Ce texte fait partie du cahier spécial Recherche

Un nouveau système utilisant le laser et l’intelligence artificielle permet de rendre visible l’invisible. Mis au point par une équipe de recherche de l’Université McGill, il rend possible le suivi en temps réel de la taille, de la forme et des transformations de minuscules particules dans un espace tridimensionnel, comme dans le cas de la propagation de contaminants dans l’eau.

Le microscope holographique numérique en ligne Nano-DIHM comprend un laser visible dont la performance est améliorée grâce à l’intelligence artificielle et à certaines modifications optiques. « Il permet de regarder de manière inédite et dans leurs quatre dimensions des particules d’un nanomètre à un centimètre, comme des virus, des microplastiques ou du mercure. C’est pourquoi nos collègues internationaux l’ont qualifié de révolutionnaire », se réjouit Parisa Ariya, professeure au Département de chimie et au Département des sciences atmosphériques et océaniques de l’Université McGill, qui a dirigé cette équipe de chercheurs à l’origine de cette découverte.

Leur détermination à améliorer l’acuité d’observation des particules est née durant la pandémie. « Nous souhaitions trouver des solutions pour détecter en temps réel et in situ les virus dans l’air, mais aussi dans l’eau, raconte Parisa Ariya. Notre système intégrant un laser intelligent permet de rendre ces informations disponibles en quelques millisecondes », décrit-elle. Autrement dit, en un clin d’oeil.

Utilisation dans de nombreux domaines

Les possibilités d’utilisation du nouveau microscope en ligne sont d’autant plus vertigineuses qu’il peut recueillir des données à une distance de milliers de kilomètres. D’ailleurs, il pourrait être un jour installé sur des satellites, prévoit Parisa Ariya. On pourrait donc détecter en temps réel les polluants d’un nanomètre à un centimètre (par exemple, des particules contenant du mercure ou du pétrole) dans les réseaux d’approvisionnement en eau du monde entier.

Conçu en réaction à la pandémie, ce système pourrait permettre de gérer d’autres menaces sanitaires. « L’Organisation mondiale de la santé prévoit qu’il y aura d’autres pandémies en raison des changements climatiques. Si notre système est adopté par plusieurs pays, il leur permettra de détecter immédiatement les virus qui se propagent dans l’eau et dans l’air et d’échanger très facilement ces données entre eux », anticipe la professeure. Le potentiel de l’invention inclut d’autres domaines très variés, comme le contrôle de la qualité de l’air, l’exploration des processus physiques et chimiques complexes des aérosols ou la détection et la surveillance d’un cancer, pour n’en citer que quelques-uns.

Une manipulation facile et à moindre coût

L’utilisation du microscope Nano-DIHM en cancérologie, avec certaines modifications, pourrait améliorer et faciliter la prévention et la surveillance des patients. « Dans le futur, on pourra l’utiliser en association avec les radiographies, les échographies ou les images à résonance magnétique. Certaines de ces technologies utilisent les nanoparticules magnétiques pour trouver des tumeurs, mais elles ne permettent pas de détecter directement celles qui se mesurent en nanomètres, contrairement à notre système qui est non invasif et sans radiation nocive avec la lumière visible. Il permet aussi de suivre leur croissance, car on ne voit pas uniquement leur taille tridimensionnelle, mais aussi leurs changements de configuration, de surface, de topographie, etc. », indique Parisa Ariya, qui souhaiterait approfondir ce domaine.

Un autre avantage du système est son coût très modique, car le laser visible utilisé est assez courant. « Nous avons cassé la croyance selon laquelle on ne peut pas aller chercher la barrière de diffraction sans laser particulièrement puissant ou fixer des particules optiquement », souligne la professeure.En dirigeant deux chapitres du Programme des Nations unies pour l’environnement sur la transformation des métaux dans l’environnement, elle a constaté le manque de volonté des industriels et des gouvernants de mettre la main à la poche pour apporter de grands changements. « Je me suis dit que je devais trouver des solutions qui ne coûtent rien pour aider la planète », se souvient-elle.

Celle qui associe son pragmatisme à la recherche de sens éprouve « un grand plaisir à explorer, à apprendre, mais aussi à contribuer à des améliorations sur le plan international » et à aller parler de son métier à la relève féminine. « Lorsque j’étais plus jeune, je n’avais pas besoin de modèle, car je savais ce que je voulais, se souvient-elle. Mais il y a encore peu de femmes en sciences physico-chimiques, et c’est important d’ouvrir la porte pour les autres et de montrer ce que nous pouvons faire. »

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