps) pour le criblage multiplex à haut rendement;
• l'intégration de matériaux, de dispositifs, de capteurs dotés d'une nanostructure dans les systèmes de microfluides pour l'identification, la mesure et la cartographie des interactions biomoléculaires;
• la mise au point et l'utilisation de sondes, d'outils et de techniques physiques, chimiques ou électroniques nouveaux pour la caractérisation des relations structure/fonction de molécules simples (peptide, protéine, complexe biomoléculaire);
• de nouvelles approches pour la détermination rapide in situ de la structure, de la dynamique et de la réactivité de molécules simples;
• la caractérisation des voies génétiques et moléculaires et des voies de signalisation qui sont liées à l'intégrité physiologique, aux maladies, aux lésions, à la perte de fonction ainsi qu'à la sénescence des cellules ou des tissus;
• la définition d'interactions importantes entre les gènes et l'environnement dans la détermination de la santé et de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour diverses maladies et affections;
• de nouvelles approches (informatiques et expérimentales) pour comprendre l'établissement de la hiérarchie structurelle et fonctionnelle présente dans les systèmes biomoléculaires complexes;
• les conséquences éthiques, juridiques, culturelles et sociales de la nanomédecine, ainsi que les coûts économiques potentiels de ces traitements. (voir Section 1A pour plus de détails);
• les retombées de la nanotechnologie pour la santé, y compris la recherche répondant aux objectifs des politiques ou règlements sur la santé (voir Section 1A pour plus de détails).

Nota : Les candidats qui prévoient se servir des nanoparticules dans leurs travaux (c.-à-d. particules dont deux ou trois dimensions mesurent moins de 100 nm) doivent aborder clairement les risques potentiels pour la santé et l'environnement dans leur proposition. Ils sont aussi encouragés à former des équipes pourvues d'expertise en toxicologie.

Voici une liste non exhaustive d'applications de la nanomédecine que les partenaires de l'initiative pourraient soutenir directement :

1.A. Retombées de la nanotechnologie pour la santé

Compte tenu en partie des propriétés uniques de la matière à cette échelle, les avantages potentiels de la nanotechnologie appliquée à la médecine sont considérables. Toutefois, ces mêmes propriétés rendent également difficile l'évaluation des risques pour la sécurité sanitaire et pour l'environnement de certains matériaux nanotechnologiques - particulièrement les nanoparticules, dont la toxicité comparativement à leurs équivalents de grande taille est actuellement mal comprise. Une réactivité chimique plus grande (en raison de la taille inférieure des particules, des différent(e)s formes de cristaux/arrangements en treillis, etc.) et une réactivité différente à la lumière (en raison du confinement quantique) constituent des préoccupations particulières connexes aux nanoparticules.

En collaboration avec et autres organismes du gouvernement du Canada, les IRSC on soutenu l'atelier canadien sur la recherche multidisciplinaire en nanotechnologie : lacunes, possibilités et priorités. On s'intéresse tout particulièrement aux priorités relatives aux questions éthiques, environnementales, économiques, juridiques et sociales (NE3JS), aux répercussions et aux risques pour la santé, ainsi qu'aux mécanismes réglementaires nécessaires afin de traiter de ces questions.

L'IRMRN et ses partenaires financiers se baseront sur les priorités établies à cet atelier pour attribuer des fonds de recherche dans le cadre de la présente possibilité de financement (sous réserve de la disponibilité des fonds) dans les secteurs suivants de la recherche en nanotechnologie :

• Éthique et domaines connexes
• Élaboration de politiques et de règlements et gouvernance
• Science et risques pour la santé et l'environnement
• Perspective des sciences sociales et des sciences humaines

Pour plus d'information sur les thèmes de recherche admissibles, consultez le Résumé des principales lacunes dans la recherche.

1.B. Nouvelles méthodes d'administration des médicaments, notamment par thérapie génique et par vaccination

Dans le contexte de la présente initiative, les nouvelles méthodes nanomédicales d'administration des médicaments pourraient comprendre n'importe quel système d'administration des médicaments dont une composante essentielle comporte au moins une dimension variant environ entre 1 et 100 nanomètres et dont le fonctionnement dépend de l'activité à cette échelle. Cette définition couvre la thérapie génique, qui peut se définir en gros comme toute approche visant à corriger l'expression d'un gène responsable du développement d'une maladie. Voici une liste non exhaustive d'applications thérapeutiques de la nanomédecine :

• l'utilisation de nanostructures carboniques (p. ex., nanotubes carboniques, fullerènes, etc.) pour l'administration de médicaments;
• l'utilisation des dendrimères et des aptamères pour l'administration de médicaments;
• la conception de nouveaux systèmes d'administration de médicaments loposomiques, où le liposome comporte une composante essentielle de moins d'une cinquantaine de nonomètres;
• la mise au point de nouveaux vaccins à l'aide de méthodes nanomédicales;
• l'identification de gènes thérapeutiques et le développement de nouveaux systèmes de transport des gènes (p. ex. les vecteurs);
• l'optimisation des vecteurs qui peuvent être utilisés pour certains types spécifiques de cellules, y compris les cellules souches et les progéniteurs et leur utilisation dans des supports matriciels et des implants issus de techniques de bioingénierie;
• l'élaboration de stratégies sûres et efficaces pour le transport et l'intégration de gènes thérapeutiques à différents organes et tissus, notamment au-delà de la barrière hématoencéphalique;
• la caractérisation des réponses immunitaires aux vecteurs et aux transgènes au moyen de techniques d'imagerie existantes et nouvelles;
• l'exploration des aspects socioéconomiques, éthiques, juridiques et culturels des applications cliniques de la nanomédicine pour les maladies humaines, et pour influer sur les modifications des tissus, des systèmes et des fonctions à toutes les étapes de la vie.

Dans le contexte de la présente initiative, on considère comme particulièrement pertinente la mise au point de nouveaux systèmes d'administration des médicaments et de transport des gènes fondés sur les principes de la nanomédecine, y compris l'application de nouvelles technologies d'imagerie pour surveiller l'efficacité et déterminer les effets indésirables potentiels. L'intégration de la thérapie génique, de la recherche sur les cellules souches et les progéniteurs, et des méthodes relevant du génie tissulaire à la médecine régénératrice est également encouragée.

1.B.i. Barrière hématoencéphalique (BHE)

Plusieurs partenaires de l'initiative sont désireux de soutenir les projets comportant l'administration de médicaments par delà la barrière hématoencéphalique (BHE). Les vaisseaux sanguins du cerveau sont uniques en ce sens qu'ils sont pourvus de systèmes physiologiques et biochimiques spécialisés qui régulent le mouvement des molécules et des cellules immunitaires vers le cerveau et hors du cerveau. Ces particularités de la BHE sont mal connues et la détermination de leur nature pourrait avoir des répercussions formidables sur notre compréhension des maladies neuropsychiatriques et sur l'administration des traitements contre de nombreux troubles du cerveau. Les nouvelles applications de la nanomédecine pourraient comprendre, par exemple, des méthodes de vaccination contre diverses formes de dépendances ou contre des maladies neurodégénératives.

2. Cellules souches

Les cellules souches sont un domaine où le Canada excelle en recherche. Elles forment une partie intégrante de la présente initiative stratégique en médecine régénératrice et en nanomédecine. Les domaines de recherche admissibles englobent les cellules souches embryonnaires pluripotentes et les cellules souches « adultes » postnatales. Les chercheurs sont encouragés à considérer des méthodes qui intègrent la recherche sur les cellules souches, le génie tissulaire et les sciences de la réadaptation, de même que l'application des technologies de la nanomédecine et de la thérapie génique à la recherche sur les cellules souches.

Les chercheurs sont invités à consulter les lignes directrices intitulées : Lignes directrices en matière de recherche sur les cellules souches pluripotentes humaines lorsqu'ils préparent leur demande. Toutes les demandes qui proposent des travaux de recherche qui s'inscrivent dans le cadre des Lignes directrices en matière de recherche sur les cellules souches seront examinées par le Comité de surveillance de la recherche sur les cellules souches des IRSC.

Les domaines de recherche qui se rapportent aux applications thérapeutiques des cellules souches englobent, entre autres :

• les voies de signalisation responsables de la différenciation et de la réplication des cellules et leur rôle dans la réparation des cellules pathologiques/endommagées et dans la régénération des cellules et des tissus sains plus tard dans la vie (c.-à-d. sénescence par opposition à quiescence);
• la biologie moléculaire des cellules souches/progéniteurs ainsi que l'utilisation de cellules souches/progéniteurs en médecine régénératrice et pour la réparation et le remplacement des tissus;
• les voies moléculaires et de signalisation liées à la régulation de la différenciation et de la réplication des cellules souches et des progéniteurs et leur rôle dans la réparation des cellules pathologiques/endommagées et dans la régénération des cellules et des tissus sains;
• les applications novatrices des cellules souches à la réparation et à la régénération des tissus;
• l'évaluation des cellules souches dans des modèles animaux des maladies humaines;
• les répercussions éthiques, juridiques, sociales, culturelles et économiques des approches axées sur les cellules souches visant à remplacer et à réparer les tissus.

3. Génie tissulaire

L'un des principaux objectifs de la médecine régénératrice consiste à stimuler le renouvellement des tissus ou la restauration des fonctions par le recours à des matériaux naturels ou issus de la bioingénierie. Le génie tissulaire fait donc partie intégrante de la médecine régénératrice, et le Canada est reconnu pour son expertise dans bien des domaines du génie tissulaire et excelle notamment dans la recherche sur plusieurs systèmes organiques clés, de même que dans les sciences fondamentales des biomatériaux, des greffes de support et de l'administration de médicaments pour des applications dans les tissus mous et durs.

Les applications spécifiques de la recherche en génie tissulaire englobent, entre autres :

• des méthodes et modèles de transport cellulaire, y compris le transport des cellules sur des supports matriciels pour favoriser la guérison en vue de réparer, de remplacer ou de régénérer des tissus;
• le développement de supports matriciels qui présentent les caractéristiques nécessaires à la promotion de la survie et de l'intégration des cellules et des tissus;
• l'élaboration de modèles animaux et de modèles de culture pour des applications en médecine régénératrice, y compris des modèles novateurs de blessures aiguës et chroniques, des modèles de vieillissement, des cultures d'organes et des systèmes de coculture;
• des bases moléculaires et biochimiques de la vascularisation et de l'angiogenèse dans les tissus et organes natifs et exogènes;
• des stratégies pour réduire au minimum l'apoptose et promouvoir la survie et la différenciation des cellules dans les greffons;
• l'application des biomatériaux issus du génie tissulaire comme conduits ou dérivations pour la régénération tissulaire;
• l'acquisition de données importantes sur la structure, le fonctionnement et le développement « normaux » de certains systèmes tissulaires et organiques;
• l'élaboration de nouvelles stratégies efficaces destinées à améliorer la guérison, la réparation, le remplacement biologique ou la régénération de certains systèmes tissulaires et organiques;
• les répercussions éthiques, juridiques, sociales, culturelles et économiques de la médecine régénératrice par rapport aux stratégies en génie tissulaire.

4. Sciences de la réadaptation

La présente initiative en médecine régénératrice et en nanomédecine cherche également à financer de la recherche de pointe dans le domaine de la réadaptation. Les progrès réalisés dans les domaines des neurosciences, de la physiologie, de l'apprentissage moteur et des techniques d'imagerie mentale ont forcé une remise en question des idées reçues concernant la régénération telle qu'elle s'applique à la réadaptation. La notion plus vaste de restauration fonctionnelle est proposée pour désigner le processus continu de restauration et de plasticité rendu possible grâce aux interventions de réadaptation survenant dans le cerveau, le rachis, les nerfs périphériques et les muscles pour promouvoir la restauration des fonctions après un accident vasculaire cérébral, une blessure ou une maladie, ou encore pour limiter les effets du vieillissement.

Les applications spécifiques de la recherche en réadaptation dans le domaine de la médecine régénératrice englobent, entre autres :

• la compréhension de la plasticité corticale qui est fonction des capacités à l'échelle des phénomènes biochimiques et moléculaires grâce aux nouveaux progrès technologiques et en nanomédecine;
• la mise sur pied de programmes de recherche qui lient les recherches fondamentales sur les animaux et les humains, ce qui favorisera le développement d'interventions améliorées en matière de réadaptation;
• La compréhension de la réaction du muscle à différents types d'exercices (par ex. la force, l'endurance, le sprint) au plan moléculaire, et des effets que l'exercice peut avoir en guérissant ou en empêchant l'atrophie du muscle squelettique causée par l'immobilisation, ce qui servira d'outil pour élaborer des lignes directrices en vue d'un traitement;
• L'examen de la possibilité qu'il y ait des différences liées au sexe ou à l'âge quant à l'adaptation du muscle squelettique à l'exercice, ainsi que des effets que les traitements pharmacologiques peuvent avoir sur ce processus (par ex. les corticostéro拉s, les bloqueurs des récepteurs de l'angiotensine, les statines, etc.) ;
• la caractérisation de facteurs qui interviennent dans la restauration de la motricité après un traumatisme médullaire chez les humains, et la détermination des paramètres de stimulation qui permettent de promouvoir une réexpression appropriée à long terme;
• les effets d'interventions axées sur l'activité sur l'inversion des changements pathologiques survenus au niveau des fibres musculaires après un traumatisme médullaire;
• la compréhension des modifications de la neuroplasticité intrinsèque, sur les plans cortical et segmental, à la suite d'une blessure traumatique au SNC, et des effets des traitements pharmacologiques ou physiques sur le démasquage ou sur la réactivation de l'innervation latente;
• la compréhension de la base moléculaire et biochimique de la dystrophie musculaire et des myopathies, ainsi que des types d'exercices ou d'interventions qui sont efficaces et des raisons pour lesquelles ils le sont (par ex. y a-t-il un « seuil » en deçà duquel les agents stressants adaptatifs peuvent causer une adaptation physiologique et au-delà duquel une exacerbation de la pathologie survient?);
• la compréhension des mécanismes de la cachexie cancéreuse et des effets des médicaments chimiothérapeutiques sur le muscle, et de la mise en place de contre-mesures efficaces pour la réadaptation;
• la détermination des changements biologiques secondaires dans le muscle hémiparétique qui peuvent influer sur les profils de capacité d'exécution, les caractéristiques métaboliques et les facteurs de risque d'accident vasculaire cérébral;
• les effets des cellules souches, du génie tissulaire ou de la thérapie génique sur la restauration des fonctions après une blessure au SNC ou un accident vasculaire cérébral ou une maladie dégénérative du cerveau lorsque ces interventions sont utilisées seules ou en association avec la physiothérapie;
• l'élaboration de modèles d'intervention qui sont très efficaces pour ce qui est d'améliorer la motricité après une blessure au SNC ou un accident vasculaire cérébral (p. ex. le rôle des exercices axés sur des tâches spécifiques) ou l'apparition d'une maladie dégénérative du cerveau;
• l'évaluation des techniques de réadaptation et de la prestation de services de réadaptation aux populations autochtones;
• l'évaluation des techniques de réadaptation sur la récupération fonctionnelle, la réorganisation corticale, l'adaptation du muscle, la réintégration sociale et la qualité de vie.

Certaines questions de recherche plus vastes qui pourraient être abordées dans les propositions soumises dans le cadre de la présente initiative englobent, entre autres :

• des questions fondamentales entourant le processus de rétablissement, par exemple, à quel moment faut-il entreprendre la réadaptation, quelle est l'intensité et la durée de la thérapie qu'il faut offrir au patient et existe-t-il une « fenêtre » temporelle pour le traitement?
• comment favoriser le maintien des acquis avec le temps?
• faut-il offrir un traitement restaurateur à toutes les personnes, indépendamment du degré de l'atteinte (légère, modérée, sévère)?

Coordonnées

Pour des questions sur la présente initiative et les objectifs de recherche, communiquez avec :

Éric Marcotte, Ph.D.
Directeur associé
Médecine régénératrice et en nanomédecine
Instituts de recherche en santé du Canada
Tél. : 905-467-1822
Courriel : eric.marcotte@irsc-cihr.gc.ca