Résumés - Proceedings | Réunion scientifique Sentinelle Nord 2021 Sentinel North Scientific Meeting

Réunion scientifique Sentinelle Nord

Résumés 2 au 4 novembre 2021

Sentinel North Scientific Meeting

Abstracts November 2 to 4, 2021

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Avec sa stratégie Sentinelle Nord, l’Université Laval encourage la convergence d’expertises, la recherche transformatrice, le développement de nouvelles technologies et la formation d’une nouvelle génération de chercheurs et de chercheuses interdisciplinaires visant à améliorer notre compréhension de l’environnement nordique ainsi que de son impact sur l’être humain et sa santé.

With its Sentinel North strategy, Université Laval fosters the convergence of expertise, transformative research, the development of new technologies and the training of a new generation of interdisciplinary researchers aimed at improving our understanding of the northern environment and its impact on humans and their health.

Le programme est rendu possible grâce, en partie, à un soutien financier majeur du Fonds d’excellence en recherche Apogée Canada.

Sentinel North is made possible, in part, thanks to major funding from the Canada First Research Excellence Fund.

Sentinelle Nord bénéficie du soutien financier des Fonds de recherche du Québec.

The Sentinel North research program also receives financial support from the Fonds de recherche du Québec.

Table des matières / Contents Conférenciers invités / Invited speakers

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Présentations orales et blitz / Oral presentations and blitzes

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Affiches / Posters

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In my presentation, I will provide examples of such studies and discuss their potential biotechnological exploitation for the development of new therapies.

In particular, I will describe the chemical synthesis of new host and gut microbiota-derived bioactive molecules and show how: 1) germ free mice exhibit altered endocannabinoidome signaling in their intestine and brain; 2) treatment with a nonpsychotropic cannabinoid and fish oil produces antiinflammatory actions in a mouse model of colitis partly via gut microbiota changes; and 3) morphine withdrawal symptoms in rats can be alleviated by synthetic endocannabinoidome mediators via gut microbiota alterations.

CONFÉRENCIERS ET CONFÉRENCIÈRES INVITÉS / INVITED SPEAKERS

VINCENZO DI MARZO Professeur, médecine, UMI de recherche chimique et biomoléculaire du microbiome et ses impacts sur la santé métabolique et la nutrition, Chaire d'excellence en recherche du Canada sur l'axe microbiome-endocannabinoïdome dans la santé métabolique, Université Laval New avenues of biomolecular microbiome research in the context of emerging health problems in northern populations

AUDREY DURAND

The UMI-MicroMeNu between the Italian National Research Council (CNR) and Université Laval is aimed at strengthening the scientific and technological cooperation between these two institutions through exchanges of students and knowledge in the framework of bilateral research projects aimed at solving new Northern population medical problems associated with gut microbiota dysfunction. It includes researchers coming from the Research Centre of the Institute of Cardiology and Pneumology (CRIUCPQ), the Institute of Nutrition and Functional Foods (INAF) and the NUTRISS Center at Université Laval, and the Institute of Biomolecular Chemistry and the Department of Chemical Sciences and Materials Technology, at the CNR.

Professeure, informatique et génie logiciel, génie électrique et génie informatique, Université Laval; Institut Intelligence et Données, Mila — Institut Québécois d'IA L’apprentissage par renforcement et ses applications en santé et en écologie L’apprentissage par renforcement (reinforcement learning, RL) est un domaine qui a gagné en popularité à la suite des succès impressionnants des algorithmes de RL dans plusieurs jeux. Dans cette présentation, nous introduirons brièvement le problème de prise de décision séquentielle et les notions de RL. Ces concepts et leur potentiel seront illustrés à travers des applications de ces algorithmes à des problématiques concrètes liées à la santé et à l’écologie.

The research activity of UMI-MicroMeNu includes the: 1) characterization of transcriptomic, metabolomic and lipidomic profiles of the gut microbiome of healthy individuals (human or rodents) as compared to individuals with various pathological conditions accompanied by gut dysbiosis (i.e. obesity, gut inflammation, drug abuse, mental disorders, etc.), before and after dietary, nutraceutical or pharmacological interventions; 2) identification and pharmacological characterization of host or microbiome-derived bioactive metabolites that may be used to counteract metabolic disorders and related co-morbidities, also through nutritional approaches; and 3) chemical synthesis of the aforementioned bioactive metabolites to ensure sufficient quantities for their biological testing in vitro and in vivo.

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ROBERTO GRILLI

Triest, J., Chappellaz, J. and Grilli, R.: Patent 0827601: « System for fast and in-situ sampling of dissolved gases in the ocean » CNRS, Grenoble FRANCE, 2017.

Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), CNRS – Université Grenoble Alpes, France Fast and real-time monitoring of dissolved gases: From 3D mapping to in situ isotopic ratio measurements Latest advances on the use of optical sensors for in situ monitoring of dissolved gases will be presented.

Using a fast response membrane-based extraction system, we develop in situ sensors for fast 3D mapping of dissolved gases (CH4, C2H6) as well as their isotopic signature (d13CH4). Different applications in monitoring methane fluxes from the sediments to the atmosphere in the Arctic, Black Sea and also in lakes will be discussed. A more recently developed water isotopes (dD and d18O) in situ sensor for tracing the origins of water masses and understanding the processes responsible for the melting of the ice-shelves will also be presented.

R. Grilli, F. Darchambeau, J. Chappellaz, A. Mugisha, J. Triest, A. Umutoni, « Continuous in situ measurement of dissolved methane in Lake Kivu using a membrane inlet laser spectrometer ».

Geoscientific Instrumentation, Methods and Data Systems, 9(1), 141–151 doi: 10.5194/gi-9-141-2020 (2020).

P. Jansson, J. Triest, R. Grilli, B. Ferré, A. Silyakova, J. Mienert, J. Chappellaz, « Highresolution under-water laser spectrometer sensing provides new insights to methane distribution at an Arctic seepage site ». Ocean Sci., 15, 1055–1069, doi: 10.5194/os-15-1055-2019 (2019).

L. Lechevallier, R. Grilli, E. Kerstel, D. Romanini, J. Chappellaz, « Simultaneous Detection of C2H6, CH4 and d13C-CH4 Using Optical Feedback Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy in the MidInfrared Region: Towards Application for Dissolved Gas Measurements ». Atmos. Meas. Tech., 12, 3101–3109, doi: 10.5194/amt-12-3101-2019 (2019).

R. Grilli,J. Triest, J. Chappellaz, M. Calzas, T. Desbois, P. Jansson, C. Guillerm, B. Ferré, L. Lechevallier, V. Ledoux, D. Romanini, « SubOcean: subsea dissolved methane measurements using an embedded laser spectrometer technology ».

Environ. Sci. Technol. 52, 10543–10551. doi: 10.1021/acs.est.7b06171 (2018).

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SYLVAIN MOINEAU Professeur, biochimie, microbiologie et bioinformatique, Chaire de recherche du Canada sur les bactériophages, Université Laval CRISPR, the memory of past viral infections Fighting viruses is no easy task. Bacteria have survived viral (phage) attacks by evolving sophisticated defence strategies that enable them to thrive even in virus-rich ecosystems. Phages have also evolved counter-tactics to thwart such mechanisms, leading to a biological arms race.

Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) and their associated cas genes protect microbial cells against phage infection. A CRISPR is a genetic structure found in bacterial genomes that consists of short nucleotide repeat sequences spaced by short non-repetitive variable sequences named spacers. Many bacterial CRISPRCas type systems function by incorporating new spacers derived from invading phage genomes into its CRISPR array. The CRISPR array is then transcribed into short RNAs, which, by recruiting a Cas endonuclease, act as surveillance complexes that recognize and cleave subsequent invading matching DNA sequences. Exploiting this system has also resulted in the development of the much-publicized CRISPR-Cas9 technology for precise genome manipulation.

Because additional spacer sequences can be gradually added to the CRISPR locus in a polarized fashion at one end of the array, the spacer sequences provide a molecular archive of their recent viral infections. The spacer composition can also be a useful marker to differentiate between microbial strains. Recently*, we investigated the CRISPR arrays of cyanobacteria (Nostoc) isolated from recent the High Arctic samples as well as from a herbarium specimen collected during the British Arctic Expedition (1875-1876) and compared them to temperate Nostoc species. There was many unique CRISPR spacers in each genome, indicating diverse histories of viral attack and suggesting distinct cyanobacteria-virus interactions in the Arctic. * Jungblut, A.D., F. Raymond, M.B. Dion, S. Moineau, V. Mohit, G.Q.H. Nguyen, M. Deraspe, E. Francovic-Fontaine, C. Lovejoy, A.I. Culley, J. Corbeil, W.F. Vincent. 2021. Genomic diversity and CRISPR-Cas systems in the cyanobacterium Nostoc in the High Arctic. Environ. Microbiol. 2955-2968.

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presence of plants in the spaces—an important biophilic design principle.

PRÉSENTATIONS ORALES ET BLITZ / ORAL PRESENTATIONS AND BLITZES

Typologies of intermediate spaces were studied in this research through literature review and practices.

Effective architectural parameters were then defined to develop parametric simulation studies to evaluate the energy and thermal performance of the hypothetical spaces. The results of the study will provide parametric design and simulation frameworks of biophilic intermediate spaces for Arctic residential buildings. The study will also characterize the optimized typology of biophilic intermediate spaces for Arctic residential buildings in terms of energy efficiency and thermal comfort.

Energy-efficient and productive Arctic housing through biophilic intermediate spaces Tarlan Abazari1, André Potvin1, Claude Demers1, Louis Gosselin2 1

Université Laval - Architecture, 2Université Laval – Génie mécanique This research aims at developing optimized biophilic intermediate spaces enabling indoor farming for Arctic residential buildings in order to improve energy efficiency and respond to occupants’ wellbeing requirements. A building survey and focus group discussion (FGD) with Indigenous and nonIndigenous people were conducted in Cambridge Bay, Nunavut (March 2020) to (1) better understand Arctic people’s needs and (2) highlight existing buildings’ deficiencies. Findings show that Arctic residential buildings have most often been built with negligible attention to outdoor nature and natural elements. Small windows and fenestrations are the main indicators of such building construction strategies, which aim at improving buildings’ energy efficiency and responding to Arctic climatic conditions. Arctic climates most often feature very low air temperatures, high wind speeds, extreme precipitations (in the form of snowstorms), and unconventional day/night cycles which could negatively affect people’s well-being. The climate also provides low vegetation, resulting in food security and nutrition crises for Arctic inhabitants.

Development of a bioreactor simulating the human colon for the study of the intestinal microbiota Anne-Laure Agrinier1, Pauline Navarro1, Geneviève Pilon1, Stan Kubow2, André Marette1 1

Centre de recherche de l’Institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec, 2McGill University - School of Human Nutrition Une altération du microbiote intestinal et de ses métabolites est impliquée dans un nombre grandissant de pathologies, notamment les maladies métaboliques; fortement prévalentes chez les populations autochtones du Nord canadien. Il est ainsi proposé qu’une modulation du microbiote intestinal à l’aide de biomolécules puisse impacter le développement de certains de ces désordres.

L’objectif de ce projet est de développer un modèle in vitro appelé « gut-in-beaker » simulant le colon humain. Par un criblage rapide et peu coûteux, ce bioréacteur permettra d’étudier l’impact de molécules bioactives sur la modulation du microbiote intestinal, sur la production des métabolites et ultimement, permettra le développement de stratégies thérapeutiques pour contrer l’évolution des troubles métaboliques.

Hypothetical biophilic intermediate spaces have the potential to respond to Arctic residential buildings’ energy efficiency issues by providing thermal buffers and in-between passive solar systems to protect against heat loss. The system could also improve buildings’ performance in terms of occupants’ well-being requirements. Intermediate spaces could provide occupants with safe and efficient connections with the Arctic outdoor environment. They could control and regulate sudden temperature step-changes during transitions from indoors to outdoors and protect people from thermal shock by enabling sequential thermal buffers. Such spaces could also be used as domestic greenhouses to provide occupants with indoor farming capabilities while incorporating the

Le « gut-in-beaker » est composé d’un bécher à double paroi de 400 mL. La température, la concentration de dioxygène dissous et le pH sont suivis et enregistrés. Le pH est automatiquement contrôlé par deux pompes ajoutant respectivement des solutions acides et basiques selon les besoins. Le contenu du bécher est agité continuellement par un 7

agitateur magnétique. Afin d’imiter les conditions retrouvées dans le colon humain, les paramètres de fermentation ont été fixés à une température de 37°C, un pH de 7 et une concentration de dioxygène dissous inférieure à 1 mg/L.

degradation, making them environmentally stable, mobile, and bioaccumulative. This leads to high concentrations in wildlife species that are essential to the cultural identity and subsistence of Arctic populations, including the Inuit. Our objective was to characterize the distribution and exposure determinants of PFAAs among Inuit adults of Nunavik.

Afin de démontrer la capacité du bioréacteur à cultiver des souches anaérobies strictes, la bactérie anaérobie stricte Bifidobacterium longum, naturellement présente dans l’intestin humain, a été inoculée dans le « gut-in-beaker » à pH, température et dioxygène dissous contrôlés. La croissance de B. longum a été suivie pendant 24 heures par mesure de densité optique à 600 nm. Sur cette période, une augmentation importante de la turbidité a été observée, se traduisant par une croissance importante de la bactérie, nous permettant de conclure sur l’aptitude de fermentation anaérobique du « gut-in-beaker ». Par la suite, afin de valider la capacité de notre système à produire un microbiote complexe, nous avons utilisé des fèces de souris comme inoculum de fermentation. Les fèces de souris C57Bl/6J présentent l’avantage de provenir d’individus dont la génétique, l’environnement et la diète sont contrôlés, ce qui limite la variabilité des souches bactériennes sélectionnées par la fermentation. La viabilité du microbiote intestinal murin complexe a été évaluée par PMA q-PCR et ARNr 16S. Ainsi, les fèces de souris C57BL/6J ont été utilisées avec succès pour la culture d’une communauté bactérienne complexe dans le « gut-inbeaker ».

The study included 443 randomly selected Nunavik residents (Nunavimmiut) aged 18-80 years who participated in the Qanuilirpitaa? 2017 Nunavik Inuit Health Survey. Associations between plasma concentrations of nine PFAAs—determined by liquid chromatography-tandem mass spectrometry— and country food consumption, drinking water source (summer), and traditional activity participation (e.g. hunting, sewing, going on the land) were examined using multiple linear regression models.

PFAA concentrations among Nunavimmiut were up to seven times higher than those in the Canadian general adult population. In adjusted models, consumption of marine mammals and game birds ≥1x/week were associated with increased concentrations of PFNA, PFDA, PFUnDA, PFHxS, and PFOS. PFDA, PFUnDA, and PFOS were additionally associated with fish consumption ≥1x/week. Of note, beluga mattaq consumption ≥1x/week was associated with a 40.0-43.6% increase in PFDA, PFUnDA, and PFOS (p-values<0.001).

The omega-3 to omega-6 polyunsaturated fatty acid ratio in red blood cell membranes, indicative of marine mammal and fish consumption, was linearly associated with all congeners, especially PFNA (RR 2.65, 95% CI: 2.23-3.14), PFDA (RR 4.15, 95% CI: 3.30-5.23), PFUnDA (RR 3.98, 95% CI: 3.21-4.92), and PFOS (RR 3.26, 95% CI: 2.68-3.97), when contrasting the fourth versus the first quartile of the omega-3/omega-6 ratio. There were no associations between PFAAs and water sources or traditional activity participation.

Exposure to perfluoroalkyl acids (PFAAs) from country foods and traditional activities among Inuit adults of Nunavik, Canada Amira Aker1,2, Pierre Ayotte1,2,3, Éric Gaudreau3, Élyse Caron-Beaudoin4, Amila De Silva5, Pierre Dumas3, Sophia Schreckenbach1,3, Mélanie Lemire1,2,6 1

Université Laval – Centre de recherche du CHU de Québec, Axe santé des populations et pratiques optimales en santé, 2Université Laval- Médecine sociale et préventive, 3Centre de toxicologie du Québec – INSPQ, 4University of Toronto Scarboroug – Health and Society, 5Environment and Climate Change Canada, 6Université Laval - Institut de biologie intégrative des systèmes

The results highlight the importance of characterizing PFAA exposure sources in Arctic communities to provide evidence for actions aimed at reducing PFAA exposure in the Arctic and protect the exceptional quality of country foods in Nunavik.

Metagenome-assembled genomes from reindeer lichens

Perfluoroalkyl acids (PFAAs) are water- and stainresistant compounds to metabolic and environmental 8

Marta Alonso García1, Juan Carlos Villarreal A.1

found in the MAG, respectively. Regarding the characterization of viruses, we displayed a surprisingly low abundance and diversity of viruses in reindeer lichens. Using DeepVirFinder, we identified fewer than 10 viral contigs, and fewer than 20 using Vibrant. Three potential auxiliary metabolic genes (AMGs) were found, one in C. mitis and two in C. stellaris-2.

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Université Laval - Biologie

Lichens are symbiotic organisms composed of fungi (one or several species), green algae and/or cyanobacteria, and numerous bacteria. Lichens cover nearly 7% of the Earth’s surface and in eastern Canada, lichen woodlands occupy over 300,000 km2.

Reindeer lichens, from the genus Cladonia, are the main component of lichen woodlands and they play a crucial role in boreal forest ecology. They contain about 20% of the total lichen woodland biomass and can contribute up to 97% of ground cover. In addition, they represent the most important food source for reindeer and caribou in winter.

Characterization of host-microbial interactions in gills in wild Arctic charr populations across latitudes in Arctic Flora Amill1, Sidki Bouslama1, Patrice Couture2, Milla Rautio3, Nicolas Derome1

While the interactions between the photobiont and mycobiont have been intensively studied, the characterization of microorganisms and their role in the lichen symbiosis is still in its infancy. In this project we aim to assess the abundance and diversity of the whole microbial community, including viruses, associated with reindeer lichen. To achieve this goal, we selected two species, Cladonia mitis and C. stellaris, from the southernmost lichen woodland in North America, the Parc National des Grands-Jardins. We extracted DNA from three lichen samples. We carried out library preparation and sequencing on an Illumina MiSeq platform. Raw reads were filtered and assembled using Trimmomatic and metaSPAdes, respectively. We used BlobTools2 to bin the assembled contigs and assign them to individual genomes, such as fungi, algae, bacteria, or viruses. To explore the viral diversity, we used DeepVirFinder and Vibrant.

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Université Laval, 2INRS, 3Université du Québec à Chicoutimi Widespread in the Canadian Arctic, Arctic char (Salvelinus alpinus) is a key Nordic species for the Inuit people as it is their main source of protein and polyunsaturated fatty acids. Nowadays, with climate change, this species is facing multiple stressors such as water chemistry modifications, bioaccumulation of pollutants (including mercury), and migration of exotic pathogen populations, thus affecting their health and productivity by disrupting their immune system, their reproduction, their feeding or even their social behaviour. These stressors can also lead to negative impacts in the microbiota functions, which are related to immune response and metabolism, among others.

This project focuses on the complex relationships existing between Arctic char and its symbiotic microbial consortium by studying the diversity of host-microbial interactions in the gills of Arctic and subarctic populations of Salvelinus alpinus. Teleost gill microbiota is worth investigation, as gills constitute a physical barrier in direct contact with environmental pathogens and xenobiotics, and synthesize a wide variety of innate and adaptive immune molecules. Increased temperature, nutrient types, and mercury have previously been shown to be responsible for changing microbiota composition and abundance in fish. We therefore hypothesized that natural populations faced with different environmental stresses along the latitudinal gradient show different taxonomic structure in the microbiota.

Our preliminary results show that the metagenomeassembled genomes (MAGs) from these species are dominated by Proteobacteria (ca. 4,300,000 contigs), followed by Acidobacteria (ca. 864,000 contigs) and Ascomycota (ca. 196,000 contigs). Members of the phyla Actinobacteria, Chlorophyta, Chordata, Planctomycetes, and Verrucomicrobia were also found in the MAGs. The analysis of genome completeness revealed that more than 93% of Ascomycota genes were found in our samples.

However, the assessment of completeness for Prokaryotas varied significantly among lichen samples. In the MAG of C. mitis, 37% and 15% of Proteobacteria and Acidobacteria were completed, whereas in C. stellaris-1 the percentages were 56% and 35%, respectively. Cladonia stellaris-2 had the highest percentage of completeness, with 84% and 59% of Proteobacteria and Acidobacteria genes 9

To characterize variation in gill microbiota activity patterns across fish populations, we sampled 140 adult individuals in 12 lakes distributed across 5 different communities in Nunavut (Ekaluktutiak) and Nunavik (Salluit, Akulivik, Kangiqsualujjuaq, and Inukjuak) during the summers of 2018, 2019, and 2020. The taxonomic distribution of microbiota activity was studied by performing 16S rRNA sequencing, assessed by alpha diversity metrics (Kruskal-Wallis test) and correlation networks (Spearman correlation with Benjamini-Hochberg correction). Finally, the main abiotic and biotic factors which affect this taxonomic structure were assessed (beta diversity fitted with environmental parameters and PERMANOVA).

niveaux de sélénonéine plus importants selon l’hypothèse dominante. Les échantillons ont été récoltés à bord du navire de recherche CCGS Amundsen à l’aide de chaluts benthiques et de carottier à boîtes, ainsi qu’à la main sur les zones côtières en collaboration avec les communautés locales. Identifier la source de la sélénonéine et sa manière d’acquisition dans le réseau alimentaire arctique pourrait aider à la protection contre les effets néfastes du MeHg et à consolider l’importance des pratiques de récoltes traditionnelles.

Tininnimiutait: Assessing the potential of local marine foods accessible from the shore to increase food security and sovereignty in Nunavik

Quantification de la sélénonéine dans le benthos au Nunavik et dans l’est de l’Arctique Ariane Barrette1, Philippe Archambault1, Jean-Éric Tremblay1

Ladd Johnson1, Lucie Beaulieu1, Philippe Archambault1, Mélanie Lemire1, Christopher Fletcher1, Bernard C. Beaudreau1, Samuel Godefroy1, Yves St-Pierre2, Stéphane Modat3

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L’alimentation par la nourriture traditionnelle locale est un moyen important de contrer l’insécurité et la santé alimentaire au Nunavik, cependant celle-ci est composée de plusieurs organismes de haut niveau dans la chaîne trophique ayant tendance à accumuler des contaminants tel le méthyl mercure. La sélénonéine a montré des effets positifs sur la déméthylation du méthyl mercure et pourrait être associée à sa détoxification, la consommation du béluga mattaaq serait la meilleure source de cet élément chez les Inuits du Nunavik. La sélénonéine ne peut cependant être synthétisée par des animaux comme elle est produite uniquement par certains types de bactéries, il reste donc à se demander d’où les organismes acquièrent cette molécule dans le réseau alimentaire. La littérature porte à croire que le milieu benthique en serait riche et que les organismes tel le béluga, en s’y alimentant ou en s’y frottant lors de leur mue annuelle, pourrait l’acquérir dans cet environnement. L’objectif du projet est de quantifier la sélénonéine dans le réseau alimentaire benthique au Nunavik en comparant les concentrations de sélénonéine d’organismes benthiques, de macroalgues et du sédiment, et ce, à différents sites d’études dans le nord-est de l’Arctique canadien. Selon la manière dont la sélénonéine est acquise par les organismes, par alimentation ou par frottement, les organismes benthiques ou le sédiment devraient avoir des

Arctic ecosystems contain a vast diversity of foods, but their availability is being altered due to demographic pressures and climate change. The Inuit diet is based on their traditions and preferences, including the appearance, taste, and quality of food resources. Some marine resources—seaweed, shellfish, and certain fish, collectively known as tininnimiutait—can be easily harvested directly from the seashore during low tide and year-round in some areas. The importance of tininnimiutait has been recently highlighted by the communities of Kangiqsujjuaq and Ivujivik (2014), as well as Kangiqsualujjuaq (2015). Based on the needs and interests of our partners in Nunavik, this project brings together multidisciplinary experts. The project will combine socio-economic modelling, field sampling, food chemistry analysis (quality and safety), and local knowledge to encourage sustainable use of local food resources. The objectives of our project are to (1) document harvesting methods, local recipes, and ethnomedical properties of tininnimiutait to co-create new recipes in collaboration with Nunavimmiut, with a focus on youth participation and traditional heritage; (2) evaluate the aroma and food quality of seashore resources and examine their distinctive flavours, nutritional and health potential, and food safety; (3) assess the environmental impact of harvesting on

Université Laval; 2INRS - Institut ArmandFrappier; 3Head chef - Restaurant Le Clan

Université Laval - Biologie

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target species; and (4) evaluate the economic sustainability of harvesting seashore resources.

Consultations and co-creation with our partners in Nunavik are underway to collaboratively identify the opportunities for their engagement over the course of the project. The results will highlight the abundance and characteristics of locally available shoreline country food species with the aim of enhancing dietary quality and improving food security and sovereignty in Nunavik.

controls the concentration of chlorophyll a at the start of the bloom. In turn, the start date of the bloom and the concentration of chlorophyll a at the start of the bloom control the date of the bloom peak.

The results of the default run and the sensitivity experiments are compared to observations from a field campaign at an ice camp conducted from May to July 2016. The presence of light under the ice and the addition of a minimum threshold of phytoplankton biomass allow the bloom to peak 22 and 10 days earlier, respectively, improving the model results. The sensitivity study with the minimum threshold of biomass highlights the overlooked importance of the wintertime survival of phytoplankton.

Controls of the timing of the bloom in a seasonal sea ice zone: The overlooked importance of wintertime survival of phytoplankton Maxime Benoît-Gagné1, Gaëtan Olivier2, Stephanie Dutkiewicz3, Laurent Mémery2, Christiane Dufresne4, Inge Deschepper1, Dany Dumont5, Frédéric Maps1

A wireless electro-optic platform for multimodal electrophysiology and optogenetics in freely moving rodents

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Université Laval - Biologie, 2Centre National de la Recherche Scientifique - Laboratoire des sciences de l’environnement marin; 3Massachusetts Institute of Technology - Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, 4Arctus Inc.; 5Université du Québec à Rimouski - Institut des sciences de la mer de Rimouski

Guillaume Bilodeau1, Gabriel Gagnon-Turcotte1, Benoit Gosselin1 1

Université Laval - Génie électrique et informatique

This presentation is about the design and use of a wireless electro-optic platform to perform simultaneous multimodal electrophysiological recordings and optogenetic stimulation in freely moving rodents. The developed system can capture neural action potential (AP), local field potential (LFP), and electromyography (EMG) signals with up to 32 channels in parallel while providing four optical stimulation channels. This work was done as part of a project funded by the Sentinel North Technology Maturation Fund. The platform is using commercial off-the-shelf components (COTS) and a low-power digital field-programmable gate array (FPGA) to perform digital signal processing to digitally separate the AP, LFP, and EMG in real time while performing signal detection and compression in order to mitigate wireless bandwidth and power consumption limitations. The different signal modalities collected on the 32 channels are time-multiplexed into a single data stream to decrease power consumption and optimize resource utilization. Digital filtering, signal detection, and wavelet data compression are used inside the platform to separate the different electrophysiological signal modalities, namely the local field potentials (1–500 Hz), EMG (30–500 Hz), and action potentials (300–5,000 Hz), and

Modelling highly seasonal latitudes is challenging because the associated regions are in a non-steady state. An extreme case is a seasonally sea-icecovered region. The sea ice cover modulates the underwater light field, the nutrients, and the physiology of phytoplankton. These variables, in turn, impact plankton dynamics, productivity, and community structure. This study is an interdisciplinary collaboration between researchers in the fields of biology and earth system modelling.

We present a geometrical framework for the controls of the timing of the bloom peak. We show how, considering a plot of the chlorophyll a concentration as a function of time, the geometry set by the start date of the bloom and by the winter biomass are key in understanding the dynamics.

Each of these geometrical characteristics is manipulated by determining the factors that affect it, and tested in a one-dimensional configuration of the biogeochemical-ecosystem component of the MIT general circulation model in coastal Baffin Bay. Using sensitivity studies, we show that light under sea ice controls the start date of the bloom and that the minimum threshold of phytoplankton biomass 11

perform data reduction before transmitting the data.

The platform achieves a measured data reduction ratio of 7.77 (for a firing rate of 50 AP/second) and weighs 4.7 g with a 100 mAh battery, an on/off switch, and a protective plastic enclosure. To validate the performance of the platform, we measured distinct electrophysiology signals and performed optogenetic stimulation in vivo in freely moving rodents. We recorded AP and LFP signals with the platform using a 16-microelectrode array implanted in the primary motor cortex of a Long Evans rat, both in anaesthetized and freely moving conditions. EMG responses to optogenetic Channelrhodopsin-2 induced activation of the motor cortex via optical fibre were also recorded in freely moving rodents.

photoinscription, la gaine doit être retirée en raison de son opacité à l’UV. Ceci augmente le temps de production, la complexité de l’inscription ainsi que le coût de façon exponentielle avec le nombre de points de mesure à inscrire le long de la fibre. De plus, le retrait du revêtement fragilise considérablement la fibre, ce qui n’est pas favorable pour une application dans un environnement hostile.

Or, la technique utilisée dans les laboratoires du Centre d’optique, photonique et laser depuis quelques années est beaucoup plus robuste. Le laser femtoseconde à 800 nm permet d’inscrire des FBGs au travers du revêtement sans endommager la fibre.

Dans le cadre d’un projet de maturation technologique appuyée par TeraXion, un montage d’inscription automatisé de capteurs distribués utilisant cette technique est en cours de développement. Ce montage comprend plusieurs systèmes qui permettent notamment un contrôle précis de la tension sur la fibre et de sa vitesse de déroulement, l’imagerie active du cœur de la fibre ainsi que la rotation contrôlée de la fibre pour réaliser l’inscription dans plusieurs cœurs d’une fibre multicœurs. Il sera ainsi possible à terme d’augmenter la productivité de fabrication des capteurs distribués et d’en réduire le coût de fabrication et la fiabilité. Ceci permettra de caractériser à grande échelle les profils de température et les déformations des sols causées par le gel et dégel du pergélisol.

Conception d'un système d'inscription automatisé de capteurs à fibre optique multicoeur Guillaume Bilodeau1, Martin Bernier1, François Trépanier2 1

Université Laval - Physique, génie physique et optique, 2TeraXion Des changements importants dans les écosystèmes et infrastructures nordiques sont observés depuis quelques décennies. Ceux-ci sont majoritairement causés par la dégradation des sols pergélisolés qui s’accélère chaque année. Ce dégel progressif du pergélisol est à l’origine d’affaissement du sol qui affecte la performance et la durée de vie utile d’infrastructures nordiques comme les routes et les habitations, en plus d’affecter les écosystèmes nordiques.

Fibre hybride multicoeur pour la mesure distribuée de courbure Tommy Boilard1, Guillaume Bilodeau1, Steeve Morency1, Younès Messaddeq1, Richard Fortier2, François Trépanier3, Martin Bernier1

Actuellement, les appareils utilisés pour mesurer la dégradation du pergélisol manquent de précision et ne permettent pas de mesurer les déformations observées de façon fiable. Il serait possible d’améliorer les mesures de distribution spatiale des affaissements de terrain à l’aide de capteurs distribués à fibre optique multicœurs. Grâce aux réseaux de Bragg (FBG), ces capteurs peuvent détecter des étirements et des courbures très faibles et localisés. Leur déploiement sur des kilomètres à la surface du sol permettrait de quantifier ces phénomènes à grande échelle. Malheureusement, les techniques d’inscription de FBGs utilisées par l’industrie sont coûteuses en raison de l’utilisation d’un laser ultraviolet (UV). En effet, lors de la

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Université Laval - Physique, 2Université Laval Géologie, 3Teraxion Dans les régions nordiques, où l’effet du réchauffement climatique est le plus important, le pergélisol se dégrade avec des impacts négatifs sur les écosystèmes et les infrastructures, comme le témoigne l’affaissement observé le long de la route d’accès à l’aéroport d’Umiujaq, au Nunavik [1]. Il y a malgré tout des impacts positifs, et parfois inattendus, du dégel du pergélisol, comme la recharge des aquifères en profondeur, qui peuvent être utilisés comme sources d’eau potable par les communautés inuites [2]. Cependant, les processus 12

physiques liés à la dégradation du pergélisol et à la recharge des aquifères ne sont pas encore bien compris, car les observations sur le terrain sont difficiles puisque ces processus physiques se produisent en profondeur dans le sol. Le développement de nouveaux capteurs miniatures et distribués pourrait présenter des avantages pour leur compréhension.

[3] T. Boilard, G. Bilodeau, S. Morency, Y. Messaddeq, R. Fortier, F. Trépanier, et M. Bernier, “Curvature sensing using a hybrid polycarbonatesilica multicore fiber,” Optics Express 28(26), 39387-39399 (2020).

The secret lives of lemmings unveiled by an ultralight technology

Les capteurs à base de réseaux de Bragg (FBG) inscrits dans une fibre optique multicœur présentent un bon potentiel pour répondre aux besoins de caractérisation et de suivi de différents processus physiques dans le Nord. En effet, grâce à leur petite taille, leur résistance aux environnements extrêmes et leur capacité à mesurer avec précision de nombreux paramètres physiques tels que l’étirement, la température et la courbure à des positions spécifiques le long d’une fibre optique sur de très grandes distances à l’échelle du kilomètre, les capteurs à base de FBGs sont une solution innovante pour des applications dans le Nord. Cependant, d’une part, pour surmonter les défis techniques liés à l’inscription de FBGs distribués dans une fibre optique multicœur et, d’autre part, pour augmenter leur sensibilité, une technique d’assemblage a été récemment développée et permet la fabrication de capteurs de courbure distribués de hautes sensibilités. Cette technique consiste à assembler dans une préforme en polycarbonate trois fibres optiques standards dans lesquelles des FBGs ont été préalablement inscrits, en étirant la préforme sur une tour à fibre du COPL [3]. La fabrication et la caractérisation d’une fibre hybride multicœur de 750 µm de diamètre avec une « gaine » en polycarbonate et des « cœurs » en silice seront détaillées lors de la présentation. Les capteurs FBGs qui ont été inscrits dans la fibre optique multicœur possèdent une sensibilité 7 fois supérieure aux capteurs basés sur des fibres multicœurs standards avec l’avantage d’une inscription plus facile et d’une conception finale beaucoup plus flexible.

David Bolduc1, Dominique Fauteux2, Pierre Legagneux1 1

Université Laval - Biologie, 2Musée Canadien de la Nature Dans l’Arctique, nombre d’espèces dépendent en partie ou totalement des fluctuations d’abondance des lemmings, un rongeur central au réseau trophique. Malgré sa grande importance, ce phénomène demeure encore aujourd’hui mal compris. Pour expliquer les cycles, une hypothèse prédomine et celle-ci suggère que les interactions entre les lemmings et leurs nombreux prédateurs aviaires et terrestres sont un facteur important tant pour la périodicité des fluctuations que leurs amplitudes. Bien que l’impact des prédateurs ait été confirmé par plusieurs études récentes, nous comprenons encore mal comment la prédation peut induire un cycle multiannuel chez une espèce dont les populations ont un potentiel de croissance très rapide (espèce r).

Dans un contexte d’interactions prédateur-proies, la vulnérabilité à la prédation des différentes catégories d’individus peut avoir des répercussions importantes sur la dynamique populationnelle des proies. Il devient donc crucial de comprendre comment les mâles et les femelles lemmings s’exposent différemment à la prédation.

Pour répondre à ce problème, Dr Dominique Fauteux et Pr Pierre Legagneux, en collaboration avec la Plateforme technologique de développement d’instruments de Sentinelle Nord, ont conçu et fabriqué des colliers photosensibles ultralégers pouvant être équipés sur de petits rongeurs. En enregistrant l’intensité lumineuse pendant les étés arctiques où il fait toujours jour, ils mesurent le temps passé à l’intérieur et à l’extérieur du terrier pour chaque lemming équipé. Ces données nous permettront de déterminer si les comportements territoriaux et de reproduction qui diffèrent entre les sexes mènent les mâles à être plus exposés à la

[1] R. Fortier, A.-M. LeBlanc, et W. Yu, “Impacts of permafrost degradation on a road embankment at Umiujaq in Nunavik (Quebec), Canada”. Canadian Geotechnical Journal 48(5), 720-740 (2011).

[2] J.-M. Lemieux, R. Fortier, M.-C. Talbot-Poulin, J. Molson, R. Therrien, M. Ouellet, D. Banville, M. Cochand, et R. Murray, “Groundwater occurrence in cold environments: examples from Nunavik, Canada”. Hydrogeology Journal 24(6), 1497–1513 (2016).

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Benjamin Bouchard1, 2, Daniel F. Nadeau1, 2, Florent Dominé3, 4

prédation (c.-à-d. hors terrier) que les femelles.

Grâce aux campagnes de terrain de l’été 2021, nous avons obtenu un premier aperçu de cet aspect de la vie des lemmings.

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CentrEau - Centre de recherche sur l’eau; Université Laval - Génie civil et de génie des eaux; 3 Laboratoire de recherche international Takuvik (UL/CNRS); 4Université Laval - Chimie 2

Pas de données? Pas de problèmes! Les témoignages pour reconstituer l'abondance d'espèces

The boreal forest occupies 19 million km2 in the Northern Hemisphere and is snow-covered over half of the year. In a context of Arctic greening and northward transition of the boreal ecotone, understanding the interactions between the forest canopy and the snow becomes critical in water resources management and climate modelling of northern environments. However, the heterogeneous forest density, ranging from closed canopy to gaps, makes it challenging. Gaps within the forest canopy increase the spatial variability of snow accumulation, but also affect snow metamorphism, which controls the hydraulic properties of the snowpack. During winter 2018–19, we assessed the differences in snowpack microstructure inside small gaps and under the canopy in a humid boreal forest of eastern Canada. Our experimental approach was based on weekly snow pit measurements in both environments, with observation of stratigraphy and the measurement of density profiles and temperature. High-resolution specific surface area (SSA) profiles were measured twice, allowing the calculation of hydraulic conductivity. The shallower snowpack under the canopy induces a stronger vertical temperature gradient and less compaction than inside gaps. This results in the predominance of large, faceted snow crystals while small, rounded grains, with a SSA greater than the faceted crystals, prevail inside the gaps. Unloading of intercepted snow and meltwater dripping from the canopy increases the heterogeneity of the snowpack underneath. In contrast, the snowpack inside the gaps is more stratified and winter rainfall events lead to the formation of well-defined ice layers. Large, faceted crystals in a highly heterogeneous snowpack encourage downward liquid water transfer under the canopy, while dense snow layers of rounded grains with high SSAs and ice layers combine to reduce the hydraulic conductivity of the snowpack inside gaps.

Before snowmelt, the average hydraulic conductivity of the lowermost snow layers under the canopy was 0.04 m s–1, whereas it was only 0.005 m s–1 inside the gaps. These differences, if confirmed at the catchment scale, are likely to significantly impact the hydrology of forested areas during snowmelt.

David Bolduc1, Pierre Legagneux1, Dominique Fauteux2 1

Université Laval - Biologie, 2Musée canadien de la nature Le suivi de l'abondance des espèces à un site et un temps donné est au cœur de notre compréhension des écosystèmes. Toutefois, l’effort nécessaire pour suivre une population pendant plusieurs années est énorme. Il est donc possible que certains organismes, maintenant jugés importants, n’aient pas fait l’objet d’un suivi à long terme par le passé.

C’est le cas de l’hermine (Mustela erminea) sur l’île Bylot, un site d’étude du Haut-Arctique canadien.

En ces latitudes, nombre d’espèces vivent aux rythmes des cycles de lemmings, un rongeur à la base du réseau trophique. La cause de ces cycles reste inconnue, mais l’hermine pourrait y jouer un rôle important.

Pour mieux comprendre ce mustélidé cryptique, les témoignages d’observations fauniques de 145 scientifiques ayant visité l’île Bylot entre 1991 et 2019 ont été récoltés. Un score a ensuite été attribué à chaque observation et un indice annuel d’abondance relative a été dérivé. La robustesse des indices d’abondance a été vérifiée par corrélation avec des indices standardisés.

Cette méthode a permis de reconstituer, pour la première fois, l’abondance relative d’une espèce à partir de souvenirs, et ce, sur près de trois décennies.

En somme, nous sommes parvenus à acquérir des données d’une grande valeur écologique et discrétisée dans le temps par des interviews. Cette méthode originale pourrait permettre à plusieurs systèmes d’études à long terme de revenir dans le temps et de reconstruire l’abondance relative d’espèces qui sont aujourd’hui d’un grand intérêt.

Snowpack in forest gaps has lower hydraulic conductivity than under the canopy 14

how anthropogenic disturbances will alter biodiversity by reshaping community composition.

Our conclusions will contribute to better informed conservation actions.

Sur l’effet des perturbations anthropiques sur la transformation à long terme de la structure des assemblages d’espèces dans la forêt boréale

Conception of a photoactivatable CRISPR-dCas9 system to modulate zebrafish's gut microbiota

Ilhem Bouderbala1, 2, 3, Guillemette Labadie2, JeanMichel Béland4, Yan Boulanger4, Christian Hébert4, Patrick Desrosiers1, 3, 5, Antoine Allard1, 3, Daniel Fortin2, 3

Christina Boudreau1, Paul De Koninck1, Marie-Eve Paquet1, Gabriel Byatt1

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Université Laval - Physique, génie physique et optique; 2Université Laval - Biologie; 3Centre interdisciplinaire en modélisation mathématique de l’Université Laval; 4Centre de foresterie des Laurentides, Service canadien des forêts; 5Centre de recherche CERVO

Université Laval - Biochimie, microbiologie et bioinformatique Ce projet s’inscrit à l’interface des quatre piliers de l'initiative Sentinelle Nord, la lumière, la santé mentale, le microbiome et le Nord. Les perturbations importantes du Nord affectent tous les écosystèmes.

La population locale subit des transformations dans son mode de vie et son alimentation, qui ont des influences sur la santé. Nous explorons la relation entre l’exposome et la santé physiologique, en passant par le microbiote intestinal, à l’aide d’un modèle expérimental en laboratoire, le Danio rerio (poisson-zèbre).

Together with climate change, the increase in anthropogenic and natural disturbances affects the environmental conditions of an ecosystem, and thus can cause a pronounced change in its functionality.

It therefore becomes critical to have an overview on how changes in a forest landscape influence the spatial distribution of animals. Our aim here is to study the expected long-term changes in the composition of animal communities following changes in climate conditions and forest management policies. We developed empirical models that can predict the distribution of more than 100 species of birds, beetles, and small mammals in the Côte-Nord region of Quebec over the next century. We considered three forest management policies (no harvest, 4% harvest, and 8% harvest per 10 years) and three climate change scenarios (baseline, RCP 4.5, and RCP 8.5), for a total of 9 possible changes in the forest landscape. Our results show that increasing the levels of cut disturbance will also increase the changes in the composition of the animal communities. Our results also show that an increase in the acceleration of climate change (i.e. from RCP 4.5 to RCP 8.5) will result in a decrease in the similarity of animal assemblages relative to the baseline level, for all three taxa. Interestingly, variation in the turnover fraction was different among taxa, most notably among birds and beetles.

This observation lays out credible adaptation strategies for each taxon in extreme disturbance scenarios. By comparing the RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios with the baseline, we also observed an increase in the species composition change, going up toward the North, that was mainly influenced by the climate variables. The magnitude of change in the composition was stronger for RCP 8.5 than under RCP 4.5. Our quantitative analysis demonstrates

Afin d’étudier les effets du microbiote intestinal sur la santé de son hôte, nous développons des outils moléculaires pour contrôler de façon précise, rapide et efficace, par la lumière, le microbiote intestinal dans des larves de poisson-zèbre. Nous avons développé un outil CRISPR-dCas9 photoactivable (PA-CRISPR-dCas9) permettant de contrôler les populations microbiennes de l’intestin. Ce système est composé de la nucléase Cas9 catalytiquement inactive, appelée « dead » Cas9 (dCas9), d’un ARN guide et d’un domaine AsLOV2 sensible à la lumière bleue. Cette combinaison permet d’empêcher la transcription d’un gène important pour la survie d’Escherichia coli, l’ARN polymérase, provoquant ainsi la mort cellulaire de la bactérie. Le couplage au domaine AsLOV2 permet au système d’être activé par la lumière. Les résultats préliminaires montrent un effet du système PACRISPR-dCas9 in vitro après avoir exposé à la lumière bleue la bactérie Escherichia coli transformée avec celui-ci. Les résultats obtenus à la suite de cette expérience montrent une diminution claire de la croissance bactérienne dans la culture si on la compare à différentes cultures contrôles. Cette expérience montre que l’outil est efficace pour induire la mort cellulaire d’E. coli, ce qui permet son utilisation dans le poisson-zèbre.

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La prochaine étape consiste à coloniser l’intestin du poisson-zèbre avec la souche d’Escherichia coli MG1655 co-transformée avec les plasmides mCherry et PA-CRISPR-dCas9. Le poisson transparent nouvellement colonisé sera exposé à la lumière bleue, ce qui permettra l’activation du système qui provoquera à son tour la mort cellulaire de la bactérie. Les changements dans la colonisation seront observables par la fluorescence de mCherry dans les bactéries. Les bactéries pourront ensuite être dénombrées après homogénéisation des poissons.

Ces deux méthodes seront nécessaires pour déterminer l’efficacité du système CRISPR-dCas9 photoactivable dans le poisson-zèbre.

such ponds, little attention has been paid to the ponds themselves. Further work is therefore needed to describe them and understand how they interact with the hydrosystem and ecosystem around them, and how they may evolve over time.

In this presentation, the results of the study of two thermokarst ponds located in the Tasiapik Valley near Umiujaq (Nunavik, Canada) are provided; one pond is located in a silt unit and surrounded by a well-developed rampart, while the other is in a sand unit with a low rampart. Using SIG data, field levelling, aerial photographs from 1957, and satellite imaging from 2010, it is first shown that the two ponds are characteristic of two different stages of ice-rich permafrost degradation, which are identifiable through their geomorphological forms.

The internal structure of the rampart of the first pond has been directly described from a trench. The observed sedimentary structures are similar to those described in the literature and they are representative of solifluction processes along the slopes of the studied lithalsa before its degradation. As the textural properties observed in the rampart are suitable for geoelectric-resistivity and groundpenetrating radar imaging, an integrated geophysical investigation approach, including electrical resistivity tomography (ERT), ground-penetrating radar (GPR), and spectral induced polarization (SIP), along with sampling in shallow boreholes, has been adopted to resolve the cryostructure and 3D geometry of the ground across the second pond and its rampart.

Cet outil permettra dans un poisson-zèbre de mimer les conséquences de paramètres externes sur l’intestin, c’est-à-dire un changement dans les populations microbiennes qui s’y retrouvent. Nous souhaitons par la suite exploiter cette approche pour établir des liens entre le débalancement du microbiote intestinal et le développement du cerveau, à l’aide de méthodes de biophotonique, en collaboration avec nos collègues du projet SN.

Characterization of advances stages of ice-rich discontinuous permafrost degradation by multimethod analysis of two thermokarst ponds in the Tasiapik Valley (Nunavik, Canada) Léa Bussière1, 2, Richard Fortier1, Myriam Schmutz2, Jean-Michel Lemieux1, Alain Dupuy2

A better understanding of the cryostructure and the annual hydrological behaviour of the two ponds has been gained. The pond in the silt unit is still underlaid by a non-permeable permafrost layer, thus constituting a closed hydrosystem, mainly fed by atmospheric water and drained by evaporation while the surface runoff is impeded by the rampart. The negative heat balance that maintains the permafrost layer may be due to the freezing of all the surface water during winter, which promotes the penetration of the freezing front below the bottom of the pond.

The pond in the sand unit represents a more advanced stage of permafrost degradation, where the underlying permafrost is totally thawed, allowing water fluxes between the pond and the superficial aquifer.

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Université Laval - Géologie et Génie géologique; 2 Université Bordeaux-Montaigne - Hydrogéologie et environnement The most striking evidence of permafrost degradation in discontinuous permafrost zones is the formation of thermokarst ponds and lakes due to thaw subsidence of the ground. Among the wide diversity of hollows filled with water as a result of permafrost degradation, those associated with the thawing of ice-rich permafrost mounds, known under the name of palsas or lithalsas, have a specific morphology due to their geomorphological genesis.

They are typically circular or elongated ponds, ranging from a few metres to 150 metres in diameter, not exceeding 2 metres in depth, and surrounded by a rim called a rampart, about 10 metres wide and 1 or 2 metres tall. Although much work has been done to understand the physical processes by which palsas and lithalsas degrade into

Développement d'un protocole pour la colonisation à long terme du poisson-zèbre 16

Gabriel Byatt1, 2, Cédric Goffard1, 2, Jeffrey Cornuault1, 3, Mado Lemieux1, 2, Paul De Koninck1, 2, Marie-Ève Paquet1, 2, Sylvain Moineau1, 3

Alexandra Cassivi1, Manuel Rodriguez1, Caetano Dorea2, Stephanie Guilherme3 1

Université Laval - Chaire de recherche en eau potable, 2University of Victoria, 3Université d'Ottawa

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Université Laval - Biochimie, microbiologie et bioinformatique; 2Centre de recherche CERVO; 3Centre de référence pour virus bactériens Félix d’Hérelle

L’approvisionnement en eau potable demeure un enjeu important en région arctique. Ne pouvant être pourvues d’un réseau de distribution souterrain en raison de la présence de pergélisol, les communautés du Nunavik sont généralement desservies par des camions-citernes. Ce mode de distribution peut compromettre le respect des normes de la qualité de l’eau du point d’entrée dans le système de distribution jusqu’au point d’utilisation. Les avis d’ébullition et de non-consommation d’eau, les problèmes occasionnés par la distribution de l’eau ainsi que le rejet par la population de l’eau chlorée favorisent par ailleurs l’utilisation de sources d’eau alternatives par les ménages (p. ex. la collecte d’eau de source naturelle ou directement à l’usine de traitement ou l’achat de bouteilles d’eau). Afin d’optimiser l’approvisionnement en eau potable et d’élaborer un modèle de plan de gestion de la sécurité sanitaire de l’eau pour les communautés isolées, une étude de cohorte est menée au Nunavik.

Une enquête auprès des ménages est pilotée de pair avec une campagne d’échantillonnage de la qualité de l'eau potable (c.-à-d., paramètres microbiologiques et physico-chimiques de l’eau) à différentes étapes du système d’approvisionnement, de la source d’eau au point d’utilisation. Une description de l’enquête terrain menée à Kangiqsualujjuaq en août 2021 sera présentée en abordant les enjeux actuels en matière d’approvisionnement, de traitement et de gestion de l’eau dans les communautés isolées.

To study the role of the gut microbiota on the development of the brain using the zebrafish as a model, it is possible to raise axenic larvae (following removal of bacteria from the egg surface) and to colonize their guts with selected bacteria. Different colonization protocols have been developed, but as the model is gaining ground, a need for standardization has emerged. The objective of this study is to test various colonization conditions and elaborate a reproducible protocol allowing the colonization of the zebrafish’s gut from 2 to 9 days post fertilization. We mainly used a humanized strain of E. coli as well as Vibrio cholorae, Aeromonas veronii, and Pseudomonas aeruginosa.

In order to monitor gut colonization of the larvae, we transformed the bacteria with fluorescent proteins and tested protocols for single- or multiplecoloured populations. The extent of colonization was measured with two methods: fluorescence microscopy of the larvae guts and plating of the gut content extracted from homogenized larvae. More than 15 fish per condition were imaged and homogenized. We tested several conditions, including the addition of Tetrahymena thermophila as a potential facilitating vector for colonization, the timing of exposure to bacteria, and the density of fish. Our results suggest that exposure of the larvae to bacteria was more efficient immediately prior to hatching, that co-incubation of Tetrahymena with bacteria strongly favoured gut colonization, and that a density of 1 larva/mL provides optimal colonization. We found that fluorescent bacteria could be observed in the fish gut over a week after the removal of bacteria from the water, suggesting that the gut was stably colonized. We aim to extend the characterization of the gut with additional strains of bacteria, particularly native ones, as well as to investigate the molecular features that control colonization. Our experiments should provide useful protocols to the zebrafish community for studying zebrafish larvae gut colonization and its impact on the host physiology.

Dynamique du territoire ancestral innu (Nitassinan) à travers l'étude morphosédimentaire et socio-culturelle du lac Manicouagan Léo Chassiot1, 2, Justine Gagnon1, Patrick Lajeunesse1, Caroline Desbiens1, Pierre Francus2, Geneviève Treyvaud2, 3 1

Université Laval - Géographie, 2INRS-ETE, GCNWA - Bureau Ndakina

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Approvisionnement en eau potable dans les communautés isolées en région arctique : quels sont les enjeux?

Il y a 50 ans, le réservoir Manicouagan, aujourd’hui symbole du développement hydroélectrique du Nord du Québec, fut mis en service en inondant la 17

Léo Chassiot1, 2, Patrick Lajeunesse1, Pierre Francus2, François Lapointe3, Arnaud De Coninck2, Alexandre Normandeau4

dépression topographique circulaire formée par l’impact d’une météorite. L’ennoiement de la vallée et d’un ancien lac entraîna la disparition de plusieurs sites ancestraux innus, mais les impacts sur les environnements terrestres, aquatiques et sur les Innus de Pessamit demeurent peu documentés à ce jour. En ce sens, le projet d’étude morphosédimentaire et socio-culturelle du lac-réservoir Manicouagan constitue une opportunité exceptionnelle d’aborder les problématiques des perturbations anthropiques sur le fonctionnement des écosystèmes aquatiques nordiques et sur les milieux de vie autochtones, sous plusieurs angles de recherche. Plus précisément, il vise à acquérir des connaissances fondamentales sur l’histoire humaine, physique, la dynamique et les interactions existantes sur un territoire ancestral innu (Nitassinan) impacté par un projet hydroélectrique.

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Université Laval - Géographie; 2INRS – Centre de recherche Eau Terre Environnement; 3University of Massachusetts; 4Commission géologique du Canada Due to the limited number of instrumental data, long-term records of indirect environmental proxies are needed to understand the historical trends of climate variables within the High Arctic. On Ellesmere Island, such data are limited to a couple of ice core and varved sediment records, and to date are mostly collected from lakes with glacier-free watershed (Besonen et al., 2008; Lapointe et al., 2019). Located below the marine limit at the head of Bay Fiord on central-west Ellesmere Island, Strathcona Lake is currently fed by the Taggart River flowing from the Prince of Wales Icefield, and provides the opportunity to document glaciomarine landforms and deposits inherited from deglaciation as well as modern sedimentary processes driven by the melting of the icefield.

Pour répondre aux défis du Plan Nord, ce projet démarré en 2020 s’attache à (i) comprendre la dynamique limnologique et hydro-sédimentaire d’un grand réservoir en milieu boréal; (ii) documenter les impacts morpho-sédimentaires et socio-culturels de l’ennoiement d’un ancien lac naturel par la mise en service d’un réservoir; (iii) évaluer le potentiel archéologique de l’ancienne vallée et du lac Manicouagan à travers la caractérisation des milieux de vie physique et humain avant son ennoiement; (iv) reconstruire les paysages physiques et culturels du territoire ancestral depuis la Déglaciation. En adoptant une logique de coproduction de savoirs entre les communautés universitaires et autochtones, ce projet s’opère dans une démarche multidisciplinaire et transectorielle, en réunissant une équipe mixte de géographes, de géochimistes, de géologues et d’archéologues, avec le soutien de la communauté de Pessamit. Ainsi, ce projet met l’accent sur le transfert de connaissances en renforçant les compétences des membres de la communauté de Pessamit pour l’étude des milieux aquatiques. Enfin, il soutient l’utilisation d’une infrastructure scientifique nordique, la Station Uapishka, pour le développement d’outils de diffusion des connaissances à des fins d’éducation, de sensibilisation, et pour concevoir de nouvelles pratiques de développement territorial, culturel et touristique.

On land, about 78 landforms, including a tongueshaped terminal moraine (6800 cal BP) as well as prominent raised delta fans and lake terraces deposited under a regressive base level (glacioisostatic rebound driving relative sea-level fall), have been identified and mapped from highresolution aerial imagery provided by ArcGISTM. Density analyses of altitudes extracted from ArcticDEM DSM products show that delta and terrace fronts share common altitudes at ca. 80, 69, 55, 44, 30, 18, 14, and 9 MASL. With a moraine ridge reaching 66 m (mean altitude of 58 m) incised by the outlet river, it is likely that Strathcona Lake— presently standing at 3 MASL—experienced several outburst floods in the past, forcing shoreline retreat, fluvial incision, and lake terracing. In the lake, multibeam bathymetry allowed for the documentation of a steep delta with cyclic-step features in front of the Taggart River, while smaller rivers draining unglaciated terrains seem to play a significant role in sediment transport by forming delta lobes and small canyons. Acoustic stratigraphy shows up to 6 m of laminated sediments, but fails to image underlying deposits. The analysis and dating of short cores collected from laminated sediments suggest a seasonal pattern with centimetre-thick silt/clay laminae (varves) reflecting the Taggart sediment supplies in most parts of the basin.

Although invisible on the acoustic stratigraphy

Géomorphologie du lac de Strathcona, HautArctique Canadien, des paléoenvironnements glaciaires aux processus sédimentaires actuels 18

record, a second sediment facies can be evidenced in cores far from the main tributary, but close to secondary active deltas. It is highlighted by changes in colour, grain size, and geochemical proxy, reflecting the local contribution of smaller rivers flowing over unglaciated terrains and gravitational processes. Together, these data show the spatial distribution of modern sedimentary processes and provide a necessary geomorphological framework for considering paleoclimate reconstructions in this region.

ces aspects pourrait être un moyen de supporter l’autonomie des Inuits et de jeter un regard nouveau sur les enjeux liés à leurs habitations. Le but serait d’offrir au peuple inuit des occasions de plus grand contrôle sur leurs milieux de vie.

Preventive strategies alleviate depressive-like behaviour and improve intestinal barrier integrity François Coulombe-Rozon1, 2, Ellen Doney1, 2, Alice Cadoret1, 2, Raphael Gaumond1, 2, Katarzyna A. Dudek1, 2, Manon Lebel2, Caroline Ménard1, 2

Towards the autonomy of Inuit communities in the production of housing in Nunavik

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Université Laval – Psychiatrie et neurosciences; CERVO Brain Research Centre

Arianne Côté

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Northern populations are exposed to unique and repeated forms of stress due to important environmental, cultural, and socio-economic changes in the recent years. Chronic stress is a major contributor to major depressive disorder (MDD), a known risk factor of suicide, and the leading cause of disability worldwide. Throughout life, one in five individuals will be affected. Common antidepressants are only effective in 30 to 50% of MDD individuals. This low remission rate suggests that neuron-based pharmacological treatments may benefit from novel therapeutic approaches targeting peripheral biological systems, such as the gut-brain axis, or could be potentiated by preventive strategies.

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Université Laval - Architecture

À partir de constats témoignant de l’insoutenabilité de l’habitat actuel des Inuits du Nunavik, la recherche s’intéresse à la question : comment le désir et la valeur d’autonomie inuits peuvent-ils soutenir et qualifier un système de production de logement culturellement adapté au Nunavik? On suppose alors que la façon particulière qu’ont les Inuits de concevoir et d’exprimer le concept d’autonomie peut nourrir la réflexion sur l’habitation dans les communautés du Nord. Les témoignages et la recherche sur le sujet nous portent à croire que cette envie de liberté est liée à l’expression et à la protection de leur identité et de leurs différences. La forme, l’emplacement, et le mode de gestion des logements peuvent donc constituer une porte d’entrée vers un renouvellement des politiques, des savoirs et des valeurs inuits ancestrales. Cette présentation portera sur les concepts théoriques importants pour aborder la question de l’autonomie inuite.

To explore these hypotheses, we took advantage of the chronic social defeat stress (CSDS) paradigm, a mouse model of depression. For 10 days, male mice were subjected to a physical encounter with an agonistic aggressor and then left in sensory contact.

Thereafter, the tested animal went through a social interaction test to determine behavioural phenotypes, namely susceptibility or resilience to stress. Thus, this model allowed us to explore stress-induced deleterious alterations but also beneficial biological adaptations. Intestinal tissue was collected for transcriptional analysis and morphological assessment of tight junction protein levels.

L’habitation inuite est observée sous deux aspects : comme objets politique et culturel. Le logement devient politique lorsqu’il est produit et régi par l’État. Les pouvoirs des gouvernements et des institutions qui le représentent seront identifiés, ainsi que les acteurs dont les rôles dans la production de l’habitation au Nunavik. Le logement est culturel lorsqu’il est défini par les Inuits, qu’il est représentatif de leur façon de vivre et qu’il devient source d’épanouissement. L’identité inuite est ensuite décrite selon ses éléments fondateurs que sont la terre, l’eau et le ciel, ainsi que les valeurs du Inuit Qaujimajatuqangit (IQ). La réconciliation de

The gut barrier is formed by the mucosa, composed of an epithelial cell monolayer, a connective tissue layer, and the mucosal muscle. Each cell is linked by tight junctions—protein complexes—regulating intestinal permeability. Chronic stress induces gut microbiota dysbiosis and disproportionate immune 19

activation leading to gut leakiness and passage of inflammatory mediators into the blood. We identified changes specific to the mouse susceptibleversus-resilient phenotype in gut tight junction gene expression which could contribute to exacerbated circulating inflammation leading to maladaptive behaviours.

evaluates the microsphere radius and the surrounding refractive index. The algorithm can be used to perform biodetection via a statistical test which does not require direct comparative measurements of the same microsphere. We now present a biodetector which combines a microscope imaging system with the fluorescence spectroscopy of the microspheres. This new scheme works with a much simpler and more robust chaotic mixing compartment installed on an epifluorescence microscope. The chip guides a solution containing the microspheres in front of the objective, which allows the microscope to excite, collect, then guide the fluorescence to an automatic acquisition setup.

The chip also handles the mixing of microspheres with test samples containing analytes, thus reducing the required manipulations and further paving the way towards practical field biodetectors. This new device has been tested to detect two different populations of northern picocyanobacteria.

Next, we explored whether an enriched environment or physical exercise, two preventive strategies, could promote stress resilience via changes in gut barrier integrity. Our results confirmed that introducing nesting material or a running wheel substantially increased the proportion of resilient mice.

Interestingly, jejunal tight junction protein expression patterns in these populations of mice support positive molecular adaptations to chronic social stress exposure, suggesting that gut barrier integrity could play an active role in stress responses at least in mice. It will be intriguing to evaluate whether a Northern diet, rich in omega-3 fatty acids, selenium, and/or polyphenols, could also protect the gut barrier, thereby promoting stress resilience.

References: [1] Charlebois, M., Paquet, A., Verret, L. S., Boissinot, K., Boissinot, M., Bergeron, M. G., & Allen, C. N. (2010). Toward Automatic LabelFree Whispering Gallery Modes Biodetection with a Quantum Dot-Coated Microsphere Population.

Nanoscale Research Letters, 5(3), 524–532. [2] Lessard, R., Rousseau-Cyr, O., Charlebois, M., Rivière, C., Mermut, O., & Allen, C. N. (2013).

Flow cytometer system for single-shot biosensing based on whispering gallery modes of fluorescent microspheres. In A. V. Kudryashov, A. H. Paxton, V. S. Ilchenko, L. Aschke, & K. Washio (Eds.), Laser Resonators, Microresonators, and Beam Control XV.

Automated whispering gallery mode biodetection field instrument using microfluidics Louis-Philippe Dallaire1, Nan Jia2, Jesse Greener2, Claudine Allen1 1

Université Laval - Physique, génie physique et optique; 2Université Laval - Chimie Over the last decades, researchers have taken a keen interest in remote microbiomes such as the picocyanobacteria colonies of Arctic lakes and rivers. As a result, there has been an increasing need for fast and reliable field instruments for biodetection. Previously, we developed a promising biodetection scheme based on the analysis of resonant whispering gallery modes (WGMs) of multiple free-floating fluorescent microspheres [1,2]. WGMs, which can be directly observed in the fluorescence spectrum of microspheres, are optical resonances highly sensitive to the presence of microorganisms and other analytes at the microspheres’ surface. As such, they can serve as sensitive indicators of the presence of analytes in a sample. Our former scheme consisted of a label-free biodetector implemented in a custom microflow cytometer that automatically acquired fluorescence spectra from microspheres. The spectra were then analyzed by an algorithm that simultaneously

Mesures des espèces de soufre réduites dans un lac arctique Allyson Dalpé1, Raoul-Marie Couture1, Alexander Culley2, Pierre Audet1, Yohanna Klanten3, Karel Cadoret4 1

Université Laval - Chimie, 2Université Laval Biochimie, 3Université Laval - Géographie, 4 Université Laval - Biologie Le cycle biogéochimique du S contrôle la disponibilité de certains éléments traces dont l’arsenic et le sélénium, et ainsi, la qualité de l’eau.

Mes objectifs sont d’améliorer notre compréhension quantitative de la spéciation et du devenir du soufre dans les lacs nordiques dans le contexte de la 20

diminution du couvert de glace. En particulier, sur les polysulfures, des espèces intermédiaires du S, dont la présence et la distribution n’ont pas, à notre connaissance, été documentées dans l’Arctique jusqu’ici. Les polysulfures sont des chaines soufrées de type Sn2- qui se forment entre autres lorsque le sulfure S2- rencontre l’oxygène dissous. Malgré leurs faibles concentrations dans les milieux naturels, ils constituent une importante famille environnementale de précurseurs pour la désintoxication, la réticulation de la matière organique naturelle et la transformation des métaux de transition dans les systèmes aquatiques. Une nouvelle méthode d’analyse des polysulfures avec détection HPLC-MS-UV a été adaptée et tentée sur des échantillons naturels provenant du lac Holland, près de Murdochville dans la péninsule Gaspésienne, où une fonderie de cuivre était en opération de 1951 à 2002 (Couture et al., 2010). Ce lac alcalin riche en S représente un analogue des lacs arctiques que nous souhaitons étudier. Bien que plusieurs analyses restent à être accomplies, en particulier sur d’autres paramètres géochimiques et sur le microbiome impliqué dans la transformation du S, nos résultats démontrent une présence des polysulfures, majoritairement Me2S2 dans les sédiments alcalins (pHmoyen = 8.09). À terme, le jeu de données va permettre de documenter l’effet de la fonte hâtive des glaces sur les conditions d’oxydoréduction de la colonne d’eau des lacs riches en S et de mieux comprendre le rôle des polysulfures sur les cycles des autres éléments.

microbiote intestinal. Au Nunavik, l’alimentation traditionnelle a progressivement pris du recul face à une alimentation dite mixte ou principalement basée sur des aliments transformés. Bien que de nombreuses études montrent que le régime alimentaire serait un facteur d’influence important de la composition du microbiote intestinal, aucune étude ne s’est intéressée au lien entre le type d’alimentation et la composition du microbiote chez les Nunavimmiuts. La présente étude examinera le lien entre l’alimentation définie en termes de profils alimentaires, de catégories d’aliments et de biomarqueurs nutritionnels et la composition du microbiote intestinal chez les jeunes Inuits du Nunavik.

Le projet sera réalisé à partir d’échantillons et de données amassés auprès de 279 Inuits âgés entre 16 et 30 ans faisant partie de la cohorte jeune du Nunavik Inuit Health Survey 2017, une enquête menée conjointement par les communautés et des institutions gouvernementales et académiques.

L’analyse métagénomique de selles fournies par les participants a permis de déterminer la composition du microbiote intestinal et d’estimer la diversité microbienne dans les métagénomes microbiens. Les habitudes alimentaires sur le long terme des participants ont été documentées à l’aide d’un questionnaire de fréquence alimentaire (FFQ) des trois mois précédant l’enquête. L’analyse en composantes principales permettra d’établir les profils distincts des habitudes alimentaires des participants. Les aliments du FFQ seront regroupés en catégories d’aliments. Enfin, des prélèvements sanguins ont été réalisés afin de mesurer les biomarqueurs plasmatiques de divers nutriments d’intérêts. Les associations entre les mesures alimentaires autorapportées regroupées en profils, certaines catégories d’aliments spécifiques et les taux sanguins des nutriments d’une part, et la composition du microbiote intestinal d’autre part, seront évaluées par analyses de régression multiples, ajustées pour les facteurs confondants (sexe, âge, statut tabagique, consommations d’alcools et drogues, nombre d’heures passées assis et IMC).

Food and gut microbiota of young Nunavik Inuit: rationale and description of planned analysis Camille Daunizeau1, Natalia Poliakova1, Jehane Y. Abed2, Janie Allaire1, Gina Muckle1, Michel G. Bergeron1, 2, Mélanie Lemire1, Jacques Corbeil1, 2, Chantal Mérette3, Maurice Boissinot1, 2, Michel Lucas1, Pierre Marquet3, Marc Hébert3, MarieClaude Vohl4, Pierre Ayotte1, Richard Bélanger1 1

Centre de recherche du CHU de Québec-Université Laval - Axe Santé des populations et pratiques optimales en santé, 2Centre de recherche du CHU de Québec-Université Laval - Centre de recherche en infectiologie de l'Université Laval, 3Centre de recherche CERVO - Institut universitaire de santé mentale de Québec, 4Université Laval - Institut sur la nutrition et les aliments fonctionnels

Il s’agit de la première étude tentant d’établir le lien entre l’alimentation et le microbiote intestinal au sein d’une population inuite. La mise en perspective des associations soutiendra les efforts des communautés à comprendre les processus soustendant la santé.

Les changements alimentaires à court ou à long terme peuvent influencer la composition du 21

Biopsie optique pour la détection précoce de cancers de la peau A versatile microfluidic platform for automated live-cell hyperspectral imaging applied to cold climate cyanobacterial biofilms

Philippe De Tillieux1 1

Université Laval – Physique, génie physique et optique

Tianyang Deng1, Jesse Greener1, Warwick Vincent1, Ludovick Bégin1, Daniel C. Côté1, Nan Jia1, Leon Torres De Oliveira1, Damon DePaoli1

Au Canada, environ une personne sur soixante développe des mélanomes, la forme la plus mortelle des cancers de la peau. Le facteur le plus important à la survie est la détection précoce des mélanomes : le taux de survie sur 5 ans passe de 95 % à moins de 50 % quand la profondeur du mélanome passe de 1 mm à 4 mm. Le facteur le plus important pour le pronostic de la maladie est donc le stade auquel le mélanome est détecté. Les populations éloignées des centres urbains n’ont généralement pas accès à des dermatologues et la détection se fait donc en moyenne à un stade beaucoup plus avancé, ce qui diminue considérablement les chances de survie.

Pour assister les médecins dans leur diagnostic, on peut utiliser la biopsie optique, qui se base sur le principe que des tissus sains ne vont pas interagir de la même façon avec la lumière que des tissus cancéreux. Mon projet consiste à développer un outil de biopsie optique pour assister les médecins dans la détection. De plus, les mêmes principes peuvent être utilisés pour sonder des milieux complètement différents, comme les propriétés optiques des banquises, ce qui permet d’améliorer les modèles climatiques.

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Université Laval

Global warming is underway and is having a strong impact on high-latitude regions. In a final effort to preserve and catalogue the pristine water bodies of the North, the “Last Ice Initiative” aims to transfer field samples to laboratories such as ours to undertake a detailed analysis of all life in these areas.

Photosynthetic cyanobacteria are among the oldest and most prolific microorganisms of the North. They are responsible for fundamentally transforming the Earth’s biosphere from anaerobic to aerobic billions of years ago and continue to be a major driver of today’s global chemosphere.

In this paper, we outline a novel microfluidic-based approach that uses air-liquid multiphase flow to immobilize living filamentous cyanobacteria during hyperspectral imaging. Measurements were conducted in different locations in a high-channeldensity microfluidic device to achieve the goal of parallel sampling of multiple species in the same experiment. Validation experiments were obtained to prove the trapping method did not affect results.

Using this approach, we are generating a shared database of hyperspectral images of over one hundred filamentous cyanobacteria, many having been only recently discovered.

Un problème majeur de la spectroscopie de réflectance diffuse (SRD) est qu’elle n’offre pas un grand contrôle sur le volume échantillonné par la lumière. Les fibres de détection proches de la source collectent les photons qui interagissent près de la surface, tandis que les fibres plus éloignées collectent des photons qui vont plus en profondeur dans le tissu. La peau est un tissu épithélial qui est formé de couches, par exemple l’épiderme et le derme, qui présentent des propriétés différentes. En supposant que le milieu est homogène, d’importantes erreurs peuvent être induites par les fibres distales. Pour résoudre ce problème, mon projet propose d’adapter la géométrie du montage pour venir cibler sélectivement chaque couche. Le montage d’une sonde de SRD ne requiert que des instruments simples. Ceci permet de développer une sonde portative, abordable et simple à utiliser qui peut être facilement utilisée loin des centres urbains, par exemple dans le grand nord canadien pour des populations comme les Inuits qui sont affectés par plusieurs pathologies dermatologiques.

Effets d'une exposition prénatale aux contaminants et nutriments issus d'une alimentation traditionnelle inuit sur le quotient intellectuel d'enfants d'âge scolaire Mireille Desrochers-Couture1, 2, Pierre Ayotte2, 3, 4, Yohann Courtemanche2, Joseph L. Jacobson5, Sandra W. Jacobson5, Gina Muckle1, 2 1

Université Laval - Psychologie; 2Centre de recherche du Centre Hospitalier Universitaire de Québec-Université Laval; 3Centre de Toxicologie du 22

Québec, Institut National de Santé Publique du Québec; 4Université Laval - Médecine sociale et préventive; 5Wayne State University School of Medicine - Psychiatry and Behavioral Neurosciences

This study highlights the beneficial and detrimental associations between environmental contaminants and nutrients on the neurodevelopment of young Inuit. An integrated understanding of the coexposure to these substances is required to guide public policy to ensure that every child can grow to their full potential.

Arctic marine country foods, such as fish and marine mammals, are central to Inuit culture and contain high levels of docosahexaenoic acid (DHA) and selenium (Se). Studies have reported health benefits in Nunavik from exposure to these nutrients.

However, traditional foods are also a significant source of exposure to environmental contaminants such as methylmercury (MeHg), polychlorinated biphenyls (PCBs), and lead (Pb), which have all been associated with neurodevelopment deficits.

Although the detrimental and beneficial health effects of these components on child development have been addressed in previous studies, their combined effects have yet to be studied.

Role of the endocannabinoid system in stress resilience and depression Katarzyna Anna Dudek1, Olivier Lavoie1, Emer King2, Fernanda Neutzling Kaufmann1, Laurence Dion-Albert1, Manon Lebel1, Claudia Mance3, Cristoforo Silvestri3, Vincenzo Di Marzo3, Caroline Menard1 1

Université Laval et CERVO Brain Research Centre; Trinity College Dublin 3Université Laval & Quebec Heart and Lung Institute 2

To examine the linear, non-linear, additive, and interactive effects of prenatal exposure to MeHg in the presence of other components of the mixture specific to the traditional Inuit diet on cognitive abilities at school age.

The theme of our project addresses three major public health issues among Indigenous populations in the Canadian North: cardiometabolic diseases, mental health disorders, and cannabis abuse.

The study sample is a longitudinal cohort of Inuit children (n = 294) followed since birth. Mixture components (MeHg, Pb, PCB-153, Se, and DHA) were measured at delivery in cord blood. Cognitive abilities were measured using the 4th edition of the Wechsler Intelligence Scales for Children and two tests of verbal proficiency adapted for Inuit culture at school age (median age = 11.3 years). We used the BKMR method to flexibly model the association between the mixture components and IQ, allowing for non-linear and/or interactions in the exposureoutcome association.

Major depressive disorder (MDD) is considered the most significant risk factor for suicide and the leading cause of disability worldwide. MDD is a recurrent condition and only 30% of patients completely remit. This lack of efficacy suggests that current neuron-centric treatments do not address important biological factors. Clinical studies report a higher prevalence of MDD in patients suffering from inflammatory and vascular conditions such as cardiovascular dysfunction. Chronic stress is the main environmental risk for MDD development, and it has been known to trigger a whole-body response including neuroimmune and neurovascular adaptations. We recently reported that chronic social stress causes a pathological increase in blood-brain barrier (BBB) permeability, promoting infiltration of circulating inflammatory mediators and development of depressive behaviours in mice.

Pathological vascular changes have been also confirmed in human MDD patients. However, the biological mechanisms underlying these differences in stress responses remain elusive.

When the mixture components were allowed to vary freely, child IQ was inversely associated with MeHg and Pb and positively associated with DHA concentrations. Non-significant associations were observed with PCB-153 and Se. When compared to the median-mixture exposure, relatively low concentrations of the mixture components were associated with higher IQ, while high concentrations of the mixture components were associated with lower IQ. Pb and DHA associations with IQ were non-linear and their bivariate relationships with MeHg and IQ were respectively additive and antagonist when all other components were set at their median levels.

The endocannabinoid system (ECS) is a crucial regulator of both stress response and BBB function.

Here we present data showing that the ECS is actively involved in stress resilience in chronic 23

social defeat stress, a mouse model of depression, in a region- and sex-specific manner. Based on those results, we suggest that stress pathology could be associated with disruption of the ECS at the BBB level, leading to a release of inflammatory signals into the circulation, vascular dysfunction, and establishment of depressive behaviours. Curiously, according to the latest First Nations Regional Health Survey, conducted between 2008 and 2010, approximately one third (32.3%) of Indigenous Canadian adults reported cannabis use in the past year. This substantial consumption might suggest a form of self-medication. In this context, a better understanding of the role of endocannabinoid system elements associated with chronic stress pathology could enable an innovative therapeutic method focused on resilience and a whole-body approach.

shorebirds, passerines, etc.) nest site selection.

Through a close collaboration between ecologists and computer scientists, we will then model Arctic fox movements using a step selection function fitted to fine-scale GPS data. We will also explore the benefits of using new methods inspired by advances in reinforcement learning to model animal movement. The resulting movement model will provide the backbone for an individual-based model of fox predation, which will then be used to conduct large-scale simulations predicting predation risk throughout the study area of Bylot Island, and ultimately linking Arctic fox predation to prey distribution. The project will contribute to our understanding of the relative role of biotic interactions in shaping species distribution and could highlight key drivers of biodiversity distribution in Arctic ecosystems.

Influence de la prédation et de l'environnement physique sur la répartition des proies en Arctique

Les savoirs traditionnels inuits au temps de la décolonisation de la recherche

Frédéric Dulude-de Broin1, 2, 3, Catherine Villeneuve3, 4, 5, Audrey Durand3, 4, 5, Dominique Berteaux2, 6, 7, Joël Bêty2, 6, 7, Pierre Legagneux1, 2, 7

Catherine Dussault1 1

Université Laval - Sociologie

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Université Laval – Biologie; 2Centre d’études nordiques; 3Institut Intelligence et Données; 4 Université Laval - Informatique; 5MILA; 6 Université du Québec à Rimouski; 7Centre de la science de la biodiversité du Québec

À l’heure de la décolonisation de la recherche et de la valorisation de projets interdisciplinaires et participatifs, la mobilisation des savoirs traditionnels inuits au sein de recherches menées à travers l’Arctique circumpolaire s’affirme de plus en plus comme une exigence de la pratique. Il me semble dans ce contexte nécessaire de revenir au thème même des « savoirs traditionnels inuit ». Comment étudier ces savoirs? Comment sont-ils nommés?

Comment mobiliser ces savoirs au sein de nos recherches académiques, spécialement dans un contexte d’interdisciplinarité? Au fil de la présentation, je tenterai de répondre en partie à ces questions ou, du moins, de les désamorcer. Je fournirai des outils théoriques et contextuels afin de penser des manières de considérer les savoirs inuits tout en évitant le tokénisme et l’appropriation culturelle dans un contexte en rapide transition.

Dans un premier temps, je définirai les concepts du savoir inuit [Qaujimaniq] (Dorais 2020), puis de l’Inuit Quajimajatuqangit (IQ) (Tester & Irniq 2008). Après avoir brossé ce portrait, j’étudie dans un second temps des manières de transmettre et de recueillir le savoir inuit, en mettant l’accent sur le rapport spécifique au monde qu’il institue. Cela me permettra en conclusion d’explorer la question de l’intégration des savoirs traditionnels inuits aux

The relative importance of biotic interactions as drivers of species distribution is still controversial in ecology, despite strong evidence of their influence in some systems. Predation plays a central role in the structure and function of many Arctic ecosystems. In heterogeneous landscapes, the movement of predators, shaped by physical constraints in the environment, the distribution of food resources, and social interactions, induces variation in the risk for prey. This heterogeneity in predation risk and how prey respond to it could be one of the key mechanisms driving species distribution in the Arctic tundra. The presence of refugia or environmental constraints that limit the availability of certain habitats could also influence species distribution by impacting both predator movements and prey habitat selection. Our main objective is to investigate the role of Arctic fox predation and the physical environment in the distribution of prey in an Arctic terrestrial community. We will first assess how the abiotic environment (habitat, refugia, and snowmelt pattern) influences prey (geese, 24

projets de recherches contemporains, de la commensurabilité ou non de ces régimes de savoir et des risques de cooptation ou d’absorption du premier régime de savoir (soit, le savoir inuit) par le second (c’est-à-dire celui de recherche contemporaine occidentale).

green, purple, and wood finishing. The results show how colour position and combination could potentially affect the final stimulus received by the visual system, as well as the lighting conditions in northern architecture. The present study demonstrates that colour combinations should be widely contemplated in the development of biophilic ambiances, since the interaction of the architectural parameters and northern daylight could potentially affect people’s well-being.

Architectural colour combination effects for biophilic light-responsive ambiances under northern daylight Carolina Espinoza-Sanhueza1, Claude MH Demers1, Jean-François Lalonde2, Marc Hébert3,4

Impact des programmes de réinsertion sur l'évolution du potentiel criminogène des récidivistes québécois

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Université Laval – Architecture; 2Université Laval Computer Vision and Systems Lab, Génie électrique et génie informatique; 3CERVO Brain Research Centre; 4Université Laval – Ophtalmologie et otorhinolaryngologie

Ariane Faucher1 1

Université Laval - Économie

Le caractère homogène de plusieurs programmes et services offerts à la population québécoise en matière de services correctionnels est souvent remis en question. Dans bien des cas, ni ces programmes ni les outils permettant d’en faire l’évaluation ne permettent de bien tenir en compte la réalité et les besoins de certains groupes, notamment ceux des populations autochtones et inuites du Québec. Ce projet vise à étudier l’impact des programmes offerts dans les centres de détention du Québec sur l’évolution du potentiel criminogène et de réinsertion des détenus, en portant une attention particulière aux trajectoires et aux besoins des détenus récidivistes d’origine autochtone et inuit.

Les liens entre l’efficacité de ces programmes et les conditions socioéconomiques particulières dans les communautés nordiques, incluant le niveau d’inégalité élevé par rapport aux communautés situées davantage au sud de la province, sont également étudiés.

The present research aims to promote colour combination in interior architecture to develop lightresponsive ambiances for northern regions. Humans are highly sensitive to light and colour; as such, they should be properly applied in extreme latitudes where light varies over a year. Recent discoveries have proven that colour application in indoor settings, especially blue tones, could not only ameliorate people’s environmental satisfaction by producing image-forming effects (IF), but also potentially increase the non-image-forming effects (NIF) of light—in other words, its effects on the human body at a physiological level. IF effects enable vision, which permits individuals to understand the architectural configuration affecting their perception. NIF effects are related to multiple physiological functions such as mood, alertness, and, most importantly, the proper synchronization of the circadian clock. Although blue integration ameliorates the quality of indoor ambiances in terms of NIF effects, further colour combinations can promote additional benefits in terms of environmental satisfaction. This research therefore studies the IF and NIF effects and constancy when blue colours are combined with additional tonalities to generate ambiances that respond to humans’ physical and psychological needs in subarctic regions. The experiment was conducted using physical models introduced in a mirror-box artificial sky simulator that provided equal and constant light properties during the experiment. Blue tones with distinct lightness properties were tested in floor and ceiling surfaces combined with grey, yellow, red,

Le projet répond à ces questions en utilisant des données administratives issues d'un partenariat avec le ministère de la Sécurité publique du Québec. Ces dernières contiennent l’ensemble des informations concernant les admissions, sentences, évaluations et participation à des programmes des détenus dans tous les centres de détention de la province sur la période de 2007 à 2018. L’accès à ces bases de données administratives nous permet d’identifier les facteurs, notamment liés à l’environnement socioéconomique à la sortie des centres de détention, qui influencent les trajectoires des récidivistes, et d’estimer l’effet causal des programmes de 25

réinsertion sociale sur leurs parcours. L’information spécifique aux centres de détention de Saint-Jérôme et d’Amos, où se retrouvent une majorité de détenus d’origine autochtone et inuit, permet d’identifier les risques spécifiques à ces populations, notamment en ce qui a trait aux taux de chômage et aux caractéristiques du marché du logement auxquels ils font face à leur sortie de prison. Les effets hétérogènes des programmes offerts sur l’amélioration de leur potentiel de réinsertion sont également étudiés.

Umiujaq and Kuujjuarapik (northern Quebec), two locations situated on a discontinuous permafrost region that undergo strong soil destabilization.

Characterization by means of an Orbitrap mass spectrometer will permit a study of the gas products at a molecular level. Here, I present the experimental apparatus that we have designed, along with preliminary results. In time, the results are expected to bring additional knowledge on the alteration of DOM by sunlight, a process thought to accelerate DOM mineralization into CO2.

Grâce à différents modèles économétriques tenant notamment compte du phénomène de sélection dans la participation des détenus à de tels programmes, nous estimons des effets non statistiquement significatifs des programmes de réinsertion sur le potentiel criminogène des détenus récidivistes. De plus, l’adversité des conditions de vie d’un individu à sa sortie influence négativement l’efficacité de ces programmes.

Study of airway microbiota and respiratory health in northern Indigenous communities Mathilde Flahaut1, Philippe Leprohon1, Hélène Gingras1, Barbara Papadopoulou1, François Maltais1, Marc Ouellette1 1

Université Laval - Médecine

Communities in the North are coping with environmental conditions and lifestyles that can impair respiratory health. While an association exists between environmental conditions and the development of respiratory diseases in the North, little is known about the exact mechanisms involved.

Effective preventive and therapeutic solutions have yet to be developed.

Photolysis of organic compounds in permafrost thaw-induced lakes Daniel Fillion1, Raoul-Marie Couture1, Florent Dominé2 1

Université Laval- Chimie, 2Takuvik

About twice the amount of the organic matter found in the atmosphere is presently sequestered in permafrost, where it has been stored since the last glacial cycle. Climate warming has increased the soil temperature enough to thaw considerable fractions of permafrost. As a result, previously inaccessible organic carbon pools are mobilized as greenhouse gases (GHG), especially CO2, via photochemical and biological degradation. Recent studies suggest that photooxidation of dissolved organic matter (DOM) represents a dominant pathway of its processing in Arctic aquatic systems.

However, the formation of volatile organic compounds (VOCs) also emitted from the photolysis of DOM has not been sufficiently addressed, especially in the Arctic landscapes where they can impact the climate by acting as seeds for Arctic cloud formation.

Airways are populated with bacteria, fungi, and a large community of viruses. Microbiome studies have surged with the new sequencing technologies but most of them concern the gut, for which associations between microbiome content and diseases have indeed been revealed. Our objective is to generate crucial information about the impact and development of respiratory health in the North that will lead to effective preventive and therapeutic strategies. More specifically, our aim is to sample microorganisms from the oropharynx and to find associations between patterns in microbial abundance and/or taxonomy and respiratory health in the North.

Oropharyngeal samples were collected during the Nunavik Inuit Health Survey of 2017 (NIHS 2017).

This survey also included spirometry tests for evaluating pulmonary function, which were used, along with clinical history of the subjects, to define the diseased group (n = 93) and healthy control group (n = 105). To minimize host cell DNA contamination in our samples, we extracted bacterial

In this project, irradiation experiments on DOM from thermokarst samples are designed to replicate northern conditions and allow in-line analysis of the gas-phase products. Study sites include ponds near 26

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Université Laval - Centre d’études nordiques, 2State Key Laboratory of Frozen Soil Engineering

and fungal DNA by differential lysis. We constructed DNA libraries and carried out Novaseq6000 sequencing. We obtained metagenomic data from 198 swabs that generated 29,000 Mb of sequences per sample and highlighted 148 genera and 526 species. Our initial bioinformatics analysis showed a diversity of the bacterial community within the Inuit population.

Alpha diversity (Shannon, Simpson and Chao1 indexes) highlighted significant differences between age and sex groups, but not according to the spirometry measure. Concerning beta diversity, Jaccard and Bray-Curtis indexes showed some clusters depending on age but no other criteria (smoking habit, region, sex, or pulmonary capacity).

In both groups with normal and abnormal spirometry measures, the genera Streptococcus, Veillonella, Actinomyces, Prevotella, and Rothia were the most abundant. These genera were also found to be abundant in other unrelated studies of the respiratory microbiome. Statistical associations between genus or specific species and respiratory health have been made. The class Betaproteobacteria was increased in the group with abnormal pulmonary capacities.

Species such as Bifidobacterium longum were more abundant in the healthy group. This species is part of the normal gut flora and already known to act as a probiotic for the prevention of respiratory tract infections. Moreover, some microbial metabolic pathway abundances were significantly different between the groups according to the spirometry measures. Results are suggesting a correlation between respiratory health and microbiota activities and interactions.

Les communautés inuites du Nunavik font face à un défi majeur pour un approvisionnement durable en eau potable. En effet, bien que les rivières et les lacs soient abondants, ces eaux de surface demeurent vulnérables à la contamination et au gel en hiver.

Même si l’eau souterraine constitue une source d’eau potable plus sûre, sa disponibilité demeure très limitée en étant sous la forme de glace de sol principalement dans la zone de pergélisol continu où le pergélisol peut faire plusieurs centaines de mètres d’épaisseur. Par contre, dans ces environnements très froids, il est possible de trouver de l’eau souterraine près de la surface dans les zones de sol non gelé qui sont appelées des taliks sous les lacs et les rivières. Par exemple, la municipalité de Salluit exploite un aquifère dans le talik sous la rivière Kuuguluk pour alimenter en eau potable les habitants de ce village nordique. La compréhension de la dynamique d’un tel système complexe rivièretalik en zone de pergélisol continu est fondamentale pour l’exploitation durable d’un aquifère dans un talik comme source d’eau potable. Un modèle conceptuel de ce système rivière-talik a été développé à la suite des investigations cryohydrogéophyiques dans la plaine inondable de la rivière Kuuguluk. Ce modèle conceptuel a ensuite été utilisé pour créer un modèle numérique 3D pour la simulation des processus cryohydrogéologiques et du comportement dynamique de ce système. Selon les résultats des simulations numériques qui sont supportés par les observations de terrain, les dimensions du talik sous-fluvial sont fortement corrélées avec la largeur du lit de la rivière. En été, le talik est un système ouvert qui est hydrauliquement connecté au lit de la rivière et l’écoulement de l’eau souterraine dans le talik contribue au débit de base de la rivière. En hiver, lorsque la rivière s’assèche et que le lit de la rivière gèle, le talik est isolé hydrauliquement du lit de la rivière. Sous de telles conditions, ce talik est semblable à un conduit tubulaire qui contrôle l’écoulement de l’eau souterraine. Au droit des restrictions dans le talik où le lit de la rivière est plus étroit, la charge hydraulique dans le talik augmente à un point tel que le lit gelé de la rivière et le couvert de glace peuvent fissurer, ce qui permet à l’eau souterraine de s’écouler en surface à travers les fissures pour contribuer à la formation d’un immense glaçage en hiver dans la plaine inondable de la rivière Kuuguluk. Lorsque la charge hydraulique et l’écoulement de l’eau souterraine

Through next-generation sequencing and bioinformatics, our project has surveyed the microbial communities of the upper respiratory tract of participants demonstrating healthy versus suboptimal respiratory capacities. Cross-referencing this data with the household air quality, which was also monitored as part of this Sentinel North subproject, should further our understanding of the interplay between environmental conditions, the respiratory tract microbiome, and respiratory health.

Modélisation numérique 3D des processus cryohydrogéologiques dans un talik sous la rivière Kuuguluk en zone de pergélisol continu à Salluit, Nunavik (Québec), Canada Richard Fortier1, Weibo Liu2, John Molson1, JeanMichel Lemieux1 27

diminuent suffisamment, la fissure regèle, la charge hydraulique dans le talik augmente à nouveau jusqu’à ce qu’une nouvelle fissure se produise.

Plusieurs cycles d’augmentation de charge hydraulique, de fissuration et d’écoulement d’eau souterraine peuvent se produire en hiver. Les aquifères dans les taliks en zone de pergélisol continu présentent un bon potentiel comme sources d’eau potable durables dans les communautés nordiques.

It is well known that membrane fouling is a major impediment to the wide application of MBRs, as it increases cleaning steps or replacement frequency, system maintenance, and cost, and decreases filtration efficiency. To reduce fouling, the membrane surface must provide a hostile environment that prevents fouling deposition and difficult to dislodge attachment. Mechanical strength, porosity, thickness uniformity, and water permeability of the membranes are the other critical properties to be controlled, particularly at low temperatures.

New insight on the use of cellulose-based membranes for wastewater treatment and reclamation in northern regions

In this presentation, unmodified BC membranes were evaluated for their potential to filter wastewater without the use of functionalization processes. In particular, filtration tests with ZnO nanoparticles dispersed in water showed that these membranes are effective in filtering particles larger than 50 nm.

BET analysis was performed to determine the average pore size and surface area; dynamic mechanical analysis was used to evaluate the elastic properties. Membrane thickness uniformity was also evaluated.

Julie Fréchette1, Ali Riaz1, Joy Sankar Roy1, Philippe Labranche1, Younès Messaddeq1, Céline Vaneeckhaute2 1

Université Laval - Centre d’optique, photonique et laser; 2Université Laval - génie chimique One of the great challenges of the 21st century for researchers is to develop environmentally friendly, cost-effective, and efficient wastewater treatment technologies to remove pollutants to protect humans and their environment. To address this serious issue, bacterial cellulose (BC) membranes are among the most promising materials for water filtration systems. BC mats are synthesized naturally from biomass to the desired thickness and lateral dimensions with minimal human intervention. No toxic chemicals are needed to purify them from the residues of the culture medium and bacteria. The mats already consist of a randomly interwoven network of nanoscale fibres whose exceptional characteristics make them ideal for use in micro- and ultrafiltration applications. Moreover, due to the high concentration of OH- ions, BC membranes are hydrophilic and the integration of functional groups into their matrix is facilitated.

Engineering of selenoneine in microbial hosts using synthetic biology Teresa Garcia-Ybarra1, Ahmad Saleh1, Paul De Koninck1 1

Université Laval - Biochimie, microbiologie et bioinformatique Selenoneine is an organic selenium compound commonly found in the blood, muscles, and other tissues of several marine fish species. Although humans do not biosynthesize this compound, selenoneine can be found in their blood if they eat selenoneine-containing fish. Selenoneine is the most common selenium compound in the red blood cells of Canadian Inuit, as their diet is based on marine mammals.

As part of an interdisciplinary Sentinel North project for water recycling in northern regions, cultured BC membranes will be designed and implemented in a membrane bioreactor (MBR), a filtration system that combines biological activity to degrade organic matter and membrane separation. They will be developed to optimize their performance for wastewater treatment with respect to organic matter, bacteria, and nitrates to achieve grey water quality.

Selenoneine has beneficial effects on human health that are attributed to its antioxidative and antiinflammatory activities. Its antioxidant activity protects against reactive oxygen species (ROS) and iron auto-oxidation in hemoglobin and myoglobin; it also contributes to methylmercury detoxification.

These effects are suggested to be behind the neuroprotective role of selenoneine. This study aims to further study the health-protective effects of 28

selenoneine using zebrafish as an animal model.

Nonetheless, selenoneine isolation and extraction is a challenging process. At present, this compound is mainly obtained by chemical synthesis or extracted natural sources, which are unreliable and/or expensive methods. The hypothesis of this study is that the microbial production of selenoneine (i.e. using engineered microorganisms) can offer a sustainable low-cost alternative to current selenoneine production processes.

selenoneine particularly with respect to protection against the neurotoxicity of mercurial contaminants.

Photoacoustic remote gas sensing Jean-Christophe Gauthier1, Réal Vallée1, Martin Bernier1 1

Université Laval - Physique

This project focuses on engineering microorganisms to produce synthetic selenoneine at concentrations high enough for subsequent purification and testing in zebrafish. Otherwise, the engineered microorganisms will be directly used as part of the intestinal microbiota of zebrafish.

Reliable and accurate data on greenhouse gas emissions are crucial to get a better understanding of the dynamic changes occurring in the northern regions of the globe due to climate change.

However, measuring these emissions comes with several challenges due to the harsh environmental conditions, lack of connection to the power grid, and high cost of deployment. To alleviate some of these issues, a remote gas sensing technique with a simple, robust, and low-cost design is desirable.

The methods that will be used for this project include synthetic biology techniques (gene optimization/design, advanced DNA assembly, cloning and genome editing techniques). Other techniques and methods include the overexpression of pivotal biosynthetic genes responsible for selenoneine production; the inactivation of competing pathways; the implementation of CRISPR-Cas9 and CRISPRi-dCas9; strategies for generating knock-out/down mutants, respectively; the use of random mutagenesis to further select engineered strains with increased productivity; and evaluation of productivity using different sources of the strains made. Additionally, flux balance analyses will be used to support the development of metabolic engineering strategies in the new engineered strains as well as in natural selenoneine producers, like Schizosaccharmoyces pombe.

Moreover, the strains generated will be evaluated with respect to the relative amounts produced by natural selenoneine producers like S. pombe. This will involve advanced analytical techniques such as GC-FID, GC-MS, and high-resolution LC-MS for targeted small molecule and metabolomic analyses and for confirmation of the chemical structures, in collaboration with NMR and chromatographic methods (HPLC). The neuroprotective effects of selenoneine will be evaluated in zebrafish models in collaboration with Paul De Koninck’s laboratory.

In this presentation, we present a proof-of-concept experiment using the photoacoustic effect to measure the concentration of a target gas over a defined optical path. A modulated broadband midinfrared light beam was first sent through a hermetic cell containing a set concentration of methane (CH4).

Then, a second cell also containing a small volume of CH4 and a microphone was used to deduce the CH4 concentration in the first cell based on the attenuation of the photoacoustic signal created by the transmitted light compared to a calibration value.

Since the photoacoustic cell is only sensitive to wavelengths corresponding to the CH4 absorption lines, the detection is mostly unaffected by the presence of other gases despite the use of a broadband light source. Measurements can also be taken in real time (100+ Hz) or averaged over a few seconds to improve sensitivity. A precision of a few ppm-m was found depending on averaging time and optical power. By allowing to replace spectrometers by commercial off-the-shelf microphones, we believe this method could provide an affordable and compact multi-gas sensor for various applications.

Finally, the outcomes of this project will be the creation of robust selenoneine-producing engineered strains with improved selenoneine production and titres. Likewise, this project will help characterize and understand the health-protective benefits of

The Canadian North: A new frontier for bioprospection in the face of anthropogenic change Paul George1, 2, Anne Jungblut3, Alexander Culley4, 5, Jacques Corbeil1, 2 29

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Université Laval - Médecine moléculaire; Université Laval - Centre de recherche en données massives; 3Natural History Museum; 4Université Laval - Centre d’études nordiques; 5Université Laval - Biochimie, microbiologie, et bio-informatique

La participation des communautés est perçue par plusieurs comme une réponse appropriée pour répondre aux besoins des peuples autochtones. Cette participation, partie prenante de toute démarche de recherche partenariale, est valorisée — en fait elle est même exigée — par les organismes subventionnaires, toutes disciplines de recherche confondues. Or, des inquiétudes ont été exprimées quant à la possibilité d’un engagement purement symbolique des communautés, à une fatigue des communautés relativement aux consultations et à un déséquilibre entre savoirs scientifiques et autochtones. En l’absence d’approches d’évaluation appropriée, comment témoigner adéquatement de la valeur des processus partenariaux?

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Climate warming is causing significant changes to habitats in higher latitudes. Public attention has witnessed the dramatic loss of sea ice and its implications for Indigenous populations and fauna.

Moreover, rising temperatures destabilize soils in the Arctic and sub-Arctic, causing rapid and profound shifts in microbial biodiversity. As a result, there are concerns that undescribed microbes will go extinct as their unique habitats are lost, and others will be selected as new vegetation regimes take hold. Here, we characterize the soil communities from various habitats of Canada’s Arctic and sub-Arctic. More specifically, we apply modern sequencing techniques and novel isolation methods to identify potential biomedical compounds and the organisms that produce them. Preliminary data is presented based on the 2021 field expedition to Whapmagoostui-Kuujjuarapik, Quebec. These villages are located in the Canadian sub-Arctic at the mouth of the Great Whale River on the eastern shore of Hudson Bay. Three soil cores of 30 cm depth x 10 cm diameter were collected from five habitats: forest, palsa, river shore, lakeshore, and Canadian Shield outcrops. Cores were frozen and transported to Université Laval for homogenization.

Samples will be incubated at different temperatures (+2 and +4 °C) for 8 weeks, after which DNA will be extracted. Aliquots were set aside for immediate DNA extraction to establish baseline community composition under natural conditions. Experimental manipulations are ongoing; however, we will present our latest data and status of the EcoChip, a novel platform for the in situ isolation, monitoring, and culturing of bacteria in the field. Our hope is to better understand the consequences of global warming on these fragile ecosystems.

Ce projet doctoral propose une modélisation conceptuelle inédite de l’espace partenarial de recherche, en associant la relationalité, concept ontologique autochtone, à l’importance des dynamiques relationnelles des projets de recherche partenariale. La rencontre entre chercheurs, professionnels et communautés autochtones s’effectue dans l’espace partenarial, un espace de relationalité. Au sein de cet espace, l’authenticité partenariale permet de témoigner de la validité d’un processus de recherche partenariale. Cette authenticité dépend des facteurs de succès, tangibles et intangibles, documentés dans la littérature autant occidentale qu’autochtone. La théorisation du processus de recherche partenariale est la première étape vers le développement d’une méthodologie évaluative adaptée aux contextes autochtones, nécessaire à la fois pour les milieux académiques et de pratiques.

Cette présentation propose de livrer les constats préliminaires, à la lumière d’une méthodologie évaluative en construction, d’une démarche d’entretiens individuels menés au cours de l’été 2021 avec des acteurs ayant pris part à un processus participatif sur le long cours entre la communauté innue de Uashat mak Mani-utenam et l’École d’architecture de l’Université Laval.

La participation en contextes autochtones, est-ce que ça marche vraiment? Résultats préliminaires d’une démarche d’évaluation en cours

Allier les disciplines pour y voir plus clair à la sénescence

Élisa Gouin1, 2 1

Ilona Grentzmann1, Frédéric Angelier2, Cristoforo Silvestri1, 3, Gilles Gauthier1, Pierre Legagneux1

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Université Laval - Architecture, Habiter le Nord québécois (CRSH 2015-2021)

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Université Laval - Biologie, 2CNRS, 3Université Laval – Institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec

volume. Consequently, a larger fraction of the dissolved organic matter (DOM) in the Arctic Ocean is of terrestrial origin. With thawing permafrost and increased precipitation imparted by climate change, an increase in river discharge to the Arctic Ocean is predicted, raising the amount of terrestrial dissolved organic matter (tDOM) transported to the Arctic Ocean. In this study, we aim to deepen our understanding of the metabolic role and phylogenetic diversity of microbial communities in the Arctic Ocean, with a particular focus on the transformation of organic compounds of potential terrestrial origin. Terrestrial organic matter is often enriched in aromatic compounds derived from lignin (lignin moieties). Here we use metagenomics and metatranscriptomics to investigate the distribution and expression of lignin moiety degradation genes and pathways in the stratified waters of the Canada Basin. Our results indicate that the microbial transformation of lignin moieties is strongly stratified throughout the water column and a unique feature of the Arctic Ocean compared to other oceans. Most of the metabolic pathways for lignin moiety degradation are associated and expressed in the deep halocline, coinciding with the terrestriallyderived DOM fluorescence maximum. We demonstrated that a group of Alphaproteobacteria, Rhodospirilalles, is the dominant taxonomic group in lignin moiety degradation in the Arctic. This is the first time that these taxa were identified as the major player in tDOM degradation in the ocean, and they were not found outside of the Arctic Ocean. In addition, they were considerably enriched in lignin moiety degradation genes compared to their most closely related sisters found in other oceans.

Altogether, our results show that microbial communities of the Canada Basin are massively involved in the cycling of tDOM, and therefore equipped to process future increases of tDOM to the Arctic Ocean. The discovery of a new taxonomic group enriched with lignin moiety degradation genes suggests that this microbial group will become more and more important with future increases of tDOM imparted by climate change in the Arctic Ocean.

This work sheds light on a new role of microbial communities in the cycling of organic matter in the Arctic Ocean.

La sénescence est un processus physiologique qui entraîne une dégradation de certaines fonctions cellulaires, se traduisant au niveau de l’organisme par une baisse de la probabilité de survie avec l’âge notamment. Ce processus a d’abord été étudié chez l’humain et certaines espèces de laboratoire, puis sur des populations sauvages depuis les années 1990. La sénescence est encore mal comprise et de nombreuses théories ont été formulées pour l’expliquer d’un point de vue évolutif. Certaines théories sont appuyées par la mesure de la longueur des télomères (TL), séquences répétitives non codantes qui, chez beaucoup d’espèces, raccourcissent à chaque division cellulaire.

Cependant, cette relation est débattue, et certaines espèces sauvages ne présentent pas de sénescence, ce qui invite à réévaluer ces différentes théories. Ce projet propose d’allier démographie et physiologie pour étudier la sénescence chez la Grande Oie des neiges. Cette étude est possible grâce au suivi à long terme (capture-marquage-recapture depuis plus de 30 ans) d’une population nichant dans à l’Île Bylot (Nunavut).

Ce projet de doctorat visera dans un premier temps à établir les relations entre survie et âge chez la Grande Oie des neiges à l’aide de modèles multiévènements à mixture. Dans un deuxième temps, le lien entre âge et TL, et TL et survie sera effectué. Enfin, j’explorerai de nouvelles pistes d’indicateurs de la sénescence en regardant le lien entre l’âge et la méthylation de l’ADN et le microbiome intestinal. Ce projet permettra d’approfondir nos connaissances sur les déterminants de la sénescence, et nos connaissances de la dynamique de la Grande Oie des neiges, espèce structurante de l’écosystème arctique.

Metabolic pathways for processing of humic-rich organic matter of terrestrial origin are widespread and active in Arctic Ocean microbiomes Thomas Grevesse1, Vera Onana1, David Walsh1

Highlighting the bioproduction potential of high value-added molecules by a polar diatom

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Concordia University

The Arctic Ocean receives ~11% of the world’s river discharge while accounting for 1.4% of total ocean 31

Sebastien Guérin1,2, Laura Raguenes1,2, Marcel Babin1,2, Johann Lavaud1,2

Inscription laser direct et fibrage de verres moyen-infrarouges germano-gallates de barium pour la détection de gaz

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Unité mixte internationale Takuvik - Université Laval-CNRS, 2Université Laval - Biologie

Théo Guérineau1, Rodrigo Falci1, Jérôme Lapointe1, Jonathan Lafrenière1, Steeve Morency1, Laura Loi2, Lionel Canioni2, Yannick Petit2, Réal Vallée1, Thierry Cardinal3, Younès Messaddeq1

La fucoxanthine est un pigment caroténoïde qui, en raison de ses propriétés bioactives, suscite un intérêt croissant dans divers domaines tels que l'alimentation, la cosmétique, la pharmacologie, etc.

Dans les pays nordiques, l'utilisation de souches polaires de microalgues, comme les diatomées, pour, entre autres, la production de composés biologiques à valeur ajoutée suscite un intérêt grandissant. En effet, les diatomées polaires sont adaptées aux environnements extrêmes, en particulier aux basses températures et intensités lumineuses, et sont naturellement riches en acides gras polyinsaturés et en caroténoïdes tels que la fucoxanthine. Ces caractéristiques pourraient satisfaire, par exemple, les contraintes environnementales extérieures imposées par la production de biomasse algale à forte valeur ajoutée dans les régions nordiques, ainsi qu'en hiver à des latitudes plus tempérées. De plus, l'adaptation des diatomées polaires à un environnement lumineux enrichi en rayonnements bleu-vert (généralement dans et sous la glace de mer) pourrait permettre l'utilisation de la lumière bleue pour stimuler davantage leur synthèse de caroténoïdes.

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Centre d’optique, photonique et laser; 2Centre lasers intenses et applications (CNRS - France), 3Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (CNRS - France) The quest for groundbreaking technologies in integrated optics faces many obstacles to achieving efficient and compact photonic systems. However, femtosecond direct laser writing (DLW) in mid-IR transparent amorphous materials, such as bariumgermanium-gallium glasses (BGG), reveals a highpotential approach. By tailoring BGG glass composition and doping, DLW has permitted control of the type of photostructurations embedded inside the glass. In pristine BGG glass, a DLW investigation has been performed in both galliumand germanium-rich glasses. While no difference in the DLW-induced glass structure modification was reported in either glass family, an extended range of the smooth refractive index modification has been found in the gallate-rich BGG. In silver-doped BGG glasses, two laser-induced modification regimes have been highlighted depending on the glass structure, both based on the photochemistry of Ag+ ions. At a low content of non-bridging oxygens (NBO), DLW leads to the formation of micrometric single-track refractive index changes with a doubletrack fluorescence. Meanwhile, at a high content of NBOs, DLW leads to a double-track fluorescence, followed by nanometric double-track refractive index changes. Finally, fibre drawings of built-incasting core-clade BGG preforms have been demonstrated, emphasizing the high potential of BGG materials for various photonic applications including lab-on-fibre gas detection devices.

Le but de notre étude était d'explorer le potentiel de la diatomée polaire modèle Fragilariopsis cylindrus pour la production de fucoxanthine en manipulant son climat lumineux et sa température de croissance.

Les cellules ont été cultivées en semi-continu dans des photobioréacteurs sous diverses conditions combinant différentes durées de jour (6, 12, 18 et 24 heures de lumière par jour), spectres lumineux (monochromatique à 455 nm « bleu » et proche du spectre lumineux « blanc » sous la glace), doses lumineuses (de 0,25 à 1 mol photons m-2 d-1 utilisable pour la photosynthèse), et températures (0 et 7°C). Nos résultats montrent notamment que l'utilisation de la lumière bleue à 7°C permet de doubler la production de fucoxanthine tout en réduisant de moitié la consommation électrique. Ces résultats suggèrent que F. cylindrus pourrait être une souche polaire pertinente pour la production de fucoxanthine dans des conditions spécifiques de basse température et de faible intensité lumineuse.

Creativity and virtual knowledge mobilization for the benefit of science and communities: Tools and initiatives of the Littoral Research Chair Rebecca Hennigs1, Mélanie Lemire1, Mariana de Moraes Pontual1, Sara Bolduc1

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Chaire de recherche en partenariat Sentinelle Nord en approches écosystémiques de la santé

axes: governance, justice, and well-being. The results of the activities organized so far show that in their interactions with political institutions, administrations, white professionals working in the North, and the scientific community, Inuit favour a philosophy rooted in a relational ontology, that is to say a principle of life that favours above all the development and maintenance of good relations. For example, research in the field of justice shows that in order to overcome the current limitations of the justice system in Nunavik, Inuit see the need to rethink the place and role of each person in the community and determine how to ensure the preservation of harmonious relationships. While this approach challenges the conceptual framework surrounding the justice system today, it is reminiscent of some of the principles put forward by many Indigenous scholars who are seeking to define an Indigenous research paradigm today.

The Sentinel North Partnership Research Chair in Ecosystem Approaches to Health (also known as the Littoral Research Chair), created in July 2019, aims to work in collaboration with Inuit, First Nations, and coastal communities to better understand the complex effects of environmental changes on health while promoting healthy ecosystems and people.

Our interdisciplinary projects contribute to biomonitoring efforts on environmental contaminants in local foods and Indigenous populations and try to shed a light on contaminantnutrient interactions or the impacts of climate change on local food systems. However, an important objective of the Chair is also to mobilize scientific knowledge into action through capacity building, co-creation and realization, mobilization tools and outreach, expert committees, and public health policies. The goal is to make science accessible to and useful for community partners, decision makers, and the public. This is crucial for successful collaborations, meaningful research, and strengthening the capacities and decision-making powers of today’s and tomorrow’s local leaders.

While our scientific results will be featured during several presentations in the conference, the present presentation aims to give an overview of our outreach initiatives and the tools we have developed in the context of the pandemic to engage with Northern communities while making our research more transparent. We will present a variety of tools used throughout our projects’ lifecycle (e.g. video, pamphlets, cartoons, live sketchnotes, infographics, newsletters), as well as other initiatives to engage and collaborate with Northern communities (e.g.

Facebook Live panels, regional action teams, community advisory circles).

Les hormones, marionnettistes des comportements Maëliss Hoarau1, Akiko Kato2, Frédéric Angelier2, Frédéric Dulude-de-Broin1, Frédéric LeTourneux1, Thierry Grandmont1, Maude Gauthier-Bouchard1, Chris Williams3, Joël Bêty4, Pierre Legagneux1, 2 1

Université Laval – Biologie et Centre d’études nordiques, 2Centre d’Études Biologiques de Chizé CNRS, France, 3University of Delaware, Newark, United States, 4Université du Québec à Rismouski Biologie et Centre d’études nordiques Les changements environnementaux peuvent compromettre la phénologie de la migration animale avec un impact en cascade sur la dynamique des populations. Les espèces migratrices de grande taille dépendent en partie des réserves endogènes accumulées lors des haltes migratoires pour faire face aux coûts de reproduction. Les aspects physiologiques déclenchant ces mécanismes d'adaptation sont encore mal compris, notamment In natura. Les glucocorticoïdes (GC) tels que le cortisol ou la corticostérone (CORT) sont bien connus pour être impliqués dans la réponse au stress de l'organisme mais, à plus faible concentration, ils fluctuent également en réponse aux demandes énergétiques journalières et saisonnières. En utilisant des implants sous-cutanés de CORT, nous avons d'abord validé chez des oies cendrées en captivité avant la reproduction qu'une légère élévation de CORT induisait une augmentation des

Sentinel North Research Chair on Relations with Inuit Societies: On social relations and science in the Arctic Caroline Hervé1 1

Université Laval

The Sentinel North Research Chair on Relations with Inuit Societies aims to generate new knowledge about the relationship between Inuit and non-Inuit and how that relationship has changed over the past century. The projects are organized around three 33

comportements de recherche alimentaire ainsi qu'une forte prise de masse corporelle (+ 200 g sur 11 jours par rapport aux témoins). Nous avons ensuite combiné l'expérience d’implants de CORT avec un suivi par GPS couplé à des accéléromètres chez des Grandes Oies des neiges sauvages capturées lors de la migration printanière au Québec, Canada. Nous avons pairé des oies ayant une condition corporelle similaire et implantées avec un implant de CORT ou placebo. Chaque oiseau a ensuite été suivi pendant 12,4 jours en moyenne avant le départ de la migration. Quatre comportements différents ont été attribués à partir des données d'accélérométrie validées avec des enregistrements vidéo obtenus sur le terrain. Nous avons démontré que les individus traités sous CORT augmentaient leur intensité de recherche alimentaire de 8 % et avançaient leur date de départ de migration de deux jours par rapport aux témoins. De nombreuses études, y compris des expériences avec des handicaps tels que des implants hormonaux ou des contaminants, ont pu retarder la migration des oiseaux. Notre étude est l'une des premières, sinon la première à devancer expérimentalement la migration des oiseaux et montre le rôle clé de la régulation endocrinienne sur l'intensité de la recherche alimentaire et de l'engraissement printanier sur la phénologie des oiseaux.

such perturbations on particle transport have not been well documented.

In this context, to better understand the complex processes involving the transport of suspended particles through a porous medium, macroscopic experiments and numerical modelling were used.

The experiments allowed for direct visualization of the mobilization of fine particles and internal erosion processes. Particle behaviour was assessed under different flow rates and the effect of porous media heterogeneity was investigated using different grain size distributions. The soil columns were reconstituted from several samples taken from the study site in the Tasiapik Valley, located in the discontinuous permafrost zone near Umiujaq, Nunavik, Quebec. During the experiments, the spatio-temporal distribution of the porosity and the hydraulic conductivity were monitored using X-ray computed tomography imaging (CT scan).

A simulation strategy is then proposed based on an analytical solution and a finite element numerical model. We adapted the Heatflow-Smoker numerical model for coupled groundwater flow and heat transfer to include the mobilization, transport, and deposition of microparticles coupled with permafrost thaw. The particle transport processes were simulated based on a modified advection-dispersiondeposition equation accounting for the influence of flow velocity and porous media grain size distribution. The model was tested against an analytical solution, calibrated to laboratory experimental data, then up-scaled to a 2D conceptual model containing discontinuous permafrost based on observed conditions at the Tasiapik Valley field site.

Numerical simulations of microparticle transport in a thawing permafrost environment Madiha Khadhraoui1, 2, John Molson1, 2, Najat Bhiry2, 3

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Université Laval - Géologie et génie géologique; Université Laval - Centre d’études nordiques; 3 Université Laval - Géographie

Our simulations highlight the role of hydrodynamic conditions and the physical characteristics of the soil on the transport of suspended particles and on depositional mechanisms, and help identify the susceptibility of the porous medium to thermosuffosion in permafrost environments.

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Climate conditions, combined with soil matrix properties and groundwater flow, play key roles in generating internal instability in porous media, particularly in northern areas. Permafrost thaw resulting from climate change, for example, can disturb the soil network structure and mobilize fine particles, presenting long-term risks to ground stability and increasing groundwater turbidity and sediment loading to streams. Furthermore, groundwater pathways can be reactivated, and soil matrix connectivity can be modified, enhancing groundwater flow and discharge rates. To date, the behaviour of such systems and the consequences of

L'écogénomique des zones minières pour un Nord canadien durable (GENOSCAN) Damase Khasa1, Véronic Landry1, Ilga Porth1, Juan Carlos Villarreal Aguilar2, Paule Halley3, François Laviolette4, Jacques Corbeil5 1

Université Laval - Sciences du bois et de la forêt; Université Laval - Biologie; 3Université Laval -

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Droit; 4Université Laval - Informatique et génie logiciel; 5Université Laval - Médecine moléculaire

La côte nord de l'île d'Ellesmere est une région très dynamique à l'interface de l'archipel arctique canadien et de la bande de glace marine la plus épaisse de l'océan Arctique (Last Ice Area). Le nord de l'île d'Ellesmere a connu une importante variabilité climatique durant l’Holocène qui ne semble pas avoir été uniforme dans toute la région, mais les tendances climatiques spatio-temporelles sont encore méconnues. Ces informations sont essentielles pour évaluer les changements récents du climat et de la glace de mer dans le contexte de la variabilité naturelle à long terme.

The mining industry plays a critical role in Canada’s socio-economic development and contributed $109 billion, or 5%, to Canada’s total nominal gross domestic product in 2019. It has created 719,000 direct and indirect jobs, or one in 26 jobs in Canada, of which more than 16,600 are held by First Nations people, making it the second-largest private-sector employer. In Quebec, the mining industry creates 48,000 direct and indirect jobs and contributes more than $9 billion annually to the province’s GDP. The government anticipates total investments of up to $50 billion by 2035 for the Plan Nord. However, mining activities can lead to air, soil, and water pollution; metal contamination; erosion; and sedimentation, all of which are amplified by the challenges of climate change. Our project, “Ecogenomics of mining areas for sustainable Canadian North (GENOSCAN),” was funded by Sentinel North during the Major Call for Proposals - Phase II (2020-2023). Our project objectives are to: (i) understand the impacts of mining activities that are amplified by climate change on soil-plant microbiomes of the Arctic and sub-Arctic ecosystems through the development and application of new omics tools; (ii) apply and validate the EcoChip platform in the mining sector to monitor environmental health through data flows acquired over a wide range of space and time scales; (iii) analyze omics big data using bioinformatics and artificial intelligence deep learning algorithms (AIDLA) to develop predictive and early warning models; (iv) integrate omics solutions into the Northern mining sector through transdisciplinary approaches, taking into account social acceptability and governance issues; and (v) communicate and transfer research results efficiently to northern users.

We will present our research team and highlight the progress made in our project activities since it started on November 1, 2020.

Dans la vallée de Stuckberry (82 ° 54 'N, 66 ° 56' O), une série de quatre lacs s’étend sur un gradient altitudinal allant jusqu’à 56 m au-dessus du niveau de la mer. À la suite du retrait glaciaire ~11 400 ans AP (avant présent), la limite marine dans cette région était de 124 m d'altitude et ces lacs étaient donc des dépressions du fond marin. Le relèvement isostatique a ensuite séparé séquentiellement les lacs de l'océan.

Nous avons prélevé des carottes de sédiments dans les quatre lacs afin d’évaluer les changements environnementaux à long terme dans cette région sentinelle. Pour ce faire, nous avons réalisé des analyses géochimiques et le séquençage de l’ADN microbien. Des transitions synchronisées des indicateurs écologiques et des assemblages microbiens semblent indiquer un changement récent (~750 ans AP) vers des conditions plus organiques et réductrices. Une telle réponse pourrait être attribuable à l’évolution du climat qui mène à des saisons de croissances plus longues dans le territoire adjacent à la dernière zone glaciaire.

Les conséquences de nos actions passées, actuelles et futures sur une espèce parapluie, emblématique et menacée : le cas du caribou forestier Guillemette Labadie1, Yan Boulanger2, Mark Hebblewhite3, Daniel Fortin1

Lacustrine Paleomicrobiomes at the edge of the last ice area

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Université Laval - Biologie; 2Ressources Naturelles Canada, Centre de Foresterie des Laurentides; 3 University of Montana - Ecosystem and Conservation Sciences

Yohanna Klanten1,4, Anne-Marie Lapointe2,4, Alexander Culley2,4, Warwick Vincent3,4, Dermot Antoniades1,4

Forest harvesting and wildfires threatened the boreal populations of woodland caribou (Rangifer tarandus caribou, hereinafter boreal caribou). Those

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Université Laval – Géographie, 2Université Laval Microbiologie, 3Université Laval - Biologie, 4 Université Laval - Centre d'études nordiques 35

Victor Labelle1, Stéphanie Dudonné1, Johann Wagner2, Laura Jaakola3, Chantal Langlois4, Caroline Hervé5, Patrice Dion1

disturbances initiated a flush in deciduous vegetation that benefited moose (Alces alces), in turn strengthening apparent competition between moose and boreal caribou via wolf (Canis lupus) predation.

Given the harsh latest climate change projections, we assessed the cumulative impacts of forest harvesting and climate changes on the mortality of boreal caribou. We used a spatially explicit individual-based model (IBM) to simulate animal movement and species interaction in virtual landscapes developed according to 9 scenarios in 2050 and 2100, varying in terms of 3 levels of forest management (no harvest, 4% harvest, and 8% harvest per 10 years) and 3 climate change scenarios (baseline, RCP4.5, and RCP8.5). Climate-induced increases in wildfires combined with anthropogenic disturbances may accelerate the abundance of early seral forests that could support a greater abundance of moose, and in turn a greater abundance of wolves.

In this context, we considered a numerical response of moose to the change in vegetation and the subsequent change in wolf density. The IBM simulated agents, representing individuals of the three species, that moved according to movement rules determined from radio-collared individuals in the Côte-Nord region of Quebec from 2005 to 2018.

We found that forest management had a major impact compared to climate changes. We also identified a threshold above which resources were key to impacting the survival of boreal caribou through apparent competition processes. In addition, climate changes needed to be severe enough to have an additive effect on prey survival. Moreover, we found that disturbance legacies could ultimately increase the mortality rate of the threatened species.

We also found that caribou mortality not only depended on the levels of disturbance, but also the configuration of the landscape; caribou agents experienced lower mortality in more complex landscapes. In addition, numerical responses of alternative prey and predators were the most important processes for altering caribou mortality.

Our study highlights the importance of considering both direct and indirect effects of climate change cumulated with forest harvesting when assessing the vulnerability of species and demonstrates the need incorporate climate change in future boreal caribou recovery plans.

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Université Laval - Phytologie; 2Polar Knowledge Canada; 3University of Tromsø - Arctic and Marine Biology; 4Department of Health - Nunavut, 5 Université Laval – Anthropologie Mountain sorrel is an Arctic-alpine herbaceous perennial widely distributed throughout the arctic and alpine regions of North America and Eurasia. It is an important edible and medicinal plant for Inuit due to its local abundance. Its succulent juicy leaves can be consumed fresh, cooked, or preserved in seal oil1. They are also consumed to increase energy and ease stomach aches caused by too much fat intake2.

Wild mountain sorrel has been reported to contain a relatively high level of vitamin C, as well as essential minerals3,4. However, limited information is available on the phytochemical composition of the plant. A preliminary characterization identified the presence of polyphenols in mountain sorrel, mostly flavonols and proanthocyanidin oligomers (unpublished data).

This research builds on an ongoing communitybased participatory project aiming at supporting the Inuit community of Cambridge Bay (Nunavut, Canada) in the development of a local plant production system. Based on previous greenhouse implantation initiatives in the Arctic, a critical success factor for local appropriation is the production of local edible plants that are an integral part of the traditional Inuit food environment5.

Although accessible and widely distributed, mountain sorrel leaves are only available during the short summer season. Cultivating this plant locally in northern greenhouses would allow it to be available year-round for Inuit populations as part of a healthy traditional diet.

We hypothesize that the domestication of wild plants can significantly affect their metabolism, and consequently their capacity to synthesize and accumulate phytochemicals.

The principal objective of this research is to estimate the impact of indoor cultivation on mountain sorrel collected in Cambridge Bay. First, seeds of wild plants from Nunavut and Norway will be grown with and without fertilization, under controlled environments. We will then characterize the

Mountain Sorrel Domestication Project

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polyphenolic profile of mountain sorrel leaves using high-resolution mass spectrometry (HRMS) coupled with ultra-high-pressure liquid chromatography (UHPLC). Finally, the polyphenolic profile of wild leaves will be compared to that of the indoor-grown leaves, with and without fertilization.

plus des concentrations de V dissout dans la colonne d’eau et dans l’eau porale des sédiments. En général, l’oxygène dissout décroît rapidement de la surface vers le fond, en raison de la respiration microbienne.

Les concentrations en Fe dissout vont de < 4 mg/L pour les mares qui ont un pH de 5,4 à > 12 mg/L pour la mare qui a un pH de 6; ce comportement est aussi observé pour les concentrations de V dissout.

Les concentrations de ces deux éléments sont corrélées aux concentrations d’oxygène dissout, ce qui suggère un changement d’état d’oxydation. Des analyses de spéciations du V par HPLC-ICP-MS/MS vont permettre de confirmer nos hypothèses.

The project will be used to collect valuable information regarding the nutrient and phytochemical composition of wild and cultivated mountain sorrel, in order to improve the consumption of this traditional plant of nutritional and medicinal interest, as well as support community-based nutrition programs and public health interventions.

Quand le verdissement se heurte à la sensibilité climatique des espèces Selenium and Vanadium in thermokarst ponds of the SAS valley, Nunavik

Julie-Pascale Labrecque-Foy1, 2, Anna Gaspard1, 2, Stéphane Boudreau1, 2

Audrey Laberge-Carignan1, Marie Demers1, Dominic Larivière1, Martin Pilote2, Raoul-Marie Couture1

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Université Laval - Biologie, 2Centre d'études nordiques

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Université Laval - Chimie, 2Environment and Climate Change Canada

Les changements climatiques résultent en l’amélioration des conditions de croissance des espèces végétales des régions nordiques, menant à leur avancée vers de plus hautes latitudes. Ce verdissement des régions arctiques et subarctiques est un phénomène pan-arctique que l’on peut détecter via l’augmentation de l’indice NDVI dérivé des images satellites. Or, ce verdissement est hétérogène à l’échelle continentale. À titre d’exemple, il semble plus prononcé au Nord du Québec et au Labrador que dans le reste du Canada pour la période de 1984 à 2012. Les processus à l’origine d’une telle hétérogénéité sont généralement associés à l’environnement abiotique. À notre connaissance, aucune étude n’a tenté de déterminer si l’hétérogénéité du verdissement est associée à une sensibilité climatique différentielle au niveau de la croissance des espèces ligneuses dominantes dans ces régions. Par conséquent, les objectifs de notre étude étaient (1) d’évaluer les tendances NDVI de différents types de formations végétales (pessières à lichens, arbustaies, landes) à deux latitudes au Nunavik pour la période de 1984 à 2018, (2) d’identifier et de comparer les déterminants climatiques et la sensibilité climatique de la croissance radiale de l’épinette noire (espèce arborescente) et du bouleau glanduleux (espèce arbustive) dans ces formations végétales, et (3) de déterminer si l’association entre la croissance radiale et les augmentations de NDVI varient selon

Le vanadium(V) est à la fois un élément critique à la technologie et un élément essentiel à certaines fonctions enzymatiques dans l’environnement.

Toutefois, le devenir de cet élément dans les milieux nordiques est encore peu connu. Le V se retrouve dans l’environnement sous différents états d’oxydation qui détermine sa distribution dans les compartiments lacustres tels que la colonne d’eau, les sédiments, les eaux porales ou le biote. La concentration de vanadium dissout est aussi influencée par la présence d’autres éléments entraînant la formation de complexe tel que le carbone organique et le fer.

Pour mieux comprendre le devenir du vanadium dans les environnements nordiques, je me suis intéressée à 4 mares de thermokarsts de la vallée Sasapimakwananisikw (SAS) près de la communauté de Whapmagoostui-Kuujjuarapik. Ces mares sont représentatives du milieu aquatique nordique en raison des forts gradients d’oxygène dissout présents dans leur colonne d’eau et des concentrations élevées de carbone organique dissout.

Celles que j’étudie se placent le long d’un gradient de concentration de Fe et de pH. Elles ont été échantillonnées à l’hiver 2020 et à l’été 2021 pour y mesurer une gamme de paramètres géochimiques en 37

l’espèce, le type de formation végétale et la latitude.

Notre étude a été réalisée à deux stations de recherche du Centre d’études nordiques (CEN), soit celles du Lac à l’Eau-Claire (56°20’ N, 74°25’ O) et de la Rivière Boniface (57°45’ N, 76°15’ W). De 1984 à 2018, tous les sites échantillonnés ont présenté une augmentation significative de NDVI, et ce, sans égard au type de formation végétale ou à la latitude considérée. Nos résultats révèlent que la croissance radiale du bouleau glanduleux et de l’épinette noire répondent aux mêmes variables climatiques, soit les températures d’été et celles de l’automne précédent. Toutefois, l’épinette noire est significativement plus sensible que le bouleau glanduleux, et la sensibilité des deux espèces est significativement plus élevée à la station la plus nordique. Bien qu’il existe un lien linéaire positif entre la croissance radiale des deux espèces et les augmentations de NDVI, la croissance radiale de l’épinette noire influence davantage les valeurs de NDVI que celle du bouleau glanduleux dans les sites les plus au sud, alors que l’inverse se produit au nord. Aussi, pour le bouleau glanduleux, le type de formation végétale semble influencer le lien qui existe entre la croissance radiale et les augmentations de NDVI, ce lien étant plus faible dans les pessières que dans les arbustaies ou les landes. Ces résultats améliorent notre compréhension du verdissement des écosystèmes nordiques et permettent de mieux prévoir l’impact des changements climatiques sur la dynamique des paysages nordiques.

modèle mathématique à équations différentielles ordinaires pour représenter les interactions trophiques entre les caribous et les autres espèces présentes dans l'Est et l'Ouest du Canada, incluant les orignaux, les cerfs de Virginie, les loups et les ours noirs. Une analyse comparative a été faite entre le modèle de l'Est et de l'Ouest, en faisant varier les paramètres selon les facteurs énumérés précédemment.

Cette présentation a pour but de présenter les résultats de ce projet de recherche. Le modèle construit prédit un effet négatif sur la densité de caribous avec, indépendamment, l'ajout de proies alternatives aux loups, l'augmentation de la biomasse dont se nourrissent l'orignal et le cerf dans l'Ouest, l'augmentation du taux de recherche du loup, et des perturbations fréquentes à la végétation. Il prédit un effet neutre sur la densité de caribous lors d'une augmentation du niveau de productivité primaire de la végétation.

Extraction et caractérisation de composés phytochimiques de la mousse nordique Racomitrium lanuginosum Rosalie Lamoureux1, Normand Voyer1, Stéphane Boudreau2 1

Université Laval - Chimie, 2Université Laval Biologie Contrairement aux écosystèmes tropicaux, ceux nordiques n'ont presque pas été investigués pour les produits naturels que leurs organismes recèlent.

L'objectif principal de nos travaux de recherche est de valoriser les composés phytochimiques se trouvant au cœur de la flore nordique. Cette dernière possède des adaptations impressionnantes aux conditions climatiques qui sont extrêmes sur ces territoires, favorisant ainsi la biosynthèse de produits naturels potentiellement nouveaux.

Prévoir l'effet des changements climatiques sur le caribou forestier au Canada: un modèle mathématique Patricia Lamirande1 1

Université Laval - Mathématiques

Le caribou forestier est établi dans la forêt boréale au Canada et la densité de ses populations diminue depuis les dernières dizaines d'années. Plusieurs facteurs peuvent influencer l'abondance des caribous, comme la productivité primaire de la végétation, la fréquence des perturbations à la végétation, la quantité de biomasse disponible et la facilité des loups à se déplacer.

Dans ce contexte, le présent projet de recherche vise à faire l’investigation phytochimique de Racomitrium lanuginosum, une mousse prévalente au Nunavik, mais qui n'a jamais fait l'objet d'investigations. Nous présenterons nos résultats d’extraction par solvants de différentes polarités d'échantillons récoltés à KuujjuarapikWhapmagoosti.

Dans le cadre de mon projet de maîtrise, qui est un projet de recherche interdisciplinaire en mathématiques et en biologie, j'ai construit un 38

Les extraits bruts obtenus avec trois solvants ont été fractionnés à l’échelle du milligramme par chromatographie liquide à moyenne pression (MPLC). Par la suite, les fractions ont été analysées par chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS) afin de faire l’identification putative des composés de chaque fraction. Pour terminer, les molécules inédites ont été purifiées par chromatographie liquide à haute performance (HPLC) semi-préparative. C’est par résonance magnétique nucléaire (RMN) que ces composés ont été identifiés.

du nord du Québec. Les assemblages viraux résultants contiennent de nombreux génomes viraux précédemment inconnus, et nous avons identifié deux communautés distinctes : une communauté annuelle plus variable trouvée à la surface en été, et une communauté pérenne trouvée dans la couche d'eau anoxique. Nous avons également comparé les communautés à d'autres métagénomes de pergélisol et de lacs pour évaluer leur caractère unique. Ces données constituent le portrait le plus complet à ce jour de la diversité virale dans les lacs de thermokarst et contribuent grandement à notre compréhension de l'écologie virale dans cet environnement d'importance mondiale.

Plus d'une vingtaine de substances naturelles ont été identifiées jusqu'à maintenant lors de cette première investigation phytochimique de cette bryophyte nordique.

Projet de collier télémétrique pour le suivi des animaux de l'arctique et des changements de leur environnement Un conte de deux saisons : Communautés virales saisonnières distinctes dans des mares de fonte subarctiques

Gabriel Lapointe1, Martin Bernier1, Steeve Côté2, Julien Hénault Richard2

Valérie Langlois1, Warwick F. Vincent2, Alexander I. Culley1

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Université Laval –Physique, génie physique et optique & Centre d'optique, photonique et laser, 2 Université Laval – Biologie & Centre d'études nordiques

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Université Laval - Microbiologie, 2Université Laval - Biologie

L’avènement des colliers télémétriques a révolutionné l’étude des animaux en milieu naturel, mais beaucoup de développements demeurent à effectuer. L'objectif de ce projet est de développer un collier animalier équipé de caméras en plus des systèmes plus conventionnels de positionnement GPS et de repérage par VHF. Plus précisément, cet appareil est destiné à l’étude des caribous migrateurs, au nord du Québec, afin de suivre leur comportement à l'état sauvage et de fournir des informations sur leur environnement à fine échelle spatiale. Une information importante visée par le collier en développement est la mesure de la profondeur d’enfoncement de l’animal dans la neige lors de ses déplacements. Enregistrer les changements d’épaisseur et les propriétés du couvert neigeux rencontrer par les caribous tout au long de l'année lors de leurs déplacements permettra d’étudier des changements climatiques dans le nord du Québec et leurs effets sur les populations de caribous migrateurs. Dans cette présentation, le prototype du collier sera présenté ainsi que les tests de terrain effectués et prévus jusqu’à maintenant.

Les prochaines modifications jusqu'au produit final du collier seront discutées.

Le réchauffement climatique entraîne des changements importants du paysage subarctique, notamment le dégel du pergélisol riche en glace et l'expansion des lacs de thermokarst. Ces écosystèmes aquatiques sont riches en matière organique et peu profonds. Néanmoins, en été, leur colonne d'eau est fortement stratifiée, avec une couche de surface plus chaude et bien oxygénée et une couche plus froide et anoxique au fond. En hiver, leur colonne d'eau est isolée par la neige et la glace et devient entièrement anoxique, favorisant la méthanogénèse et la production de gaz à effet de serre. Par leur impact bien connu sur leur hôte, les virus affectent les chaînes alimentaires, la composition des populations microbiennes et les cycles biogéochimiques. Cependant, la diversité virale est encore mal comprise, et l'impact des virus sur les écosystèmes nordiques est encore largement non documenté. Notre étude aborde la question suivante : « Comment les changements de conditions liés à la profondeur et aux saisons affectent-ils la diversité et la structure de la communauté virale dans un lac de thermokarst? » Nous avons produit des métagénomes à partir d'échantillons d'eau prélevés entre 2015 et 2017 dans un lac thermokarst 39

cognitive impacts to provide a better diagnostic of its neurotoxicity in humans. Our findings on the MeHg-selenoneine interaction should also provide relevant data to tackle health hazards related to MeHg exposure in populations relying on sea food.

Zebrafish larvae as a multi-scale model to study the neurotoxicity of methylmercury and its protection by selenoneine Marc Lebordais1, 2, Pierre Ayotte3, 4, Paul De Koninck1, 2

Under-ice light transmission in an Earth System Model

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Centre de recherche CERVO, 2Université Laval Biochimie, microbiologie, bio-informatique; 3Institut national de santé publique du Québec (INSPQ); 4 Université Laval - Médecine sociale et préventive

Marion Lebrun1, Martin Vancoppenolle2, Marcel Babin1, Guislain Bécu1, Antonio Lourenço2, Gurvan Madec2, Daiki Nomura3, Frédéric Vivier2

Populations in northern Canada are currently exposed to health hazards triggered by environmental stresses and contaminants. Among them, methylmercury (MeHg), a neurotoxic organometal, is particularly of concern. MeHg is well-known to accumulate in marine mammals that are largely consumed by Inuit people. Moreover, maternal transfer of MeHg during pregnancy is especially worrisome considering the ongoing neuronal development of fetuses. Indeed, early developmental stages are particularly vulnerable to MeHg toxicity, which can cause multi-scale effects.

Identifying the neurotoxicity mechanisms of MeHg is necessary to better understand its impacts on human brain functions. Meanwhile, recent studies have found selenoneine, an anti-oxidative molecule that forms a complex with MeHg, to accumulate in red blood cells of Nunavik Inuit.

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Takuvik International Research Laboratory, Université Laval and CNRS, Université Laval Biologie; 2Sorbonne University - LOCEAN-IPSL, CNRS/IRD/MNHN; 3Hokkaido University - Arctic Research Center The representation of under-ice light in Earth system models (ESMs) is key to simulating primary production in the Arctic Ocean. However, the snow and ice radiative transfer schemes used in ESMs have rarely been evaluated in terms of under-ice light intensity and spectral distribution. Here we accomplish such a task for the ocean modelling platform NEMO and its sea ice component SI3. The radiative transfer scheme of NEMO is based on a specification of apparent optical properties (AOP, such as albedo and attenuation coefficients) as a function of environmental parameters. As an observational reference, we compile 350 observations of under-ice optical data and environmental metadata from 4 locations in the Arctic sea-ice zone. Analysis of this dataset highlights the fact that snow depth and melt ponds are key drivers for the under-ice light, both in terms of intensity and spectral distribution. We then show that NEMO’s radiative transfer scheme can broadly reproduce the observed light intensity variations, provided expansion to snow and ponds, and careful tuning. We also find clear support for partitioning shortwave energy into four wavebands as done in NEMO and propose values for the prescribed energy fractions into these wavebands, appropriate to the under-ice environment. A large part of the observed under-ice light intensity variations remains unexplained, however. We attribute this to issues in our evaluation protocol and to a lack of consideration for important optical agents in both observational and modelling approaches, in particular snow crystals, brine and gas inclusions, and other impurities in snow and sea ice.

To address the hypothesis that selenoneine can afford protection against MeHg-induced neurodevelopmental toxicity, we rely on Danio rerio (hereafter referred as zebrafish, ZF) embryos as an experimental model to conduct MeHg exposures, both separately and combined with selenoneine. We are carrying out toxicological assays at sub-lethal concentrations of MeHg during larval development (monitoring factors such as heart rate, deformities, and growth) and investigating apoptosis events as well as MeHg distribution by whole-mount immunofluorescence in ZF brains. We are also optimizing ZF larvae microdissection to quantify selenoneine and MeHg tissue-specific bioaccumulation using gas chromatography coupled with inductively coupled plasma mass spectrometry.

We will next assess the effects of MeHg and selenoneine exposures on brain circuit development and activity with live optical imaging in ZF larvae.

These results will contribute to bridging the gap between MeHg molecular targets and MeHg 40

Exposure to mercury, lead and cadmium among Inuit adults of Nunavik, Canada Optogenetic investigation of neuronal networks in developing larval zebrafish

Mélanie Lemire1, Audrey Lavoie2, Mariana Pontual1, Matthew Little3, Benoît Lévesque4, Marie-Josée Gauthier5, Sylvie Ricard5, Pierre Ayotte1, 2, 4

Antoine Légaré1, 2, 3, Vincent Boily1, 2, Mado Lemieux2, 4, Paul De Koninck2, 5, Patrick Desrosiers2, 3, 6

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Centre de recherche du CHU de Québec Université Laval; 2Université Laval - Médecine sociale et préventive; 3University of Victoria School of Public Health and Social Policy; 4Institut national de santé publique du Québec, 5Nunavik Regional Board of Health and Social Services

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Université Laval - Biophotonics; 2CERVO Brain Research Centre; 3Dynamica Research Lab; 4 Université Laval; 5Université Laval - Biochemistry; 6 Université Laval - Physics How function emerges from structure is a fundamental question for the study of complex natural systems. With the help of statistical modelling and graph theory, we investigate the relationships between functional and structural connections in the developing larval zebrafish brain, and how they may eventually be perturbed by the exposome. Using resonant two-photon microscopy along with a piezo-driven objective, we monitor whole-brain spontaneous neuronal activity in a transgenic fish line which expresses fluorescent calcium indicators in every neuron. High-resolution 3D anatomical brain scans are used for registration with a zebrafish brain atlas, which holds structural information about axonal projections between brain regions. The homologous functional connections are inferred by measuring correlation in neuronal activity across all brain regions. We observe distinct topological features for both structural and functional networks, as structural connections do not directly lead to functional interactions. Using an alternative approach, spontaneous brain activity is decomposed into a set of discrete brain states with different probabilities of transitioning into one another. Neuronal activation patterns within most states are constrained by structural modules, suggesting a role for the modular organization of the brain in shaping spontaneous dynamics (Figure 1-a).

Projecting these results onto a network of states linked by transitions (Figure 1-b), we obtain an alternative functional network representation that encodes the dynamical rules governing the evolution of spontaneous activity in the larval zebrafish brain.

Our network framework will be used to characterize the healthy brain from a global perspective and to measure the impact of environmental factors on the function of neuronal populations.

The Inuit of Nunavik face elevated exposure to metals—including mercury (Hg), lead (Pb), and cadmium (Cd)—notably through consumption of some country foods, ammunition use, and/or cigarette smoking. Our objectives were to document metal levels, compare them to previously documented levels and the general Canadian population, and determine potential exposure sources.

The study included 1,326 randomly selected Nunavimmiut aged 16 and over who participated in the Qanuilirpitaa? 2017 Nunavik Inuit Health Survey. Concentrations of Hg, Pb, and Cd were assessed and compared to Nunavik levels in 2004 and the Canadian Health Measures Survey (CHMS).

Bivariate analyses compared levels by demographics and lifestyle.

In 2017, nearly six out of ten women of childbearing age (57%) exceeded Health Canada’s Hg blood guideline value, whereas 9% exceeded the U.S. blood Pb guideline value for pregnancy or lactation.

When compared to 2004, Hg levels in 2017 declined only moderately (by 19%, 51 vs. 42 nmol/L), whereas Pb decreased by 37% (0.19 vs.

0.12 µmol/L) and Cd nearly by half (45%, 26 vs.

16 nmol/L). Still, blood Hg was 12-fold higher, blood Pb two-fold higher, and blood Cd five-fold higher than that of the general Canadian population in 2014–2015. Consumption of marine mammals and fish were associated with higher blood Hg. Blood Pb was notably higher among Nunavimmiut who went hunting frequently and reported using lead pellets and cleaning guns inside the house. Blood Cd and Pb were also higher in smokers, followed by exsmokers, those consuming cannabis, and those exposed to second-hand smoke.

These findings indicate that Hg exposure is still an important public health issue in Nunavik, especially 41

among women. Findings also highlight the importance of ongoing activities to promote the use of Pb-free ammunition, reduce tobacco and cannabis consumption, and encourage smoke-free homes to continue decreasing Pb and Cd exposure in Nunavik.

increased energy expenditure, leading to a greater vulnerability of collared geese to various sources of mortality. Our study shows that although individually applied stressors may have limited or undetectable impacts on vital rates, a combination of these stressors may push animals beyond a threshold where vital rates are affected. Our results thus highlight the importance of regularly re-evaluating the effects of wildlife markers, particularly in the context of rapidly changing environmental conditions.

Evidence of synergistic combined impacts of marking and hunting in a wildlife species Frédéric LeTourneux1, Gilles Gauthier1, Roger Pradel2, Josée Lefebvre3, Pierre Legagneux1, 4 1

Université Laval – Biologie et centre d’études nordiques; 2CNRS - Centre d’Écologie Fonctionnelle et Évolutive; 3Service Canadien de la Faune, Environnement et Changements Climatiques Canada; 4La Rochelle Université - Centre d’études biologiques de Chizé, CNRS

Use of the Peclet number in the design of road drainage systems in permafrost environments Julie Malenfant-Lepage1, 2, 3, Guy Doré1, 2 1

Université Laval - Génie civil et des eaux, Université Laval - Centre d'études nordiques, 3 Université norvégienne des sciences et de la technologie - Génie civil et environnemental 2

Non-additive effects (synergies, antagonisms) of multiple stressors on wildlife are becoming increasingly common as human impacts on the environment are growing rapidly. These interactions often yield unexpected responses in the affected populations and failing to consider them in scientific endeavours may result in unsound conclusions and wasted conservation efforts. One example where such interactions have been largely overlooked is in the examination of the potential interactions between changing environmental conditions and markers used to identify and track wildlife. Historically, neck collars used to identify and resight greater snow geese from a distance had a mild negative effect on body condition and reproduction but did not affect survival. However, the traditional fall and earlywinter snow goose hunting seasons were extended to spring in 1999 and to all winter in 2009, potentially leading to interactions with the effects of collars. We thus re-evaluated the effects of collars on greater snow goose survival following these important changes to their environment. We estimated survival using 30 years of capture-mark-recapture data and assessed the nature and magnitude of any interaction between these two stressors. We found a strong synergistic interaction between the effects of collarmarking and hunting. Indeed, collars negatively affected goose survival, but only after hunting regulations were liberalized (spring hunt implementation) in 1999. This effect intensified after 2009 when the winter hunting season was extended, even though the survival of non-collared birds remained unchanged. Prolonged exposure to a chronic stressor (year-round hunting) probably

Pour empêcher l'accumulation d'eau au pied d’un remblai et l’écoulement de celle-ci en tout point sous la route, une pratique courante consiste à construire des fossés d'interception. Cependant, les impacts thermiques et mécaniques de cette pratique en milieu pergélisolé sont encore peu connus. Aucun critère de conception pour ces systèmes de drainage n'a été clairement défini jusqu'à présent. À l'automne 2013, un fossé d'interception de 500 mètres de long a été construit et instrumenté le long du km 1894 de l’autoroute de l'Alaska au territoire du Yukon. Afin de quantifier le transfert de chaleur par convection induit par l’eau et comparer celui-ci avec la dégradation du pergélisol observé au site d’étude, le nombre adimensionnel de Péclet adapté au sol (Kane et al. 2001) a été utilisé. Les résultats préliminaires montrent que ce sont principalement des transferts de chaleurs conductifs qui se produisent dans le fossé de drainage. Cependant, d’importants transferts de chaleurs convectifs ont eu lieu perpendiculairement au fossé le long d’un ruisseau en milieu naturel. Le changement de pente d’écoulement du ruisseau causé par la construction du fossé d’interception, a fait augmenter le nombre de Péclet et a créé un ravin d’érosion thermique. Un taux moyen de thermo-érosion de 23,6 m/an a été mesuré entre 2014 et 2017 ainsi que des tassements allant jusqu’à 2,8 m de profondeur. Finalement, des outils de conception pour la construction des systèmes de drainage en zone de pergélisol ont été développés dans le cadre de ce projet de recherche.

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In search of natural solutions to combat the metabolic side effects of atypical antipsychotics L’engagement environnemental des femmes autochtones du Nord circumpolaire : le cas des femmes inuit et sámi

Mehdi Zineddine Messaoudene1, 2, 3, Nadine Leblanc1, Cristoforo Silvestri1, 2,3

Laëtitia Marc1

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Université Laval - Quebec Heart and Lung Institute Research Centre, 2Université Laval - Médecine, 3 UMI-MicroMeNu

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Université Laval - Anthropologie

La culture des peuples autochtones du nord circumpolaire est intrinsèquement liée au territoire et au froid, les changements climatiques font donc peser sur eux une menace à la fois environnementale et culturelle. On observe, ces dernières années, une résilience marquée des femmes inuit et sámi vis-àvis de ces questions, engagement qui se traduit par un activisme politique ou artistique au niveau local, régional, national ou international.

Atypical antipsychotics (also known as “second generation” antipsychotics), such as olanzapine and clozapine, are a pharmacological subclass of neuroleptics and are prescribed for a variety of mental health conditions, including post-traumatic stress disorder, anxiety, depression, schizophrenia, and bipolar disorder. Although atypical antipsychotics often show significant efficacy, they are linked to metabolic side effects, including excessive weight gain, dyslipidemia, and type 2 diabetes. However, data mining has shown that supplementation with vitamin D, which is a fatsoluble vitamin found in the human diet, can improve hyperglycemia, insulin resistance, and metabolic disorders in type 2 diabetics. In addition, several studies have also shown that Artemisia herba-alba, which is a medicinal plant with folkloric use for the treatment of type 2 diabetes in the Mediterranean and in the Middle East, has a visible effect on the regulation of hyperglycemia, insulin resistance, and dyslipidemia so that it protects against excessive weight gain.

Au cours de cette présentation, à travers laquelle je présenterai mes intentions de recherche doctorale, je montrerai en quoi l’approche de l’écoféminisme autochtone qui suggère que les femmes autochtones sont particulièrement sensibles aux questions environnementales (Kwaymullina, 2017), peut constituer un cadre théorique pertinent pour une telle recherche. Les femmes ayant des activités différentes de celles des hommes, elles ont une relation différente à l’environnement (Mellor, 1997).

Ma recherche consiste à analyser les parcours d’engagement de femmes inuit et Sámi afin : (1) de documenter leurs perspectives des changements climatiques (2); de réhumaniser un territoire souvent imaginé comme un désert gelé (Chartier, 2018); (3) de définir l’activisme environnemental autochtone en Arctique en soulignant le lien inhérent entre culture et environnement.

We hypothesize that supplementation of vitamin D or Artemisia herba-alba could mitigate the disturbances and undesirable metabolic effects of atypical antipsychotics.

The objective is to study the impact of vitamin D or Artemisia herba-alba on atypical antipsychotics and see the possibility of reducing the effects and metabolic disturbances produced by the drugs.

Chartier D., 2018, Qu’est-ce que l’imaginaire du Nord? Principes éthiques. Montréal, Imaginaire Nord.

Kwaymullina A., 2017, « You are on Indigenous Land: Ecofeminism, Indigenous Peoples, and land justice » : 193-208, in L. Stevens, P. Tait et D. Varney (Eds), Feminist ecologies : changing environments in the Anthropocene, USA, Springer, 2017.

C57BL/6J mice best reflect the elevated weight gain induced by atypical antipsychotics in the clinic and will therefore be maintained under conditions of vitamin D deficiency, sufficiency (as provided by the standard diet), or supplementation and supplementation with the aqueous extract of Artemisia herba-alba for 3 weeks (while on a diet with standard vitamin D levels) before being treated with olanzapine for an additional 8 weeks.

Serum 1,25(OH)2D and other variables will be measured at the beginning and end of olanzapine exposure. Body weight and food intake (twice a

Mellor M., 1997, Feminism and Ecology.

Chichester, John Wiley & Sons.

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week) will be assessed along with fasting biochemical parameters (blood glucose, blood insulin, and lipid profile) and glucose tolerance (as determined by an oral glucose tolerance test). The inflammatory status will be assessed at the same time points by multiplex ELISA analysis of relevant factors (IL-6, TNFα, protein C, adiponectin and leptin, etc.) in the blood. Body fat composition will be determined by nuclear magnetic resonance (NMR). At the end of the trial, the composition of the gut microbiota in various regions of the gastrointestinal tract will be assessed by 16S rDNA sequencing and the levels of the endocannabinoid and related bioactive lipids will be determined in various metabolic tissues.

grandement des conditions climatiques, notamment de la direction et de la force du vent. D’autre part, des installations temporaires de type « dôme de captation » permettent de mesurer précisément des flux de GES de façon très localisée, mais elles requièrent la présence continuelle d’un opérateur et sont peu adaptées pour la mesure d’émission sur un plan d’eau.

La méthode proposée dans le cadre du présent projet pour mesurer les émissions de méthane provenant des environnements nordiques se base sur une combinaison entre la spectroscopie par absorption laser et l’imagerie active afin d’en faire un système d’imagerie hyperspectrale dédié à un seul GES. Celle-ci utilise un laser à fibre optique de verre fluoré dopé au dysprosium puissant émettant dans l’infrarouge comme source d’illumination. Les lasers à fibre opérant dans l'infrarouge moyen présentent un grand intérêt pour la détection des gaz à effet de serre dans l'atmosphère, car la plupart de ces GES possèdent de fortes bandes d'absorption dans cette région du spectre électromagnétique. Le laser que nous développons éclaire la scène avec une grande puissance optique à une longueur d’onde qui concorde avec une raie d’absorption du méthane et sera plus ou moins absorbé selon la quantité de gaz présente sur son parcours optique. Le laser est accordable spectralement, ce qui lui permet d’émettre à une longueur d’onde qui est peu absorbée par le gaz, possédant des raies d’absorptions très étroites, rendant ainsi possible une normalisation efficace et en temps quasi réel de la luminosité de la scène. Cette approche permettra de prendre des mesures précises de flux de méthane émanant de scènes étendues en plus de les imager en temps réel. Le laser conçu ainsi que des premières images acquises seront présentées.

Our team is known for its expertise in the field of metabolic health, starting with a very good theoretical base and a mastery of all techniques and materials necessary for the advancement of the project.

Evidence of the influence of vitamin D on the metabolic side effects of atypical antipsychotic drugs is still limited, and the use of Artemisia herbaalba to counteract these effects has not been studied at all. This study will help in understanding whether these compounds have therapeutic potential in combatting these side effects and provide insight into the nature of their pathology.

Thermally tunable all fiber laser operating at 3.24 µm for remote sensing of methane Louis-Charles Michaud1, Tommy Boilard1, Vincent Fortin1, Sébastien Magnan-Saucier1, Réal Vallée1, Martin Bernier1

[1] Christian Knoblauch, Christian Beer, Susanne Liebner, Mikhail N. Grigoriev, and Eva Maria Pfeiffer. Methane production as key to the greenhouse gas budget of thawing permafrost.

Nature Climate Change, 8(4) :1–4, 3 2018.

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Université Laval - Centre d'optique, photonique et laser Les lacs de thermokarst formés par la fonte du pergélisol dans le Nord canadien sont d’un grand intérêt scientifique en ce qui concerne leur contribution aux changements climatiques [1].

Ceux-ci émettent d’importantes quantités de gaz à effet de serre (GES), notamment du méthane.

Certaines méthodes existent pour mesurer ces émissions. D’une part des systèmes de type « eddy tower » [2] permettent une mesure moyenne des émissions de GES près d’un site à caractériser, mais celles-ci souffrent d’installations complexes, coûteuses et permanentes en plus de dépendre

[2] D. F. Nadeau, A. N. Rousseau, C. Coursolle, H. A. Margolis, and M. B. Parlange. Summer methane fluxes from a boreal bog in northern Quebec, Canada, using eddy covariance measurements.

Atmospheric Environment, 81 :464–474, 12 2013.

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Biljana Narancic1, Émilie Saulnier-Talbot1, Reinhard Pienitz1, Guillaume St-Onge2

Mutual information for quantifying the structure-function relationship in complex systems 1

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Université Laval, 2ISMER

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Charles Murphy , Vincent Thibeault , Antoine Allard1, Patrick Desrosiers1

L’arctique s’est réchauffé significativement au cours des dernières décennies. Cependant, l’évolution du climat arctique durant l’Holocène reste à clarifier et les facteurs régionaux contrôlant l’évolution des écosystèmes aquatiques doivent être mieux définis pour comprendre la sensibilité des lacs aux changements environnementaux rapides. Les changements des assemblages sédimentaires de diatomées au cours des derniers 5000 ans ont été étudiés au lac Nettilling. Le pH de l’eau du lac a été reconstitué en utilisant un modèle d’inférence basé sur les diatomées. Nous avons posé l’hypothèse que les changements des assemblages de diatomées étaient causés par des variations de la transparence et de la turbidité de l’eau associés aux apports de solides fins en suspension à partir d’eau de fonte glaciaire. La diminution de la quantité de lumière sous l’eau a causé une augmentation des taxons planctoniques au détriment des taxons benthiques entre ca. 5 000 et 3 000 ans cal. AA, suivie de conditions moins turbides et d’une prolifération de taxons benthiques pendant un épisode de refroidissement régional. L’eau du lac était légèrement alcaline pendant l’Holocène (pH entre 7,1 et 7,7). Nos résultats confirment que les processus hydrologiques dépendant des variations climatiques ont une influence de marquée sur la régulation du pH de l’eau par les apports d’eau de fonte glaciaire qui continueront vraisemblablement à contrôler l’évolution chimique et biologique à long terme du lac.

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Université Laval

The relationship between structure and function in complex systems is usually assumed to be strong.

Through this assumption, we predict the evolution of an epidemic outbreak from mobility patterns and infer brain networks from functional time series.

However, this assumption has been challenged by recent works, which calls for a principled quantification of the structure-function relationship (SFR).

We present a general framework to rigorously quantify the strength of the SFR using information theory. Our framework considers a stochastic process (X) evolving on a random graph (G) and quantifies the strength of the SFR through their mutual information, i.e. I(G;X). This stochastic process can be of various natures: neuronal activity in the brain, spreading of a virus in a population, or species density in an ecosystem. Our framework is very powerful as it can be used to simultaneously quantify our ability to predict the process X from structural features of G and our ability to reconstruct G from time series generated by X. Hence, we effectively show how the problems of dynamics prediction and network inference are related and limited by I(G;X), i.e., the amount of information that X and G share.

The versatility of mutual information also allows us to compare different dynamics through their SFR. As an illustration, we measure the mutual information of processes of diverse nature evolving on random graphs with different structural properties. By comparing their SFR, we highlight how, for instance, community structure differently affects the SFR of neuronal and epidemiological dynamics. Through its information-theoretical perspective, our work provides solid foundations for the quantification of the SFR in complex systems.

Our Water, Our Life. Pilot project of real-time level measurements of residential water tanks in Nunavik Ariane Benoît1, Benjamin Bouchard2, Sébastien Jerczynski3, Biljana Narancic4, Antoine Rousseau3, Elahe Parham3 1

Département de médecine sociale et préventive (FMed), Université Laval; 2Département de génie civil et de génie des eaux (FSG), Université Laval; 3 Département de physique, génie physique et d’optique (FSG), Université Laval; 4Département de géographie (FFGG), Université Laval

Diatom sedimentary assemblages and Holocene pH reconstruction from the Nettilling Lake

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In Nunavik, all villages, except for KuujjuarapikWhapmagoostui, rely on closed residential water tank networks and tanker services for drinking water distribution and wastewater collection. Northern communities are at risk of water shortages, as the reliability of the distribution and collection services is precarious. One way to prevent water shortages is by applying real-time water tank level indicators inside houses. As fellows of Sentinel North’s Laboratoires nordiques interdisciplinaires, we propose to develop a system that can provide Northerners with real-time water tank level readings and to implement a prototype of this system in Kuujjuaq. We are a qualified multidisciplinary group that combines expertise in geography, anthropology, physics, and water engineering. Firstly, we plan to interview members of the community to better understand their needs based on their water consumption. Secondly, based on these findings, we will develop a hydrostatic pressure system adapted to their needs, thus providing a real-time water level indicator from system measurements. The system will give households enough time to signal for tanker services before experiencing water shortages or wastewater overflow. Finally, we aim to send two team members to Kuujjuaq in the spring of 2022 to install a system prototype and to carry out knowledge-based community outreach. Community council members and elders will be involved in every step of the project through various communication exercises in all three languages (English, French, and Inuktitut).

Nos objectifs de recherche sont d’identifier les barrières et les atouts du transfert et de la mobilisation des connaissances dans les projets de Sentinelle Nord, et de développer et d’évaluer des supports pour favoriser ces derniers.

Pour y parvenir, nous collaborons avec les responsables de Sentinelle Nord afin d'identifier environ six projets de recherche représentatifs, en cours ou récents, qui nous serviront d’études de cas.

Nous mènerons ensuite des entrevues avec des membres des communautés, des chercheuses et des chercheurs pour déterminer quelles approches contribuent au succès ou à l’échec du transfert et de la mobilisation des connaissances en recherche, et quels supports Sentinelle Nord pourraient être mis en place pour favoriser le transfert et la mobilisation des connaissances à travers les projets.

Nous explorerons, par exemple, le potentiel des supports numériques tels que les infographies, les animations, les tableaux de bord et les vidéos qui offrent un complément évolutif aux présentations en personne. Conçues d'une manière centrée sur l'humain (c.-à-d. adapter les designs sur les forces et les limites des personnes), les communications numériques peuvent clarifier des concepts complexes à tous les niveaux de littératie en santé, favoriser une meilleure prise de décision, et faire partie de stratégies générales combinant des matériaux numériques et autres.

Cette étude fournira des conceptions optimisées pour le transfert des connaissances à utiliser au sein de Sentinelle Nord afin que la recherche dans le Nord serve à mieux les collectivités nordiques. Les résultats attendus de cette étude se basent sur l’examen des expériences des personnes qui ont développé et appliqué des approches collaboratives de mobilisation et de transfert des résultats de la recherche aux utilisateurs et aux communautés nordiques afin de voir comment améliorer le processus de transfert des connaissances. Les documents seront explicitement conçus pour être facilement partagés avec des amis, des membres de la famille et sur les réseaux sociaux. Les versions finales seront disponibles en anglais, en français, en inuktitut, en cri et dans d'autres langues identifiées comme importantes par les membres de la communauté.

Mobilisation et transfert des connaissances entre les communautés du Nord et Sentinelle Nord Mohamed Amine Ouertani1, Holly Witteman2, Jacynthe Roberge3, Marie-Claude Tremblay4, Mélanie Lemire4, Éric Kavanagh3 1

Université Laval - Sciences cliniques et biomédicales, 2Université Laval - Médecine familiale et médecine d'urgence, 3Université Laval Design, 4Université Laval - Médecine familiale et médecine d’urgence Pour que le transfert et la mobilisation des connaissances soient efficaces entre les équipes de recherche et la communauté, les savoirs communautaires doivent être intégrés aux projets de recherche et les connaissances issues de la recherche doivent être remises à la communauté de façon intelligible et utile.

La transition énergétique nordique vue du Nunavik : vers une intégration des Inuits et de 46

leurs intérêts dans le processus de production énergétique

réellement équitable. Nos résultats soulignent également les différences d’intérêts qui semblent exister entre les répondants inuits et non inuits, ce qui renforce l’importance de collaborations sur le long terme avec les communautés pour de tels projets d’aménagement du territoire.

Antoine Paquet1, Geneviève Cloutier1, Myriam Blais2 1

Université Laval - Aménagement du territoire et développement régional, 2Université Laval Architecture

A novel all-fiber saturable absorber based on a dysprosium-doped silica fiber for more robust mid-infrared pulsed fiber lasers

L’énergie est un élément central de l’organisation spatiale et du quotidien dans les villages nordiques du Nunavik (Québec). Le diésel et le mazout utilisés pour produire chaleur et électricité ont profondément bouleversé les habitudes du mode de vie inuit dès leur importation dans le Nord québécois, jusqu’à représenter aujourd’hui la totalité de la production énergétique locale. Toutefois, la gestion de ces énergies fossiles représente une prolifique opportunité économique : l’entreprise inuite qui en a la charge assure ainsi la création d’emplois et d’investissements dans chacun des villages de la région.

Pascal Paradis1, Vincent Fortin1, Stanislaw Trzesien2, Michèle Ude2, Bernard Dussardier2, Réal Vallée1, Martin Bernier1 1

Université Laval - Centre d’optique, photonique et laser; 2Université de Nice Côte d’Azur, CNRS, Institut de physique de Nice In the last decades, there has been a high level of interest in monitoring greenhouse gas emissions from permafrost thawing, in particular methane and carbon dioxide, to better understand and predict the impacts of the climate change. The existing devices and methods to quantify those gases are either expensive and hard to deploy but able to take measurements over a long period of time, such as eddy towers, or time-consuming since an operator must be on site to operate and measure the gas fluxes, with a closed flux chamber, for example. As such, there is a high demand for novel, reliable, and user-friendly devices to quantify those gases over a long period of time at a high enough frequency, and at an affordable enough price, to allow for more measurements over time and provide a better overview of the climate change that is occurring, especially in Quebec’s North. Optical spectroscopy over the thawing permafrost, thermokarst, and lakes would make a good alternative to current technologies, as it would improve the quantity of measurements over time while providing enhanced spatial resolution of the measurements compared to eddy towers. It also requires less operator time than flux chambers because the measurements can be fully automated.

Avec la situation d’urgence climatique actuelle et les efforts mondiaux de diminution des émissions de gaz à effet de serre, des projets émergents de production d’énergie renouvelable voient le jour au Nunavik. Cependant, un parallèle peut être tracé entre cette transition et l’arrivée des énergies fossiles dans la seconde moitié du 20e siècle : dans les deux cas, de nouvelles technologies du Sud sont importées au Nunavik pour changer le modèle de production énergétique en place. Notre équipe multidisciplinaire en aménagement du territoire et en architecture s’est ainsi demandé : en se basant sur les intérêts des résidents inuits, les alternatives renouvelables mises de l’avant sont-elles équitables, tant sur le plan de leurs résultats et de leurs impacts que sur celui des processus de planification et de prise de décision?

Grâce à des discussions informelles avec des résidents de Kangiqsualujjuaq, à des entretiens semidirigés avec des parties prenantes de la transition énergétique et à une analyse de la littérature, cette recherche vise à mieux comprendre le concept d’équité et ses implications dans la planification et l’aménagement de l’énergie au Nunavik. Nos résultats montrent que les différents types d’énergies renouvelables et la considération des idiosyncrasies de chaque village semblent être des facteurs clés vers une équité substantive, tandis qu’une gouvernance locale et une équité procédurale doivent être affirmées pour assurer une situation

To make reliable spectroscopy measurement on an open path in any lighting conditions, a powerful enough and efficient light source, such as a fibre laser, is required. A mid-infrared fibre laser can be used to efficiently probe methane concentrations since the fundamental absorption peak of this gas is centred around a wavelength of 3.3 µm. However, 47

because of the lack of fiberized components, novel fibre components must be developed to improve the robustness of the lasers before they can safely be deployed in remote, uncontrolled environments such as the Arctic.

Un modèle d’étude de la perméabilité intestinale a ainsi été développé en utilisant des cellules Caco-2 dans un système d’organes sur puces disponibles commercialement. Les organes sur puces sont des systèmes microfluidiques permettant la formation d’un tubule intestinal semi-perméable en 3D afin d’en étudier le transport des métabolites. Dans ce modèle, l’utilisation d’agents déstabilisants d’origine chimique ou bactérienne induit un changement de localisation chez certaines protéines associées aux jonctions serrées et au cytosquelette. Cette déstabilisation affecte négativement les cellules épithéliales intestinales dans leur rôle de barrière protectrice en laissant passer des macromolécules et en réduisant leur capacité à sécréter du mucus. Au cours des prochaines étapes du projet, des approches en microscopie, spectroscopie et spectrométrie de masse seront combinées au modèle afin de monitorer les molécules traversant la barrière épithéliale intestinale dans l’espace et dans le temps.

In this presentation, we introduce a new all-fibre saturable absorber (SA) based on a dysprosiumdoped silica fibre that is more robust than previous mid-infrared SA, and thus improves the robustness and reliability of the whole laser system since there is no need for any free space coupling of signals into the small core optical fibre. We also demonstrate an easy-to-use, robust, and reliable Q-switched all-fibre laser emitting at 2.8 µm based on this novel SA. Furthermore, the physics applying to this saturable absorber might also apply to other rare-earth dopants in silica to provide fiberized saturable absorbers optimized for other wavelengths as well.

Modélisation de la perméabilité intestinale sur puces microfluidiques pour la détection de biomarqueurs spécifiques aux populations nordiques

Biophilia and healthy lighting in Arctic affordable housing Mojtaba Parsaee1, Claude Demers1, Marc Hébert2, Jean-François Lalonde3, André Potvin1

Émanuel Paré1, 2, Émilie Pic1, 2, Flavie LavoieCardinal2, 3, Denis Boudreau4, 5, Jacques Corbeil1, 2

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Universtié Laval - Architecture, 2Université Laval Médecine; 3Université Laval – Génie électrique et génie informatique

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Université Laval - Médecine moléculaire, 2 Université Laval - Médecine, 3Université Laval Psychiatrie et de neurosciences, 4Université Laval Chimie, 5Université Laval – Sciences et génies

This presentation focuses on the biophilic and healthy lighting development of Arctic affordable housing as major contributing factors to the wellness of residents. The presentation discusses the challenges of climatic conditions and existing affordable housing models in Canadian Arctic regions in relation to physical and psychological needs and occupants’ behaviours, which could be addressed by biophilic and healthy lighting features.

Major challenges related to the technological aspects of building adaptations, participation of people, and interdisciplinary collaborations are also outlined.

The discussion is aimed at contributing to ongoing studies on environmental health, sustainable design, and sociocultural aspects of social and affordable housing in Northern Canada.

Au cours des dernières années, il a été suggéré que des changements au niveau de l’homéostasie et du microbiome intestinal pourraient être la cause de certaines maladies cardiométaboliques (MCM) et troubles de santé mentale (TSM). De plus, il a été démontré que des composants de la diète occidentale pouvaient influencer les propriétés de la barrière épithéliale intestinale, en laissant passer certaines molécules immunogènes issues de l’alimentation et du microbiome. Les populations nordiques ont subi des changements rapides au niveau de leurs habitudes de vie et d’alimentation durant les dernières décennies, qui ont été accompagnés par une hausse de l’incidence des MCM et TSM. Grâce à l’appui de la stratégie Sentinelle Nord, une équipe interdisciplinaire de chercheurs a été mise sur pied afin d’élucider les interactions entre l’alimentation et la prévalence des MCM et TSM dans les populations nordiques et d’identifier des biomarqueurs prognostiques et diagnostiques.

The biophilic and healthy lighting designs of social and affordable housing in Arctic climates play key roles in addressing human wellness under extreme Arctic climatic conditions. Biophilic design attributes foster humans’ relationships with natural 48

phenomena, which are basically outside buildings.

Positive human-nature relationships could promote physical and psychological wellness by reducing stress, anxiety, and boredom and improving mental, cognitive, and learning abilities. Exposure to natural light and views of outdoor nature, such as landscapes and skies, are the prominent features of biophilic design. Healthy lighting describes the proper brightness and colour of light at the proper time of the day, followed by sufficient darkness at night. Healthy lighting design of buildings aims to address light-related biological needs or photobiological responses of human bodies; this includes responding to visual needs and regulating circadian rhythms (i.e. internal body clocks), sleepwake cycles, alertness, and mood. Improper qualities, timing, or duration of lighting and day/night patterns could trigger or escalate lightrelated disorders such as desynchronized circadian clocks, sleep disturbances, depression, and low physical activity. Arctic climates, however, offer extreme conditions to enable positive human-nature relationships and proper lighting and day/night cycles. Arctic people are exposed to extreme day/night cycles (polar days and nights in higher latitudes) associated with bright lighting diffused by snow-covered ground in the winter. The extreme cold weather limits people’s interactions with the outdoors for several months. Such extreme climatic conditions have been reported to negatively affect the health of Indigenous and non-Indigenous people.

summary of experimental results revealing the potential of such architectural strategies is presented.

In conclusion, interdisciplinary collaborations of architecture, engineers and biologicals, with the involvement of Arctic people, are formed as a promising approach in the development of biophilic and healthy lighting qualities in sustainable Arctic housing.

Revealing the structure and function of the Western Baffin Bay coastal and shelf ecosystem from a scientific-only ecological perspective Sara Pedro1, 2, 3, Carie Hoover4, Blanche Saint-Béat2, 3, 5 , Muhammad Y. Janjua6, Jennifer Herbig7, Maxime Geoffroy7, Gustavo Yunda-Guarin2, 3, Marie-Ange Moisan2, 8, Justin Boissinot2, Matthew Little9, Laurie Chan10, Marcel Babin2, 3, Mélanie Lemire1, 3, Tiff-Annie Kenny1, 3, Frédéric Maps2, 3 1

Université Laval - Médecine sociale et préventive, Institut de biologie intégrative et des systèmes et Centre de recherche du CHU de Québec, 2Université Laval - Biologie; 3Québec-Océan & Takuvik Université Laval/CNRS (France); 4Dalhousie University - Marine Affairs; 5IFREMER, Laboratoire d’Ecologie Pélagique, France; 6 Freshwater Institute - Fisheries and Oceans; 7 Memorial University of Newfoundland - Fisheries and Marine Institute; 8Institut national de la recherche scientifique – Sciences de l’eau, 9 University of Victoria - School of Public Health and Social Policy; 10University of Ottawa - Biology

This presentation specifically discusses the challenges of the architectural configurations and building systems of existing housing models in northern Canada, particularly façades, windows, interior surfaces, and lighting systems in relation to their potential for creating positive relationships with nature and healthy lighting. Deficiencies in existing social housing models are also discussed in relation to light-related disorders commonly reported in Arctic climates. The presentation highlights strategies and interventions that Arctic people have used to adjust existing housing paradigms to their light-related needs. It discusses that thermal and energy factors have been the main driver in developing existing models of social and affordable housing in Northern Canada. Next, the presentation outlines potential architectural strategies for façades, windows, and interior systems in social and affordable housing in Arctic climates, which could address overall human wellness in terms of biophilic, healthy-lighting, and thermal factors in addition to energy-efficiency requirements. A

Arctic marine species, from benthic fauna to Arctic char and seals, are essential for the food security and sovereignty of Inuit people. Inuit food security is affected by the availability, accessibility, quality, and sustainability of country food resources.

However, the impacts of climate change in the Arctic are threatening Inuit food systems through cascading changes in the abundance and nutritional quality of local species. The foundational knowledge of Arctic food webs, which would allow scientists and local communities to better understand this intricate system’s responses to climate change, remains elusive. Here, we summarized the current scientific knowledge about the western Baffin Bay coastal and shelf ecosystem (WBB) by building a food web model representing the region using the Ecopath with Ecosim modelling framework. Based on this model, we calculated ecological network analysis (ENA) indicators to describe the structure 49

and function of the system. We considered the propagation of uncertainty in input parameters to the model output by using Linear inverse modelling and Monte Carlo analysis to generate 10,000 plausible parameterizations of the WBB ecosystem. From these, a probability density distribution for each ENA indicator was generated. Our findings suggested that the system is controlled by low to intermediate trophic levels (bottom-up control).

Only a small part of the total system throughput, which measures the total energy flowing through the system, was lost through energy exports, i.e. subsistence harvest and fisheries. This, combined with a high trophic level of the catch (TL 4.36), indicated that subsistence harvest during the modelling period was within a sustainable range.

Our model highlights the scientific knowledge gaps that still exist (e.g. abundance of certain species, including valued harvest species like Arctic char, walrus, and seals). Next, we will use this model to co-construct model scenarios with Inuit partners in Qikiqtarjuaq, Nunavut, combining both scientific knowledge of climate change effects on marine species and Inuit ecological knowledge of this ecosystem, as well as their perspectives on future marine harvest. Results from these scenarios will be used to co-construct adaptation plans and promote food security and sustainable marine harvest according to Inuit priorities.

compte ces enjeux locaux alors que la sécurité en Arctique est le plus souvent envisagée à l’échelle de stratégies globales?

Pour répondre à cette question, nous proposons d’analyser les documents politiques publiés à la fois par les États arctiques et les États non arctiques, mais aussi par les acteurs impliqués dans la région ayant produit une stratégie régionale, afin de voir comment, concrètement, la sécurité est envisagée.

L’étude des acteurs de la sécurité régionale demande aussi de se poser la question des acteurs de la sécurité, des militaires dont le mandat excède désormais la seule Défense nationale, aux acteurs non étatiques. Cela demande aussi de se poser la question des échelles de l’Arctique alors que cet espace s’affirme de plus en plus comme un espace à géométrie variable. Cette présentation propose donc une réflexion quant aux dynamiques spatiales de la sécurité régionale afin de déterminer ce qui serait ‘arctique’ dans la ‘sécurité arctique’.

Knowledge mobilization and exchange portal in support of sustainable development of the Arctic Pascale Ropars1 1

ArcticNet

Over the last decades, impact studies and knowledge synthesis have multiplied in order to increase the social impact and concrete use of the knowledge produced by various scientific programs. From its inception, ArcticNet has shown proof of innovation by developing integrated regional impact studies (IRIS), an approach based on the integration of knowledge from various research sectors, decision makers, and Indigenous knowledge that yield better understanding of priority issues for adaptation to global change and modernization in the North. To enhance the scope of these studies, ArcticNet has recently launched the Arctic Knowledge Transfer Portal (ArcticKT-Portal), a dynamic and editable portal that allows decision makers to rely on a wide range of regularly updated regional, national, and circumpolar information to ensure sustainable development in the North. The portal is composed of three main modules: the editable module will speed up the scientific editing process, notably by adopting independent publication of chapters of the same report; the visualization module will allow users to easily navigate through the reports and related documentation; and the search module on a website

Interrogating the Arctic dimension of Arctic security: an analysis of Arctic strategies Pauline Pic1 1

Université Laval - Géographie

« Pour qu’il y ait une véritable ‘sécurité arctique’, il faut aussi une sécurité globale. Il est urgent d'élaborer de nouveaux concepts de sécurité commune intégrant les aspects environnementaux, sanitaires, sociaux, culturels et économiques ». C’est en ces termes que le Conseil Circumpolaire Inuit définit la sécurité, dans sa stratégie arctique. Mais au-delà de ces acteurs locaux – dont la marge de manœuvre politique est limitée – comment est envisagée la sécurité à l’échelle de l’Arctique? Dans ce projet de recherche, l’objectif est justement de regarder comment la sécurité est définie dans la région, et autour de quels enjeux? Est-ce que des caractéristiques qui seraient propres à cet espace en mutation façonnent un nouveau paradigme de sécurité régional? Comment, finalement, sont pris en 50

accessible to all will allow end users to search through a myriad of publications for information relevant to them. We would like to obtain your comments and suggestions to make this tool as useful and relevant as possible.

degradation of organic pollutants in wastewater under sunlight irradiation and found to be very much effective. The prepared POFs are very flexible, allowing them to be put anywhere for the experiment. This novel technique will open new technological avenues for the sustainable and hasslefree cleaning of wastewater using sunlight.

Fabrication of novel photocatalytic optical fibres for hassle-free sustainable wastewater treatment using sunlight

Multi-disciplinary hazard mapping framework for critical infrastructure on permafrost, Ilulissat, West Greenland

Joy Sankar Roy1, Steeve Morency1, Younès Messaddeq1

Johanna Scheer1, Thomas Ingeman-Nielsen1, Soňa Tomaškovičová1, Rafael Caduff2, Tazio Strozzi2, Penelope How3

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Université Laval

Water pollution is increasing on a daily basis due to the rapid development of industrialization as the population expands. Hence, the disparity between clean water demand and availability is expected to continue grow as water continues to become contaminated. As far as the environment is concerned, the reuse and purification of wastewater is thus necessary to increase fresh and clean water supply. As such, developing a cost-effective sustainable wastewater treatment process is the most challenging issue to researchers in the 21st century.

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DTU Byg; 2GAMMA Remote Sensing; 3Asiaq Greenland Survey In the face of climate change, degrading permafrost and inappropriate construction practices often threaten the integrity of the built environment. As a result, Arctic communities become increasingly vulnerable and exposed to hazards. The implementation of adaptation strategies that integrate future climate scenarios is fundamental to guiding urban planning and expansion onto permafrost areas. In order to provide reliable decision support tools to local governments, hazard and risk assessments resulting from collaborative science and multi-disciplinary approaches have the potential to address stakeholders’ needs, while taking local resources, data availability, and societal and environmental settings into account.

Photocatalysis is considered the most sustainable, eco-friendly, and cost-effective process for purifying wastewater. Thousands of papers have been reported on preparation and photocatalytic wastewater purification performance of the photocatalyst nanoparticles, but the separation of powder nanophotocatalysts from water is required after photocatalysis process which is a difficult job. For this reason, researchers are looking for a new technique to clean wastewater using photocatalysis.

To address this issue, we have fabricated photocatalytic optical fibres that can be used to purify wastewater through sunlight.

Like other Arctic settlements, Ilulissat, West Greenland, experiences many construction challenges and infrastructure stability issues, notably due to the presence of ice-rich and saline permafrost.

For this reason, the area was chosen to develop and implement a community-scale risk assessment framework. Based on the methodology deployed in the Canadian Arctic (Allard et al., 2012) and supplemented by permafrost modelling, the core of the approach consists in characterizing surficial geology, topography, and ground-ice distribution from field measurements and remote-sensing products.

We have fabricated plastic optical fibres (POFs) activated with nanophotocatalysts. The fibre was made from PMMA rod using a 10 m drawing tower with a wet-on-dry coating system at 6 m/min drawing speed. The core diameter of the POFs is 600 µm. We tuned the coating thickness to optimize photocatalytic activity. The nano-polymer composite was used to coat the POFs during drawing. Various nanoparticles (zinc oxide, iron oxide, cadmium sulphide) were used to allow both UV and visible light to be utilized. The photocatalytic activity of the prepared fibres was studied by examining the

Here, we present preliminary results from a multidisciplinary study combining INSAR (interferometric synthetic aperture radar) measurements, field data, and local knowledge.

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Processing Sentinel 1 images covering thawing seasons from 2015 to 2019, we derived average seasonal deformation and long-term permafrost degradation rate maps at the community scale.

Results were validated by cross-referencing available geotechnical information from borehole networks and maps of existing infrastructure conditions produced in collaboration with stakeholders. Sensitive high-risk permafrost areas, affected by amplified ground movements and/or long-term subsidence, were able to be identified.

Finally, easily accessible interactive web maps and stories were developed for outreach purposes and with the aim to support urban development, help prioritize maintenance operations, and raise awareness regarding local permafrost conditions.

Objectives: the primary objective is to identify novel PFASs in serum from Arctic human populations.

Specific objectives are to: 1) develop a non-targeted analysis (NTA) method to detect and identify novel PFASs; 2) determine PFAS exposure among arctic Indigenous populations; 3) determine the importance of diet in exposure; and 4) determine total PFAS burdens by analyzing total organic fluorine in serum.

Methods: retroactive laboratory study using human serum collected in Nunavik in 2017, biobanked traditional food samples, and human serum and food samples from longitudinal studies in northern Norway. NTA using high-resolution mass spectrometry will be used for sample analysis, and instrumental signals corresponding to PFASs will be prioritized. Total organic fluorine content will be measured using pyrolysis and inductively coupled plasma with tandem mass spectrometry (ICPMS/MS).

Using non-targeted high-resolution mass spectrometry analyses to identify compounds of emerging concern in Arctic populations

Preliminary and expected results: we will be presenting results from preliminary targeted analyses and NTA on serum samples from Nunavik. Targeted results include detection of C4 and C6-C11 perfluorinated carboxylic acids (PFCAs) and C4 and C6-C8 perfluorinated sulfonic acids. NTA using mass defect analysis revealed unknown peaks that may correspond to perfluorinated compounds and previously unreported PFCA adduct formation in serum. We will also present findings from several other NTA tools and approaches, including suspect screening and common fragment screening.

Sophia Schreckenbach1, Pierre Dumas2, Pierre Ayotte1, 2 1

Centre de recherche du CHU de Québec, Université Laval, Axe santé des populations et pratiques optimales en santé; 2Centre de Toxicologie du Québec (CTQ), Institut national de santé publique du Québec (INSPQ) Background and impact: Per- and polyfluorinated substances (PFASs) are chemicals widely used in industrial and consumer applications. The phasing out of certain PFASs due to concerns about their persistence, bioaccumulation, environmental distribution, and adverse health outcomes has resulted in the development and use of novel PFASs, which may pose as-yet unknown health risks.

Previous studies have shown that arctic Indigenous communities are at particular risk of exposure to these PFASs, owing to preferential transport of chemicals to arctic regions, biomagnification in food chains, and reliance of these communities on traditional “country” foods. Therefore, the characterization of PFAS exposure among arctic Indigenous communities is essential to understand potential health risks to these communities. The results of this study may be used to expand regulation of PFASs to protect human and environmental health, and to guide future studies aimed at linking PFAS exposure to adverse health outcomes.

Effects of vitamin D on antipsychotic drug metabolic side effects: focus on the endocannabinoidome - gut microbiome axis Cristoforo Silvestri1, 2, 3, 4, Armita Abolghasemi1, 2, 3, Claudia Manca1, 2, 3, Fabio A. Iannotti5, Melissa Shen1, 2, 3, Nadine Leblanc1, 3, 6, Sébastien Lacroix3, 6, Cyril Martin1, 3, Nicolas Flamand1, 2, 3, Vincenzo Di Marzo1, 2, 3, 5 1

Centre de recherche de l’Institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec; 2 Université Laval - Médecine; 3Canada Research Excellence Chair in the MicrobiomeEndocannabinoidome Axis in Metabolic Health (CERC-MEND); 4Sentinel North Partnership Research Chair on the Gut MicrobiomeEndocannabinoid System as an Integrator of 52

sur la nutrition et les aliments fonctionnels, 4Centre Félix d'Hérelle

Extreme Environmental Influences on Bioenergetics; 5Institute of Biomolecular Chemistry, Consiglio Nazionale delle Ricerche [National Research Council]; 6Institut sur la nutrition et les aliments fonctionnels - Université Laval

Les perturbations majeures que subit le Nord ont des impacts importants sur ses écosystèmes et sur les habitudes de vie de ses habitants, notamment dans la disponibilité des aliments traditionnels et dans la nutrition. Or, la diète nord-américaine, largement consommée dans le Nord, est fortement responsable du développement de l’obésité et du diabète. Depuis une dizaine d’années, le développement de ces pathologies est associé aux changements dans le microbiote intestinal. Plusieurs travaux suggèrent qu’il se produit une fuite de bactéries ou de produits bactériens en dehors de l'intestin, induite par l’affaiblissement de la barrière intestinale, notamment chez les personnes obèses et diabétiques.

En effet, Marette et collaborateurs ont observé une signature bactérienne dans le foie et les tissus adipeux de patients obèses et diabétiques. Ainsi, avec l’appui du projet 3.8 de Sentinelle Nord, l’équipe du Dr Marette a pu démontrer que la consommation de certains fruits présents naturellement dans le Nord induisait une amélioration de l’étanchéité intestinale. Cependant, le phénomène de translocation conduisant au passage de bactéries viables n'a pas été clairement démontré. Par conséquent, nous supposons que les métabolites du microbiote intestinal, générés lors de l'établissement de l'obésité et du diabète, régulent l'expression de protéines spécifiques de la jonction serrée intestinale, augmentant la perméabilité de l'intestin. Nous utilisons les larves de poisson-zèbre transparentes pour étudier la possible translocation de bactéries de l'intestin vers les organes internes, lors d'un stress métabolique, et pour évaluer son impact sur la physiologie de l'hôte. Pour suivre la colonisation intestinale des larves de poisson-zèbre, nous avons introduit une souche d'Escherichia coli transformée exprimant une protéine fluorescente (mCherry2), observée en microscopie à fluorescence. Pour déterminer l'impact du stress métabolique sur la colonisation intestinale et la translocation bactérienne putative, nous avons nourri les larves avec un régime obésogène. Nos résultats préliminaires indiquent que ce régime favorise la colonisation bactérienne. De plus, en utilisant la microscopie confocale, nous avons observé la présence du signal mCherry2 en dehors de la lumière intestinale, ce qui correspond à une possible fuite des produits bactériens hors de l'intestin. Nous émettons l’hypothèse que les métabolites du microbiote intestinal, générés pendant l’établissement de l’obésité, modifient l’expression

Over the past decades, metabolic disorders, including obesity, have become a worldwide health issue. Vitamin D plays many important physiological roles; vitamin D deficiency is increasingly being associated with poor mental health and psychosis as well as dysmetabolism.

Several metabolic abnormalities are associated with psychotic disorders and impacted by antipsychotic drug use. Indeed, atypical antipsychotics are well known to induce weight gain. In addition, the gut microbiota and endocannabinoidome (eCBome) are significant regulators of both metabolism and mental health, but their role in the development of the metabolic side effects of atypical antipsychotic drugs and their interaction with vitamin D status are unknown. We therefore studied the effects of different combinations of vitamin D levels and atypical antipsychotic drug (olanzapine) exposure on whole-body metabolism and the eCBome-gut microbiota axis in female C57BL/6J mice under a high-fat/high-sucrose diet in an attempt to identify a link between the latter and the different metabolic outputs induced by the treatments. Basal eCBome gene expression and lipid profiles were measured in various adipose tissues, using targeted qPCR transcriptomics and LC-MS/MS lipidomics. We analyzed the relative composition of fecal microbiota using high-throughput Illumina sequencing targeting the V3–V4 region of the 16S rRNA gene. We report that, regardless of vitamin D status, olanzapine exerts a surprising protective effect against diet-induced fat accumulation and related dysmetabolism in relation to potentially beneficial concomitant changes in eCBome signalling and gut microbiota composition.

Effets et mécanismes d’action des diètes obésogènes sur la perméabilité intestinale Jean-Philippe Songpadith1, 2, 3, Gabriel Byatt2, Laurie Béland-Turgeon2, Mado Lemieux2, Patricia L. Mitchell1, Sylvain Moineau4, Paul De Koninck2, André Marette1, 3 1

Centre de recherche de l’Institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec, 2Centre de recherche CERVO, 3Université Laval - Institut 53

ou la fonction des protéines des jonctions serrées de l’intestin, augmentant ainsi sa perméabilité. Nous allons donc mesurer et contrôler génétiquement l’expression des protéines d’intérêt. Nous examinerons également le rôle d’iNOS et de NOD2, car chez les patients obèses et diabétiques, ces protéines semblent jouer un rôle majeur dans la sélectivité de la barrière intestinale et dans la pathogenèse de la résistance à l'insuline. Nos expériences utilisant le modèle du poisson-zèbre devraient aider à élucider les mécanismes moléculaires de la translocation bactérienne de l'intestin de l'hôte vers les organes internes et à développer éventuellement des composés pour réduire ou prévenir ce processus.

Ainsi, nous proposons de développer la première caméra hyperspectrale basée sur l’utilisation de réseaux de Bragg volumiques (VBG) dans l’IRM. Ces composants sont des filtres offrant une sélectivité et une accordabilité spectrales records.

Cette technique d’imagerie très robuste et polyvalente développée par la compagnie québécoise Photon etc. est déjà répandue dans de nombreuses applications allant du visible au proche infrarouge [3,4]. Malheureusement, les VBG présentement offerts sur le marché sont opaques à la région de l’IRM. Toutefois, récemment, en exploitant une méthode novatrice de photoinscription par laser femtoseconde, nous avons démontré pour la première fois l’inscription d’un VBG dans un verre fluoré transparent jusqu’à 5.5 µm [5]. En exploitant et optimisant cette technique, nous développerons des VBG dans plusieurs types de verre et intégrerons ceux-ci en partenariat avec la compagnie Photon etc. afin d’assembler la première caméra hyperspectrale de ce type couvrant la région de 3 à 5 µm. Cette caméra personnalisée aux fins du projet nous permettra de détecter simultanément les flux de méthane et de vapeur d’eau (3.24 µm), de dioxyde de carbone (4.28 µm) et d’oxyde nitreux (4.46 µm) au sein d’environnements nordiques.

Dans cette présentation, les derniers résultats obtenus en matière de design de VBG pour cette application ainsi que de leurs performances seront présentés.

Development of Volume Bragg gratings for the hyperspectral imaging of greenhouse gases Lauris Talbot1, Martin Bernier1, Vincent Cardin2, Nicolas David2 1

Université Laval - Centre d'optique, photonique et laser, 2Photon etc.

Avec les changements climatiques, les régions nordiques sont le théâtre d’importants changements écosystémiques se manifestant par une évolution des échanges de gaz à effet de serre (GES) entre leurs divers écosystèmes [1]. Mesurer précisément ces flux est donc un enjeu critique pour développer une meilleure compréhension de ces bouleversements.

Traditionnellement, ces flux sont déduits par la méthode de covariance des tourbillons [2] avec une tour analysant la concentration de GES à un point donné. Toutefois, ce système nécessite la présence de vent favorable et le déploiement d’une tour massive et difficilement déplaçable. D’un autre côté, l’imagerie hyperspectrale est une technique prometteuse puisqu’elle permettrait de cartographier l’évolution spatiotemporelle des flux de GES dans des environnements ouverts et difficiles d’accès comme les lacs thermokarstiques. En effet, avec cette approche mêlant imagerie et spectroscopie, une série d’images monochromatiques d’un objet peut être obtenue, et ce, sur un large intervalle de longueur d’onde. De plus, pour la détection de GES, la région de l’infrarouge moyen (IRM) est particulièrement intéressante puisqu’en plus de contenir les résonances caractéristiques de ces gaz, l’IRM chevauche une région de transparence de l’atmosphère.

[1] C. Voigt, et al. Global Change Biology, 23.8, 3121-3138 (2017).

[2] D.F. Nadeau, et al. Atmospheric Environment, 81, 464–474 (2013).

[3] D. Roxbury et al. Scientific Reports, 5.1, 1-6 (2015).

[4] S. Blais-Ouellette, et al. Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy, vol. 6269 (2006).

[5] L. Talbot, et al. Optics Letters, 45.13, 36253628 (2020).

Rôle de la microglie dans l'axe microbioteintestin-cerveau Odessa Tanvé1, Mado Lemieux1, Paul De Koninck1, 2

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1

Centre de recherche CERVO, 2Université Laval Biochimie, microbiologie et bio-informatique

9 jours, les microglies des larves de Danio sont, pour la grande majorité, immobiles, ramifiées et réalisent la phagocytose.

Les bouleversements que subit le Nord ont des impacts sur presque tous les écosystèmes, allant du microbiome à l’humain. Les relations entre ces écosystèmes sont considérablement perturbées.

Parmi celles-ci, la relation entre le microbiote intestinal (formé par l’ensemble des microorganismes qui colonisent l’intestin des animaux) et son hôte interpelle de plus en plus les scientifiques.

Hautement sensible à son environnement, le microbiote intestinal évolue dans son hôte sous le contrôle de multiples facteurs, en particulier l’alimentation, les médications et les pathogènes. En retour, le microbiote influence le développement et la santé de notre cerveau, mais les mécanismes impliqués sont mal connus. Ce projet vise à étudier l’influence du microbiote sur les propriétés de cellules appelées microglies, qui patrouillent le cerveau pour contrôler son développement et sa santé. L’hypothèse générale du projet est que les microglies participent à la mise en place du système nerveux central (SNC), sous l’influence du microbiote intestinal, en permettant la sélection des connexions neuronales pertinentes via un processus d’élagage synaptique. Ce processus est sous-tendu par un mécanisme de phagocytose des synapses non pertinentes, marquées par le système du complément, par les microglies. Il est attendu que la dysbiose du microbiote intestinal perturbe les fonctions des microglies et ainsi du développement du cerveau.

En manipulant le microbiote intestinal des larves de Danio, tel que mis au point par nos collègues du projet de Sentinelle Nord, nous allons étudier l’impact de différents microbiotes sur la morphologie et l’activité des microglies, ainsi que sur le développement et l’activité des neurones. Ce projet de recherche s’inscrit dans un projet multidisciplinaire de Sentinelle Nord visant à développer un modèle expérimental pour étudier l’impact de l’exposome sur le développement et la santé du cerveau.

Virus diversity and genetic capacity are highly stratified in a far northern epishelf lake Mary Thaler1, Myriam Labbé1, Thomas Pitot1, Warwick F. Vincent2, Alexander I. Culley1 1

Université Laval - Biochimie, microbiologie, et bioinformatique; 2Université Laval - Biologie We used metagenomics to assess the diversity and genetic capacity of the viral community in Milne Fiord Epishelf Lake (Ellesmere Island, Nunavut), a unique, microbially-dominated, ice-dependent ecosystem in which a layer of freshwater overlies marine water connected to the open ocean. The vertically stratified environments harboured distinct viral communities in the freshwater, halocline, bottom halocline/upper marine, and deeper marine layers. Our analysis identified virus taxa with both restricted and broad vertical distributions, which we hypothesize mirror those of their hosts. In addition to a high diversity of bacteriophages, viruses which infect eukaryote algae, notably the family Phycodnaviridae, were particularly abundant at the bottom of the halocline, where there was a peak of their potential hosts, the marine prasinophyte algae.

By annotating complete and partial genomes assembled from our metagenomes, we mapped the vertical distribution of viral genes indicative of strategies for replication, such as lysis and lysogeny, as well as virus-encoded genes capable of altering host metabolism to enhance its own replication (called auxiliary metabolic genes). Despite the lake’s isolated and precarious situation, the varied niches in this epishelf lake support a diverse viral community; however, severe deterioration of the ice shelf since the time of sampling has caused irreversible shoaling

Pour tester nos hypothèses, nous utilisons le modèle du Danio rerio (poisson-zèbre), dont la larve est transparente, pour étudier les dynamiques des microglies et le développement des réseaux neuronaux à l’aide de techniques de biophotonique.

Nous utilisons une lignée transgénique de Danio, dont les microglies expriment la protéine fluorescente GFP, que nous croisons avec une lignée dont les neurones expriment la protéine fluorescente DsRed. À l’aide de la microscopie confocal à fluorescence, dans le tectum optique des larves vivantes, nous pouvons observer les dynamiques spatiales des microglies et leur activité phagocytaire, par l’apparition de signal rouge dans les microglies vertes. Nous avons observé que durant les premiers stades de développement de la larve, les microglies sont très mobiles dans le cerveau du poisson et ont peu d’activité phagocytaire. À partir de 5 jours, les microglies commencent à s’immobiliser, à se ramifier et à avoir une forte activité phagocytaire. À 55

of the freshwater layer that will ultimately lead to the loss of Milne Fiord Epishelf Lake. Our data therefore represent an irreplaceable snapshot of the underexplored microbiota of the coastal High Arctic on the cusp of major transformation.

released by Arctic microalgae to test the hypothesis of the priming effect. By characterizing precise DOM composition and microbial (bacteria and fungi) community composition, the data produced will improve our understanding of the degradation processes of the tDOM released during the melting of Arctic permafrost and the responses of microbial communities to current environmental changes.

Degradation of terrigenous dissolved organic matter in Arctic coastal waters: Importance of the priming effect and identification of microbial actors

Development of resilient municipal wastewater treatment infrastructure targeting water reuse in Nunavik, Quebec

Lucas Tisserand1, Martine Lizotte2, Marie-Hélène Forget2, Jean-Claude Lozano1, Atsushi Matsuoka2, Colin Stedmon3, Marcel Babin2, Fabien Joux1

Céline Vaneeckhaute1, 2, 3, Eric Walling1, 2, 3, Hamid Boleydei1, 2, 3, Julie Fréchette4, 5, Younès Messaddeq4,

1

CNRS-Sorbonne Université - Laboratoire d’Océanographie Microbienne (UMR 7621); 2 Takuvik Joint International Laboratory, Université Laval - Biology; 3Technical University of Denmark Centre for Ocean Life, National Institute of Aquatic Resources

5

1

Université Laval - Génie chimique, 2BioEngine, CentrEau, 4Université Laval - Physique, génie physique et optique, 5Centre d'optique, photonique et laser 3

Aquatic ecosystems receive an average of 1.9 to 2.7 million tons of terrestrial carbon annually. Up to 33% of the dissolved organic matter in the Arctic Ocean is of terrestrial origin (tDOM), and a large fraction of this comes from carbon-rich soils and peatlands. Permafrost contains twice as much carbon as the Earth’s atmosphere. Due to global change, this tDOM, accumulated over thousands of years, is released as the permafrost melts. During this process, large quantities of gases such as carbon dioxide (CO2) and methane are emitted into the atmosphere, thus contributing to the positive feedback of the greenhouse effect and consequently to global warming. Moreover, the dissolved organic carbon released in rivers, lakes, and streams is transported to the Arctic Ocean. Throughout its transport in aquatic systems, it serves as an organic substrate for microorganisms such as bacteria or fungi that use it for their growth and metabolism through respiration. Thus, the increasing input of tDOM into Arctic aquatic ecosystems contributes to an increase in microbial activity and respiration. By releasing large amounts of CO2, microbial activity also plays a significant role in positively reinforcing global warming. In this context, we performed in situ sampling as well as biodegradation experiments between June and August 2019 to study the degradation of permafrost-derived DOM by microbial communities in the Mackenzie Delta region, according to a salinity gradient (from fluvial to marine water), in the presence or absence of DOM

En raison des changements climatiques, les régions nordiques voient leurs ressources en eau menacées par la contamination et la dégradation de l’infrastructure. Présentement, près de 30 % de l’eau consommée au Nunavik est non traitée, et la portion qui est traitée est principalement gérée avec des lagunes, une approche qui est de plus en plus vulnérable aux changements climatiques (augmentation des températures et événements de précipitation) et à des coûts croissants d’opération et de maintenance. Conséquemment, la contamination des eaux pourra contribuer à des problématiques majeures pour la santé des résidents, ainsi que la faune et la flore de la région. L’impact sur la nature et les écosystèmes ne sera pas seulement un problème environnemental, mais contribuera à mettre à risque la sécurité alimentaire dans le Nord.

Cette présentation explorera le développement d’une nouvelle filière de traitements des eaux usées conçue pour les réalités nordiques, visant à mitiger l’impact des changements climatiques et à assurer que les communautés nordiques continueront à avoir accès à de l’eau et à un environnement propre. Cette filière est basée sur un traitement par bioréacteurs à membranes suivis d’une résine d’échange d’ion, appliqués à la suite des lagunes présentement utilisées, pour réduire les contaminants organiques, inorganiques et les pathogènes. À travers ces technologies, il sera possible d’offrir un traitement 56

Catherine Villeneuve1, 2, 3, Frédéric Dulude-de Broin2, 4, 5, Alexis Grenier-Potvin5, 6, Dominique Berteaux5, 6, 7, Pierre Legagneux4, 5, 7, 8, Audrey Durand1, 2, 3, 9

des eaux usées accessibles, sans dépendre des consommables et de l’énergie qui sont souvent difficiles à s’approvisionner.

1

Université Laval - Informatique et génie logiciel; Institut Intelligence et Données – Université Laval; 3 Mila; 4Université Laval - Biologie; 5Centre d’études nordiques - Université Laval; 6Université du Québec à Rimouski; 7McGill University - Centre de la Science de la Biodiversité du Québec; 8CNRS Centre d’Études Biologiques de Chizé; 9Université Laval - Génie électrique et génie informatique

A red flag for Arctic copepods: The role of carotenoid pigments in copepod fitness

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Laure Vilgrain1, 2, Frédéric Maps1, Jean-Olivier Irisson2, Emilia Trudnowska3, Sünnje Basedow4, Amin Madoui5, Barbara Niehoff6, Sakina-Dorothée Ayata7 1

Université Laval - Biologie; 2Sorbonne Université Laboratoire d’Océanographie de Villefranche-surMer; 3Institute of Oceanology, Polish Academy of Sciences - Marine Ecology, 4Arctic University of Norway - Arctic and Marine Biology; 5Université Paris Saclay – Genoscope; 6Alfred Wegener Institute - Polar Biological Oceanography; 7Sorbonne Université- Laboratoire d’Océanographie et du Climat

Realistic modelling of the movement of the arctic fox, one of the main predators of the circumpolar world, is crucial to understanding the processes governing the distribution of Canadian Arctic biodiversity. The emergence of machine learning as a powerful paradigm for solving complex scientific problems provides fertile ground for the development of innovative models to study the movement patterns of this small mammal. Using extensive ecological data from the long-term monitoring program of Bylot Island (Nunavut, Canada), our interdisciplinary project aims to investigate how concepts commonly used in reinforcement learning (RL) and control theory can contribute to the understanding of arctic foxes’ decision-making about movement. Recent works from these fields have notably been applied in a variety of real-world robotics challenges, like motion planning or learning from demonstration, and we will highlight how mobile autonomous robots are confronted with tasks that parallel, in some ways, the life needs faced by a moving animal.

However, while processes such as RL have close natural ties to animals learning to adopt an optimal movement strategy, they haven’t yet moved beyond an analogy. We will describe how we aim to contribute to bridging this gap by evaluating, through a close collaboration between ecologists and computer scientists, whether RL approaches can be used as a reliable source for testing hypotheses regarding arctic fox movements. We will share preliminary results, obtained by fitting a stepselection function (SSF) to high-precision GPS fox tracking data, revealing the challenges of considering intra- and inter-specific relationships at a fine spatial scale with methods commonly used in spatial ecology. Indeed, while population-based models are well capable of highlighting their importance, it is much more difficult to do the same with an individual-centred approach. These results

The majority of recently developed and increasingly deployed in situ imaging sampling devices produce black-and-white images of zooplankton organisms.

Greyscale gradients often represent a significant source of variations within and among these images.

This objective information must, however, be interpreted very carefully by marine ecologists since it can reveal contrasted biological traits and functions; gradients in opacity are signatures of pigmented structures (e.g. gut content, gonads, and eggs) and camouflage strategies (e.g. transparency), for example. Here, we discuss how variations in a picture’s opacity inferred from underwater images of individual arctic copepods of the Calanus genus can be linked to colour variations. Then, from a metaanalysis based on almost 180 carotenoid quantification studies from marine and freshwater ecosystems, we try to understand how copepod colour varies at a global scale and how carotenoid pigmentation influences individual fitness (survival, growth, and reproduction). Finally, we reflect on the future use of colour in plankton imagery and its potential for monitoring the sustainability of the rapidly changing arctic and subarctic pelagic ecosystems.

La modélisation du mouvement du renard arctique à travers le prisme de l'apprentissage par renforcement 57

motivate the exploration of more complex methods to assess how the landscape of fear influences prey distribution in a dynamic Arctic, and we will describe how we plan to use RL to contribute to this effort. If successful, it could help shed light on how variations in predation risk impacts local northern ecosystems and provide the backbone to predict how vertebrate communities may be affected by environmental changes in the Arctic.

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presence of plants in the spaces—an important biophilic design principle.

AFFICHES / POSTERS

Typologies of intermediate spaces were studied in this research through literature review and practices.

Effective architectural parameters were then defined to develop parametric simulation studies to evaluate the energy and thermal performance of the hypothetical spaces. The results of the study will provide parametric design and simulation frameworks of biophilic intermediate spaces for Arctic residential buildings. The study will also characterize the optimized typology of biophilic intermediate spaces for Arctic residential buildings in terms of energy efficiency and thermal comfort.

Energy-efficient and productive Arctic housing through biophilic intermediate spaces Tarlan Abazari1, André Potvin1, Claude Demers1, Louis Gosselin2 1

Université Laval - Architecture, 2Université Laval – Génie mécanique This research aims at developing optimized biophilic intermediate spaces enabling indoor farming for Arctic residential buildings in order to improve energy efficiency and respond to occupants’ wellbeing requirements. A building survey and focus group discussion (FGD) with Indigenous and nonIndigenous people were conducted in Cambridge Bay, Nunavut (March 2020) to (1) better understand Arctic people’s needs and (2) highlight existing buildings’ deficiencies. Findings show that Arctic residential buildings have most often been built with negligible attention to outdoor nature and natural elements. Small windows and fenestrations are the main indicators of such building construction strategies, which aim at improving buildings’ energy efficiency and responding to Arctic climatic conditions. Arctic climates most often feature very low air temperatures, high wind speeds, extreme precipitations (in the form of snowstorms), and unconventional day/night cycles which could negatively affect people’s well-being. The climate also provides low vegetation, resulting in food security and nutrition crises for Arctic inhabitants.

The gut microbiome-endocannabinoid system as an integrator of extreme environmental influences on bioenergetics Pejman Abbasi Pashaki1, 2, 3, Tina Khalilzadeh1, 2, 3, Cristoforo Silvestri1, 2, 3 1

Université Laval - Médecine; 2Centre de recherche de l’Institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec; 3Sentinel North Partnership Research Chair on the Gut MicrobiomeEndocannabinoid System as an Integrator of Extreme Environmental Influences on Bioenergetics Environmental factors alter human physiology through two main factors: temperature (Tm) and photoperiod variance (Ppv). Tm directly increases the number of mitochondria and endocannabinoid components in white and brown adipose tissue.

However, Ppv appears to play a limited role in circadian rhythms and vitamin D levels. For instance, newborns from cold seasons are more prone to mental disorders such as autism and bipolar, likely due to infections, vitamin D levels, and epigenetic dysregulation. The endocannabinoid (eCB) system consists of enzymes and fatty acids with regulatory effects on namely from adipose and gut tissue/microbiome to brain and behaviour. The variability of the microbiome is not only related to diet, but may also be a response to photoperiod changes that could affect eCBs in adipose tissue and the brain. Therefore, the effect of light on adipose tissue and behaviour may be the result of interactions between the microbiome and eCBs.

Hypothetical biophilic intermediate spaces have the potential to respond to Arctic residential buildings’ energy efficiency issues by providing thermal buffers and in-between passive solar systems to protect against heat loss. The system could also improve buildings’ performance in terms of occupants’ well-being requirements. Intermediate spaces could provide occupants with safe and efficient connections with the Arctic outdoor environment. They could control and regulate sudden temperature step-changes during transitions from indoors to outdoors and protect people from thermal shock by enabling sequential thermal buffers. Such spaces could also be used as domestic greenhouses to provide occupants with indoor farming capabilities while incorporating the

The gut microbiome also acts through epigenetics.

Overall, it is increasingly believed that epigenetics 59

and metabolites with pleiotropic activity (such as αketoglutarate [αKG], glutamate, and 2-oxoglutarate [2- OG]) are involved in metabolic pathways and psychiatric disorders. At the outset, our study aims to investigate the interplay between cold- and lightperiod-induced changes in various in vivo, ex vivo, and in vitro models related to eCBs in the brain, adipose tissue, and gut, as well as changes in the gut microbiome and metabolic parameters and behaviour. Then we will extend the identified changes to mitochondrial activity in neurons, adipose tissue, and other metabolic tissues.

Subsequently, the project will continue by determining responsible metabolites for therapeutic purposes and characterizing potential causative epigenetic changes in the rodent model.

contenu du bécher est agité continuellement par un agitateur magnétique. Afin d’imiter les conditions retrouvées dans le colon humain, les paramètres de fermentation ont été fixés à une température de 37°C, un pH de 7 et une concentration de dioxygène dissous inférieure à 1 mg/L. Afin de démontrer la capacité du bioréacteur à cultiver des souches anaérobies strictes, la bactérie anaérobie stricte Bifidobacterium longum, naturellement présente dans l’intestin humain, a été inoculée dans le « gut-in-beaker » à pH, température et dioxygène dissous contrôlés. La croissance de B. longum a été suivie pendant 24 heures par mesure de densité optique à 600 nm. Sur cette période, une augmentation importante de la turbidité a été observée, se traduisant par une croissance importante de la bactérie, nous permettant de conclure sur l’aptitude de fermentation anaérobique du « gut-in-beaker ». Par la suite, afin de valider la capacité de notre système à produire un microbiote complexe, nous avons utilisé des fèces de souris comme inoculum de fermentation. Les fèces de souris C57Bl/6J présentent l’avantage de provenir d’individus dont la génétique, l’environnement et la diète sont contrôlés, ce qui limite la variabilité des souches bactériennes sélectionnées par la fermentation. La viabilité du microbiote intestinal murin complexe a été évaluée par PMA q-PCR et ARNr 16S. Ainsi, les fèces de souris C57BL/6J ont été utilisées avec succès pour la culture d’une communauté bactérienne complexe dans le « gut-inbeaker ».

Développement d’un bioréacteur simulant le colon humain pour l’étude du microbiote intestinal Anne-Laure Agrinier1, Pauline Navarro1, Geneviève Pilon1, Stan Kubow2, André Marette1 1

Centre de recherche de l’Institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec, 2McGill University - School of Human Nutrition Une altération du microbiote intestinal et de ses métabolites est impliquée dans un nombre grandissant de pathologies, notamment les maladies métaboliques; fortement prévalentes chez les populations autochtones du Nord canadien. Il est ainsi proposé qu’une modulation du microbiote intestinal à l’aide de biomolécules puisse impacter le développement de certains de ces désordres.

Notre système « gut-in-beaker » permettra l’étude de l’influence de molécules bioactives sur le microbiote intestinal humain et ses métabolites. La prochaine étape de validation du système sera d’inoculer un microbiote intestinal humain complexe afin d’en étudier la réactivité en fonction des molécules bioactives ajoutées.

L’objectif de ce projet est de développer un modèle in vitro appelé « gut-in-beaker » simulant le colon humain. Par un criblage rapide et peu coûteux, ce bioréacteur permettra d’étudier l’impact de molécules bioactives sur la modulation du microbiote intestinal, sur la production des métabolites et ultimement, permettra le développement de stratégies thérapeutiques pour contrer l’évolution des troubles métaboliques.

Exposure to perfluoroalkyl acids (PFAAs) from country foods, drinking water, and traditional activities among Inuit adults of Nunavik, Canada Amira Aker1,2, Pierre Ayotte1,2,3, Éric Gaudreau3, Élyse Caron-Beaudoin4, Amila De Silva5, Pierre Dumas3, Sophia Schreckenbach1,3, Mélanie Lemire1,2,6

Le « gut-in-beaker » est composé d’un bécher à double paroi de 400 mL. La température, la concentration de dioxygène dissous et le pH sont suivis et enregistrés. Le pH est automatiquement contrôlé par deux pompes ajoutant respectivement des solutions acides et basiques selon les besoins. Le

1

Université Laval – Centre de recherche du CHU de Québec, Axe santé des populations et pratiques 60

optimales en santé, 2Université Laval- Médecine sociale et préventive, 3Centre de toxicologie du Québec – INSPQ, 4University of Toronto Scarboroug – Health and Society, 5Environment and Climate Change Canada, 6Université Laval - Institut de biologie intégrative des systèmes

communities to provide evidence for actions aimed at reducing PFAA exposure in the Arctic and protect the exceptional quality of country foods in Nunavik.

Metagenome-assembled genomes from reindeer lichens

Background and Aim: Perfluoroalkyl acids (PFAAs) are water- and stain-resistant compounds to metabolic and environmental degradation, making them environmentally stable, mobile, and bioaccumulative. This leads to high concentrations in wildlife species that are essential to the cultural identity and subsistence of Arctic populations, including the Inuit. Our objective was to characterize the distribution and exposure determinants of PFAAs among Inuit adults of Nunavik.

Marta Alonso García1, Juan Carlos Villarreal A.1 1

Université Laval - Biologie

Lichens are symbiotic organisms composed of fungi (one or several species), green algae and/or cyanobacteria, and numerous bacteria. Lichens cover nearly 7% of the Earth’s surface and in eastern Canada, lichen woodlands occupy over 300,000 km2.

Reindeer lichens, from the genus Cladonia, are the main component of lichen woodlands and they play a crucial role in boreal forest ecology. They contain about 20% of the total lichen woodland biomass and can contribute up to 97% of ground cover. In addition, they represent the most important food source for reindeer and caribou in winter.

Methods: The study included 443 randomly selected Nunavik residents (Nunavimmiut) aged 18-80 years who participated in the Qanuilirpitaa? 2017 Nunavik Inuit Health Survey. Associations between plasma concentrations of nine PFAAs—determined by liquid chromatography-tandem mass spectrometry—and country food consumption, drinking water source (summer), and traditional activity participation (e.g. hunting, sewing, going on the land) were examined using multiple linear regression models.

While the interactions between the photobiont and mycobiont have been intensively studied, the characterization of microorganisms and their role in the lichen symbiosis is still in its infancy. In this project we aim to assess the abundance and diversity of the whole microbial community, including viruses, associated with reindeer lichen. To achieve this goal, we selected two species, Cladonia mitis and C. stellaris, from the southernmost lichen woodland in North America, the Parc National des Grands-Jardins. We extracted DNA from three lichen samples. We carried out library preparation and sequencing on an Illumina MiSeq platform. Raw reads were filtered and assembled using Trimmomatic and metaSPAdes, respectively. We used BlobTools2 to bin the assembled contigs and assign them to individual genomes, such as fungi, algae, bacteria, or viruses. To explore the viral diversity, we used DeepVirFinder and Vibrant.

Results: PFAA concentrations among Nunavimmiut were up to seven times higher than those in the Canadian general adult population. In adjusted models, consumption of marine mammals and game birds ≥1x/week were associated with increased concentrations of PFNA, PFDA, PFUnDA, PFHxS, and PFOS. PFDA, PFUnDA, and PFOS were additionally associated with fish consumption ≥1x/week. Of note, beluga mattaq consumption ≥1x/week was associated with a 40.0-43.6% increase in PFDA, PFUnDA, and PFOS (p-values<0.001).

The omega-3 to omega-6 polyunsaturated fatty acid ratio in red blood cell membranes, indicative of marine mammal and fish consumption, was linearly associated with all congeners, especially PFNA (RR 2.65, 95% CI: 2.23-3.14), PFDA (RR 4.15, 95% CI: 3.30-5.23), PFUnDA (RR 3.98, 95% CI: 3.21-4.92), and PFOS (RR 3.26, 95% CI: 2.68-3.97), when contrasting the fourth versus the first quartile of the omega-3/omega-6 ratio. There were no associations between PFAAs and water sources or traditional activity participation.

Our preliminary results show that the metagenomeassembled genomes (MAGs) from these species are dominated by Proteobacteria (ca. 4,300,000 contigs), followed by Acidobacteria (ca. 864,000 contigs) and Ascomycota (ca. 196,000 contigs). Members of the phyla Actinobacteria, Chlorophyta, Chordata, Planctomycetes, and Verrucomicrobia were also found in the MAGs. The analysis of genome completeness revealed that more than 93% of

Conclusions: The results highlight the importance of characterizing PFAA exposure sources in Arctic 61

Ascomycota genes were found in our samples.

However, the assessment of completeness for Prokaryotas varied significantly among lichen samples. In the MAG of C. mitis, 37% and 15% of Proteobacteria and Acidobacteria were completed, whereas in C. stellaris-1 the percentages were 56% and 35%, respectively. Cladonia stellaris-2 had the highest percentage of completeness, with 84% and 59% of Proteobacteria and Acidobacteria genes found in the MAG, respectively. Regarding the characterization of viruses, we displayed a surprisingly low abundance and diversity of viruses in reindeer lichens. Using DeepVirFinder, we identified fewer than 10 viral contigs, and fewer than 20 using Vibrant. Three potential auxiliary metabolic genes (AMGs) were found, one in C. mitis and two in C. stellaris-2.

BC production by addressing these challenges directly at their source.

So far, we have identified a suitable plasmid backbone as well as multiple selection markers and their resistance cassettes, and built a synthetic CRISPR-Cas9 gene codon-optimized for use in Komagataeibacter. Moreover, we measured the phenotypic instability of cellulose production in three Komagataeibacter strains and began trials for optimization of the growth medium to maximize biocellulose production.

Additionally, we produced a library of cellulosenonproducing mutants of Komagataeibacter rhaeticus iGEM, and deciphered one of the mechanisms responsible for the inactivation of the genes responsible for BC production. We showed that this mechanism is based on transposable elements.

Our study is the first description of reindeer lichen hologenomes, and it will document virus diversity in northern lichens for the first time.

We expect this work will provide a roadmap for further experimentation and ultimately make production of bacterial cellulose more viable from an economic standpoint. Moreover, with the genome-editing tools developed in this study, we believe it will be possible to manipulate cellulose housekeeping genes in order to tailor design bacterial celluloses with physicochemical properties adapted for different applications, such as membrane filtration.

Komagataeibacter species: interesting producers of bacterial cellulose yet constrained by transposable elements Bruno Arcand1, Ahmad Saleh1, Younès Messaddeq2, Julie Fréchette2 1

Université Laval - Biochimie, microbiologie et bioinformatique; 2Université Laval - Physique, de génie physique et optique

This endeavour is financed by a grant from Sentinel North, and is part of a collaboration between the Center for Optics, Photonics and Lasers (COPL) and the Institute of Integrative Biology and Systems (IBIS) at Université Laval.

Cellulose harvested from plants is the most common polymer of biological origin, and we already use it extensively as it is an important component of wood, cotton, paper, and other materials. However, bacterial cellulose, or BC, exhibits unique properties that make it especially suited for a plethora of applications, such as water filtration, high-quality bandages, and optoelectronics. BC is produced at the air/medium interface of liquid cultures of some bacteria belonging to the Acetobacteraceae family, mostly of the Komagataeibacter genus, and are easily harvested and processed.

Quantification de la sélénonéine dans le benthos au Nunavik et dans l’est de l’Arctique Ariane Barrette1, Philippe Archambault1, Jean-Éric Tremblay1 1

Université Laval - Biologie

L’alimentation par la nourriture traditionnelle locale est un moyen important de contrer l’insécurité et la santé alimentaire au Nunavik, cependant celle-ci est composée de plusieurs organismes de haut niveau dans la chaîne trophique ayant tendance à accumuler des contaminants tel le méthyl mercure. La sélénonéine a montré des effets positifs sur la

However, production of bacterial cellulose at an industrial scale faces significant challenges, such as low yields and instability of cellulose production in culture, which translate to high production costs.

This project aims to build a toolkit for the genetic engineering of cellulose-producing bacteria and use it to produce an optimized strain for industrial-scale 62

déméthylation du méthyl mercure et pourrait être associée à sa détoxification, la consommation du béluga mattaaq serait la meilleure source de cet élément chez les Inuits du Nunavik. La sélénonéine ne peut cependant être synthétisée par des animaux comme elle est produite uniquement par certains types de bactéries, il reste donc à se demander d’où les organismes acquièrent cette molécule dans le réseau alimentaire. La littérature porte à croire que le milieu benthique en serait riche et que les organismes tel le béluga, en s’y alimentant ou en s’y frottant lors de leur mue annuelle, pourrait l’acquérir dans cet environnement. L’objectif du projet est de quantifier la sélénonéine dans le réseau alimentaire benthique au Nunavik en comparant les concentrations de sélénonéine d’organismes benthiques, de macroalgues et du sédiment, et ce, à différents sites d’études dans le nord-est de l’Arctique canadien. Selon la manière dont la sélénonéine est acquise par les organismes, par alimentation ou par frottement, les organismes benthiques ou le sédiment devraient avoir des niveaux de sélénonéine plus importants selon l’hypothèse dominante. Les échantillons ont été récoltés à bord du navire de recherche CCGS Amundsen à l’aide de chaluts benthiques et de carottier à boîtes, ainsi qu’à la main sur les zones côtières en collaboration avec les communautés locales. Identifier la source de la sélénonéine et sa manière d’acquisition dans le réseau alimentaire arctique pourrait aider à la protection contre les effets néfastes du MeHg et à consolider l’importance des pratiques de récoltes traditionnelles.

have a profound impact on biological circadian rhythms. In recent years, the traditional Inuit diet has gradually westernized, potentially causing circadian disturbances. Owing to the widespread shift in light and temperature conditions, we hypothesize that northern Canadians adopting the Western diet may have lost the dietary cues enabling the synchronization of bodily metabolism to seasonal and environmental fluctuations. This, in turn, may have engendered mismatches between the central and peripheral circadian clocks, leading to an increase in the incidence of metabolic disorders.

Therefore, a better understanding of the complex interactions between photoperiod, cold, and diet on cardiometabolic and neurometabolic health using transdisciplinary approaches is needed.

OBJECTIVE: This project aims to 1) understand the impact of the combination of the Western diet and the seasonal fluctuations of the Arctic on the neurometabolic circuits involved in energy homeostasis; and 2) determine whether proanthocyanidins (PACs) derived from berries can improve metabolic health through their chronobiotic properties. We hypothesize that PACs can restore an altered metabolic profile by resynchronizing circadian rhythms. METHODS: We developed novel experimental Arctic models based on the Arctic’s extreme variations in temperature and photoperiod across the year. In a first cohort, melatonin-proficient mice were fed a Western diet for 8 weeks. They were then maintained at either 30 °C or 10 °C for 4 weeks. During that period, PACs from berries were administered daily (0.2 mg/g) through gavage in order to determine the impact of consuming these chronobiotics on energy balance in the context of extreme seasonal variations. Metabolic organs were collected in order to investigate if PACs can re-synchronize the central and peripheral clocks. RESULTS: Our preliminary data using an initial experimental Arctic model confirm that cold exposure causes body weight loss, likely due to an increase in energy expenditure.

Daily administrations of PACs tend to lower body weight further in cold-exposed animals, although significance was not reached. Analyses of metabolic organs will confirm whether PACs synergize with the temperature to affect glucose and lipid homeostasis. Additional cohorts will be challenged with different photoperiod, diet, and temperature paradigms to determine the synergy between components of the Arctic environment and chronobiotics. CONCLUSION: Polyphenol-rich fruits were shown to counteract the metabolic alterations related to obesity by restoring the

Interactions between Nordic Environment and Chronobiotics (IBNEC): Impact on Cardiometabolic and Neurometabolic health Sarra Beji1, 2, Mathilde Mouchiroud1, Olivier Barbier2, 3, Yves Desjardins4, 5, Mathieu Laplante1, 6, André Marette1, 6, Frédéric Picard1, 2, Denis Richard1, 6 , Andréanne Michaud1, 4, 5, Alexandre Caron1, 2 1

Institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec; 2Université Laval Pharmacie; 3Centre de recherche du CHU de Québec; 4Université Laval - Institut sur la nutrition et les aliments fonctionnels; 5Université Laval Sciences de l’agriculture et de l’alimentation; 6 Université Laval - Médecine ABSTRACT: The Arctic and sub-Arctic zones are characterized by extreme seasonal variations that 63

biological rhythm de-synchrony induced by obesogenic behaviours. Our experimental Arctic models will allow us to determine if berry-derived PACs exert beneficial effects on metabolism through a synchronizing action on metabolic clocks.

Wireless neuro-optoelectronic platform for the development of efficient treatment against mood disorders Guillaume Bilodeau1, Gabriel Gagnon-Turcotte1, Benoit Gosselin1

Our Water, Our Life. Pilot project of real-time level measurements of residential water tanks in Nunavik

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Université Laval - Génie électrique et informatique

This presentation is about the design and use of a wireless electro-optic platform to perform simultaneous multimodal electrophysiological recordings and optogenetic stimulation in freely moving rodents. The developed system can capture neural action potential (AP), local field potential (LFP), and electromyography (EMG) signals with up to 32 channels in parallel while providing four optical stimulation channels. This work was done as part of a project funded by the Sentinel North Technology Maturation Fund. The platform is using commercial off-the-shelf components (COTS) and a low-power digital field-programmable gate array (FPGA) to perform digital signal processing to digitally separate the AP, LFP, and EMG in real time while performing signal detection and compression in order to mitigate wireless bandwidth and power consumption limitations. The different signal modalities collected on the 32 channels are time-multiplexed into a single data stream to decrease power consumption and optimize resource utilization. Digital filtering, signal detection, and wavelet data compression are used inside the platform to separate the different electrophysiological signal modalities, namely the local field potentials (1–500 Hz), EMG (30–500 Hz), and action potentials (300–5,000 Hz), and perform data reduction before transmitting the data.

The platform achieves a measured data reduction ratio of 7.77 (for a firing rate of 50 AP/second) and weighs 4.7 g with a 100 mAh battery, an on/off switch, and a protective plastic enclosure. To validate the performance of the platform, we measured distinct electrophysiology signals and performed optogenetic stimulation in vivo in freely moving rodents. We recorded AP and LFP signals with the platform using a 16-microelectrode array implanted in the primary motor cortex of a Long Evans rat, both in anaesthetized and freely moving conditions. EMG responses to optogenetic Channelrhodopsin-2 induced activation of the motor cortex via optical fibre were also recorded in freely moving rodents.

Ariane Benoît1, Benjamin Bouchard2, Sébastien Jerczynski3, Biljana Narancic4, Antoine Rousseau3, Elahe Parham3 1

Département de médecine sociale et préventive (FMed), Université Laval; 2Département de génie civil et de génie des eaux (FSG), Université Laval; 3 Département de physique, génie physique et d’optique (FSG), Université Laval; 4Département de géographie (FFGG), Université Laval In Nunavik, all villages, except for KuujjuarapikWhapmagoostui, rely on closed residential water tank networks and tanker services for drinking water distribution and wastewater collection. Northern communities are at risk of water shortages, as the reliability of the distribution and collection services is precarious. One way to prevent water shortages is by applying real-time water tank level indicators inside houses. As fellows of Sentinel North’s Laboratoires nordiques interdisciplinaires, we propose to develop a system that can provide Northerners with real-time water tank level readings and to implement a prototype of this system in Kuujjuaq. We are a qualified multidisciplinary group that combines expertise in geography, anthropology, physics, and water engineering. Firstly, we plan to interview members of the community to better understand their needs based on their water consumption. Secondly, based on these findings, we will develop a hydrostatic pressure system adapted to their needs, thus providing a real-time water level indicator from system measurements. The system will give households enough time to signal for tanker services before experiencing water shortages or wastewater overflow. Finally, we aim to send two team members to Kuujjuaq in the spring of 2022 to install a system prototype and to carry out knowledge-based community outreach. Community council members and elders will be involved in every step of the project through various communication exercises in all three languages (English, French, and Inuktitut).

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Système automatisé de capteurs à fibre optique multicoeur

précis de la tension sur la fibre et de sa vitesse de déroulement, l’imagerie active du cœur de la fibre ainsi que la rotation contrôlée de la fibre pour réaliser l’inscription dans plusieurs cœurs d’une fibre multicœurs. Il sera ainsi possible à terme d’augmenter la productivité de fabrication des capteurs distribués et d’en réduire le coût de fabrication et la fiabilité. Ceci permettra de caractériser à grande échelle les profils de température et les déformations des sols causées par le gel et dégel du pergélisol.

Guillaume Bilodeau1, Martin Bernier1, François Trépanier2 1

Université Laval - Physique, génie physique et optique, 2TeraXion Des changements importants dans les écosystèmes et infrastructures nordiques sont observés depuis quelques décennies. Ceux-ci sont majoritairement causés par la dégradation des sols pergélisolés qui s’accélère chaque année. Ce dégel progressif du pergélisol est à l’origine d’affaissement du sol qui affecte la performance et la durée de vie utile d’infrastructures nordiques comme les routes et les habitations, en plus d’affecter les écosystèmes nordiques.

Hybride multicore fiber for distributed curvature sensing Tommy Boilard1, Guillaume Bilodeau1, Steeve Morency1, Younès Messaddeq1, Richard Fortier2, François Trépanier3, Martin Bernier1

Actuellement, les appareils utilisés pour mesurer la dégradation du pergélisol manquent de précision et ne permettent pas de mesurer les déformations observées de façon fiable. Il serait possible d’améliorer les mesures de distribution spatiale des affaissements de terrain à l’aide de capteurs distribués à fibre optique multicœurs. Grâce aux réseaux de Bragg (FBG), ces capteurs peuvent détecter des étirements et des courbures très faibles et localisés. Leur déploiement sur des kilomètres à la surface du sol permettrait de quantifier ces phénomènes à grande échelle. Malheureusement, les techniques d’inscription de FBGs utilisées par l’industrie sont coûteuses en raison de l’utilisation d’un laser ultraviolet (UV). En effet, lors de la photoinscription, la gaine doit être retirée en raison de son opacité à l’UV. Ceci augmente le temps de production, la complexité de l’inscription ainsi que le coût de façon exponentielle avec le nombre de points de mesure à inscrire le long de la fibre. De plus, le retrait du revêtement fragilise considérablement la fibre, ce qui n’est pas favorable pour une application dans un environnement hostile.

Or, la technique utilisée dans les laboratoires du Centre d’optique, photonique et laser depuis quelques années est beaucoup plus robuste. Le laser femtoseconde à 800 nm permet d’inscrire des FBGs au travers du revêtement sans endommager la fibre.

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Université Laval - Physique, 2Université Laval Géologie, 3Teraxion Dans les régions nordiques, où l’effet du réchauffement climatique est le plus important, le pergélisol se dégrade avec des impacts négatifs sur les écosystèmes et les infrastructures, comme le témoigne l’affaissement observé le long de la route d’accès à l’aéroport d’Umiujaq, au Nunavik [1]. Il y a malgré tout des impacts positifs, et parfois inattendus, du dégel du pergélisol, comme la recharge des aquifères en profondeur, qui peuvent être utilisés comme sources d’eau potable par les communautés inuites [2]. Cependant, les processus physiques liés à la dégradation du pergélisol et à la recharge des aquifères ne sont pas encore bien compris, car les observations sur le terrain sont difficiles puisque ces processus physiques se produisent en profondeur dans le sol. Le développement de nouveaux capteurs miniatures et distribués pourrait présenter des avantages pour leur compréhension.

Les capteurs à base de réseaux de Bragg (FBG) inscrits dans une fibre optique multicœur présentent un bon potentiel pour répondre aux besoins de caractérisation et de suivi de différents processus physiques dans le Nord. En effet, grâce à leur petite taille, leur résistance aux environnements extrêmes et leur capacité à mesurer avec précision de nombreux paramètres physiques tels que l’étirement, la température et la courbure à des positions spécifiques le long d’une fibre optique sur de très grandes distances à l’échelle du kilomètre, les

Dans le cadre d’un projet de maturation technologique appuyée par TeraXion, un montage d’inscription automatisé de capteurs distribués utilisant cette technique est en cours de développement. Ce montage comprend plusieurs systèmes qui permettent notamment un contrôle 65

capteurs à base de FBGs sont une solution innovante pour des applications dans le Nord. Cependant, d’une part, pour surmonter les défis techniques liés à l’inscription de FBGs distribués dans une fibre optique multicœur et, d’autre part, pour augmenter leur sensibilité, une technique d’assemblage a été récemment développée et permet la fabrication de capteurs de courbure distribués de hautes sensibilités. Cette technique consiste à assembler dans une préforme en polycarbonate trois fibres optiques standards dans lesquelles des FBGs ont été préalablement inscrits, en étirant la préforme sur une tour à fibre du COPL [3]. La fabrication et la caractérisation d’une fibre hybride multicœur de 750 µm de diamètre avec une « gaine » en polycarbonate et des « cœurs » en silice seront détaillées lors de la présentation. Les capteurs FBGs qui ont été inscrits dans la fibre optique multicœur possèdent une sensibilité 7 fois supérieure aux capteurs basés sur des fibres multicœurs standards avec l’avantage d’une inscription plus facile et d’une conception finale beaucoup plus flexible.

trophique. Malgré sa grande importance, ce phénomène demeure encore aujourd’hui mal compris. Pour expliquer les cycles, une hypothèse prédomine et celle-ci suggère que les interactions entre les lemmings et leurs nombreux prédateurs aviaires et terrestres sont un facteur important tant pour la périodicité des fluctuations que leurs amplitudes. Bien que l’impact des prédateurs ait été confirmé par plusieurs études récentes, nous comprenons encore mal comment la prédation peut induire un cycle multiannuel chez une espèce dont les populations ont un potentiel de croissance très rapide (espèce r).

Dans un contexte d’interactions prédateur-proies, la vulnérabilité à la prédation des différentes catégories d’individus peut avoir des répercussions importantes sur la dynamique populationnelle des proies. Il devient donc crucial de comprendre comment les mâles et les femelles lemmings s’exposent différemment à la prédation.

Pour répondre à ce problème, Dr Dominique Fauteux et Pr Pierre Legagneux, en collaboration avec la Plateforme technologique de développement d’instruments de Sentinelle Nord, ont conçu et fabriqué des colliers photosensibles ultralégers pouvant être équipés sur de petits rongeurs. En enregistrant l’intensité lumineuse pendant les étés arctiques où il fait toujours jour, ils mesurent le temps passé à l’intérieur et à l’extérieur du terrier pour chaque lemming équipé. Ces données nous permettront de déterminer si les comportements territoriaux et de reproduction qui diffèrent entre les sexes mènent les mâles à être plus exposés à la prédation (c.-à-d. hors terrier) que les femelles.

Grâce aux campagnes de terrain de l’été 2021, nous avons obtenu un premier aperçu de cet aspect de la vie des lemmings.

[1] R. Fortier, A.-M. LeBlanc, et W. Yu, “Impacts of permafrost degradation on a road embankment at Umiujaq in Nunavik (Quebec), Canada”. Canadian Geotechnical Journal 48(5), 720-740 (2011).

[2] J.-M. Lemieux, R. Fortier, M.-C. Talbot-Poulin, J. Molson, R. Therrien, M. Ouellet, D. Banville, M. Cochand, et R. Murray, “Groundwater occurrence in cold environments: examples from Nunavik, Canada”. Hydrogeology Journal 24(6), 1497–1513 (2016).

[3] T. Boilard, G. Bilodeau, S. Morency, Y. Messaddeq, R. Fortier, F. Trépanier, et M. Bernier, “Curvature sensing using a hybrid polycarbonatesilica multicore fiber,” Optics Express 28(26), 39387-39399 (2020).

The secret lives of lemmings unveiled by an ultralight technology

Les implications de la barrière hématoencéphalique et du noyau accumbens dans la dépression post-AVC

David Bolduc1, Dominique Fauteux2, Pierre Legagneux1

Jonathan Bouchard1, 2, Katarzyna A. Dudek1, 2, Manon Lebel2, Caroline Ménard1, 2

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Université Laval - Biologie, 2Musée Canadien de la Nature

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Dans l’Arctique, nombre d’espèces dépendent en partie ou totalement des fluctuations d’abondance des lemmings, un rongeur central au réseau

L’accident vasculaire cérébral (AVC) constitue la première cause de handicap acquis. De plus, la prévalence des AVC est plus grande dans la

Université Laval - Psychiatrie et neurosciences, Centre de recherche CERVO

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population inuite comparativement à la population canadienne générale. Environ 33% des gens développent une dépression post-AVC. La dépression post-AVC possède des causes complexes telles que des facteurs psychosociaux et biologiques, incluant les dommages cérébraux, lesquels demeurent mal compris dans la pathophysiologie de ce trouble de l’humeur.

chez les souris ayant reçu l’injection d’endotheline-1 témoignant d’un dommage ischémique du tissu cérébral. Des tests comportementaux seront effectués sous peu afin de déterminer si un AVC dans le NAc est suffisant pour développer des symptômes dépressifs.

Mon projet contribuera à l’acquisition de connaissances fondamentales concernant la dépression post-AVC, une condition clinique méconnue. Une forte proportion de patients dépressifs répond peu ou pas aux traitements actuels, d’où l’importance d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques prometteuses.

Plusieurs études montrent que le dommage ischémique dû à un AVC altère fortement la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique (BHE). Cette barrière protège le cerveau en permettant le passage des nutriments et en bloquant celui des agents pathogènes. De plus, nous avons récemment montré que l’apparition de symptômes dépressifs à la suite d’un stress chronique est accompagnée de l’altération de l’étanchéité de la BHE dans le noyau accumbens (NAc), une région du cerveau impliquée dans la régulation des émotions.

Variation du microbiome des moules bleues (Mytilus sp.) à petites échelles temporelle et spatiale et sous l’influence de stresseurs multiples Jérémie Boucher-Fontaine1, Philippe Archambault1, Yves St-Pierre2

Ceci nous amène à soulever l’hypothèse qu’à la suite d’un AVC dans le NAc, l’augmentation accrue de la perméabilité de la BHE qui s’en suit pourrait jouer un rôle clé dans l’apparition de la dépression postAVC. Les buts de mon projet de recherche sont donc d’évaluer si un AVC induit dans le NAc peut 1) provoquer l’apparition de symptômes dépressifs et 2) caractériser les changements morphologiques et moléculaires qui lui sont associés.

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Université Laval - Biologie, 2INRS ArmandFrappier Les analyses de microbiome représentent une voie d’avenir dans l’évaluation d’impacts environnementaux, à plus forte raison lors de l’utilisation d’espèces sentinelles comme la moule bleue (Mytilus sp.). En effet, le microbiome témoigne la santé de l'hôte et peut être utilisé comme biomarqueur. Son étude permet également de détecter des bactéries d’intérêt spécifique relâchées dans le milieu, telles que des agents pathogènes.

Dans ce but, le microbiome circulant de moules bleues de la moulière de Pointe-Mitis (Gaspésie) a été échantillonné afin d’en caractériser l’hétérogénéité spatiale et temporelle à petite échelle et d’évaluer l’impact de stresseurs multiples sur le microbiome. Pour ce faire, des parcelles artificielles de moules ont été exposées à différentes combinaisons de stress thermique et d’enrichissement en nutriments et ont été échantillonnées à trois moments de l’été 2021. De plus, des moules de différents secteurs de la moulière ont été échantillonnées en 2020.

L’échantillonnage consiste en des biopsies liquides de l’hémolymphe du muscle abducteur préservées sur des cartes FTA, technologie idéale en milieu éloigné. Le microbiome circulant a ensuite été caractérisé par méta taxonomie par l’ADN de l’ARNr 16S (V3-V4).

L’induction d’AVC dans le NAc chez la souris est réalisée par l’injection d’endothéline-1, un puissant vasoconstricteur, lors de chirurgies stéréotaxiques.

D’abord, j’ai optimisé le modèle d’induction d’AVC. Le dommage ischémique a été évalué à différents temps suivant l’injection par la coloration crésyl violet permettant d’évaluer la progression du dommage cérébral. Mes résultats suggèrent que l’intégrité du tissu cérébral et de la BHE est fortement altérée entre un jour et deux semaines post-AVC. De plus, le volume du dommage est maximal à un jour et diminue progressivement jusqu’à deux semaines.

Au niveau de l’expression des gènes, la technique de PCR quantitatif en temps réel montre que plusieurs gènes importants de la BHE ont une expression très différente chez le groupe des souris ayant reçu de l’endothéline-1 comparativement au groupe des souris ayant subi une chirurgie placebo. Au niveau protéique, les techniques d’immunohistochimie montrent une grande expression des microglies et des astrocytes dans l’hémisphère atteint, ainsi qu’une diminution de l’expression des neurones 67

transparent nouvellement colonisé sera exposé à la lumière bleue, ce qui permettra l’activation du système qui provoquera à son tour la mort cellulaire de la bactérie. Les changements dans la colonisation seront observables par la fluorescence de mCherry dans les bactéries. Les bactéries pourront ensuite être dénombrées après homogénéisation des poissons.

Ces deux méthodes seront nécessaires pour déterminer l’efficacité du système CRISPR-dCas9 photoactivable dans le poisson-zèbre.

Conception of a photoactivatable CRISPR-dCas9 system to modulate zebrafish's gut microbiota Christina Boudreau1, Paul De Koninck1, Marie-Eve Paquet1, Gabriel Byatt1 1

Université Laval - Biochimie, microbiologie et bioinformatique Ce projet s’inscrit à l’interface des quatre piliers de l'initiative Sentinelle Nord, la lumière, la santé mentale, le microbiome et le Nord. Les perturbations importantes du Nord affectent tous les écosystèmes.

La population locale subit des transformations dans son mode de vie et son alimentation, qui ont des influences sur la santé. Nous explorons la relation entre l’exposome et la santé physiologique, en passant par le microbiote intestinal, à l’aide d’un modèle expérimental en laboratoire, le Danio rerio (poisson-zèbre).

Cet outil permettra dans un poisson-zèbre de mimer les conséquences de paramètres externes sur l’intestin, c’est-à-dire un changement dans les populations microbiennes qui s’y retrouvent. Nous souhaitons par la suite exploiter cette approche pour établir des liens entre le débalancement du microbiote intestinal et le développement du cerveau, à l’aide de méthodes de biophotonique, en collaboration avec nos collègues du projet SN.

Afin d’étudier les effets du microbiote intestinal sur la santé de son hôte, nous développons des outils moléculaires pour contrôler de façon précise, rapide et efficace, par la lumière, le microbiote intestinal dans des larves de poisson-zèbre. Nous avons développé un outil CRISPR-dCas9 photoactivable (PA-CRISPR-dCas9) permettant de contrôler les populations microbiennes de l’intestin. Ce système est composé de la nucléase Cas9 catalytiquement inactive, appelée « dead » Cas9 (dCas9), d’un ARN guide et d’un domaine AsLOV2 sensible à la lumière bleue. Cette combinaison permet d’empêcher la transcription d’un gène important pour la survie d’Escherichia coli, l’ARN polymérase, provoquant ainsi la mort cellulaire de la bactérie. Le couplage au domaine AsLOV2 permet au système d’être activé par la lumière. Les résultats préliminaires montrent un effet du système PACRISPR-dCas9 in vitro après avoir exposé à la lumière bleue la bactérie Escherichia coli transformée avec celui-ci. Les résultats obtenus à la suite de cette expérience montrent une diminution claire de la croissance bactérienne dans la culture si on la compare à différentes cultures contrôles. Cette expérience montre que l’outil est efficace pour induire la mort cellulaire d’E. coli, ce qui permet son utilisation dans le poisson-zèbre.

Impact des conditions environnementales sur la qualité de l’eau d'une rivière en région froide : preuve de concept pour application au Nord du Québec Benoit Brault1 1

Université Laval - Génie des eaux

Au Québec, la qualité de l’eau potable sortant des usines de production d’eau potable doit respecter des normes en tout temps. Il faut que le système mis en place soit capable de traiter l’eau brute même lors de variations rapides de la qualité de l’eau causées par le changement des conditions environnementales.

Ainsi, pour optimiser le processus de traitement, il est important d’avoir une idée des concentrations en polluants qui peuvent se trouver dans la source d’eau. Il existe plusieurs approches pour tenter de quantifier ces concentrations dans les milieux hydriques sur une base annuelle : approche statistique, modélisation, etc. Notre étude se base sur une approche événementielle pour essayer de développer un système de prédiction/modélisation de la qualité de l’eau d’une rivière du sud de Québec en fonction des conditions environnementales. Pour ce faire, nous avons deux objectifs spécifiques. Le premier est de caractériser la qualité de l’eau de la Beaurivage à l’aide de mesures in situ en continu et d’identifier le type de conditions environnementales (événement de pluie, fonte de neige, etc.) ainsi que la période de l’année associée à une mauvaise

La prochaine étape consiste à coloniser l’intestin du poisson-zèbre avec la souche d’Escherichia coli MG1655 co-transformée avec les plasmides mCherry et PA-CRISPR-dCas9. Le poisson 68

qualité de l’eau. Le deuxième objectif spécifique est de développer un modèle statistique permettant de prédire la qualité de l’eau en fonction des variables environnementales jugées importantes. L’étude de cas est la rivière Beaurivage, tributaire de la rivière Chaudière (rive sud du Fleuve Saint-Laurent). Le bassin versant de la rivière Beaurivage est d’environ 709 m2 et la rivière a un débit moyen annuel de 15 m3/s. Puisque la pandémie nous a empêchés d’effectuer nos recherches dans un environnement nordique, cette étude est en fait une preuve de concept qui pourra être par la suite appliqué dans le nord du Québec, notamment au Nunavik.

study is to test various colonization conditions and elaborate a reproducible protocol allowing the colonization of the zebrafish’s gut from 2 to 9 days post fertilization. We mainly used a humanized strain of E. coli as well as Vibrio cholorae, Aeromonas veronii, and Pseudomonas aeruginosa.

In order to monitor gut colonization of the larvae, we transformed the bacteria with fluorescent proteins and tested protocols for single- or multiplecoloured populations. The extent of colonization was measured with two methods: fluorescence microscopy of the larvae guts and plating of the gut content extracted from homogenized larvae. More than 15 fish per condition were imaged and homogenized. We tested several conditions, including the addition of Tetrahymena thermophila as a potential facilitating vector for colonization, the timing of exposure to bacteria, and the density of fish. Our results suggest that exposure of the larvae to bacteria was more efficient immediately prior to hatching, that co-incubation of Tetrahymena with bacteria strongly favoured gut colonization, and that a density of 1 larva/mL provides optimal colonization. We found that fluorescent bacteria could be observed in the fish gut over a week after the removal of bacteria from the water, suggesting that the gut was stably colonized. We aim to extend the characterization of the gut with additional strains of bacteria, particularly native ones, as well as to investigate the molecular features that control colonization. Our experiments should provide useful protocols to the zebrafish community for studying zebrafish larvae gut colonization and its impact on the host physiology.

Pour obtenir des données environnementales, nous avons installé deux stations météorologiques dans le bassin versant de la Beaurivage. Pour avoir une meilleure idée des conditions environnementales sur le territoire, nous faisons aussi appel aux données des stations météorologiques du MELCC se trouvant à l’intérieur et aux alentours du bassin versant. Pour obtenir des données de la qualité de l’eau, nous avons installé deux sondes multi paramètres dans la rivière. Ces instruments collectent des données en continu. Pour compléter les données issues des sondes, des analyses en laboratoires sont effectuées pour mesurer des paramètres dont l’information ne peut pas être collectée en continu par les sondes. Les tests en laboratoire sont effectués seulement lors d’événements spécifiques comme les débâcles du printemps et les pluies abondantes. La présentation fournira un aperçu du protocole d’échantillonnage et présentera les résultats préliminaires du projet.

Long term bacterial colonization of the gut of axenic zebrafish larvae

La recherche terrain en eau potable au Nunavik en temps de COVID

Gabriel Byatt1, 2, Cédric Goffard1, 2, Jeffrey Cornuault1, 3, Mado Lemieux1, 2, Paul De Koninck1, 2, Marie-Ève Paquet1, 2, Sylvain Moineau1, 3

Alexandra Cassivi1, 2, Cristian Garcia1, Anne Carabin3, Manuel Rodriguez1, Caetano Dorea3, Stephanie Guilherme2

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Université Laval - Biochimie, microbiologie et bioinformatique; 2Centre de recherche CERVO; 3Centre de référence pour virus bactériens Félix d’Hérelle

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Université Laval - Chaire de recherche en eau potable, 2University of Ottawa, 3University of Victoria

To study the role of the gut microbiota on the development of the brain using the zebrafish as a model, it is possible to raise axenic larvae (following removal of bacteria from the egg surface) and to colonize their guts with selected bacteria. Different colonization protocols have been developed, but as the model is gaining ground, a need for standardization has emerged. The objective of this

Entreprendre un projet de recherche terrain au Nord demande beaucoup de consultation avec les communautés, de préparation et, surtout, une grande capacité d’adaptation. Qui plus est, l’avènement de circonstances extrinsèques peut faciliter ou limiter le déroulement d’un projet. Malgré les obstacles de la pandémie de COVID-19, notre équipe de recherche 69

a mené une importante campagne de collecte de données terrain à Kangiqsualujjuaq, Nunavik en août et en septembre 2021. Nos activités de recherche portent sur l’approvisionnement en eau potable, incluant le traitement et la distribution de l’eau de la source au robinet, dans les communautés en région arctique, majoritairement desservies par camionciterne à partir de sources de surface. Diverses approches et méthodes ont été utilisées pour caractériser l’ensemble du processus d’approvisionnement, p. ex., analyse de la qualité microbiologique et chimique de l’eau, observations et suivi auprès des opérateurs de l’usine de traitement des eaux et de camions-citernes, analyse des réservoirs d’eau potable (domestiques et publics) et enquêtes auprès des ménages. Un aperçu du projet de recherche (à partir de sa planification jusqu’à son exécution), de l’importance de la consultation et de l'implication de la communauté et des mesures d’atténuations et d’adaptation seront présentés, tout en abordant les limitations associées aux différentes méthodes utilisées. Les défis scientifiques et logistiques relevés ainsi que les leçons apprises seront également discutées.

On land, about 78 landforms, including a tongueshaped terminal moraine (6800 cal BP) as well as prominent raised delta fans and lake terraces deposited under a regressive base level (glacioisostatic rebound driving relative sea-level fall), have been identified and mapped from highresolution aerial imagery provided by ArcGISTM. Density analyses of altitudes extracted from ArcticDEM DSM products show that delta and terrace fronts share common altitudes at ca. 80, 69, 55, 44, 30, 18, 14, and 9 MASL. With a moraine ridge reaching 66 m (mean altitude of 58 m) incised by the outlet river, it is likely that Strathcona Lake— presently standing at 3 MASL—experienced several outburst floods in the past, forcing shoreline retreat, fluvial incision, and lake terracing. In the lake, multibeam bathymetry allowed for the documentation of a steep delta with cyclic-step features in front of the Taggart River, while smaller rivers draining unglaciated terrains seem to play a significant role in sediment transport by forming delta lobes and small canyons. Acoustic stratigraphy shows up to 6 m of laminated sediments, but fails to image underlying deposits. The analysis and dating of short cores collected from laminated sediments suggest a seasonal pattern with centimetre-thick silt/clay laminae (varves) reflecting the Taggart sediment supplies in most parts of the basin.

Although invisible on the acoustic stratigraphy record, a second sediment facies can be evidenced in cores far from the main tributary, but close to secondary active deltas. It is highlighted by changes in colour, grain size, and geochemical proxy, reflecting the local contribution of smaller rivers flowing over unglaciated terrains and gravitational processes. Together, these data show the spatial distribution of modern sedimentary processes and provide a necessary geomorphological framework for considering paleoclimate reconstructions in this region.

Geomorphic evolution of Strathcona Lake, Canadian High Arctic, from glacial environments to modern sedimentary processes Léo Chassiot1, 2, Patrick Lajeunesse1, Pierre Francus2, François Lapointe3, Arnaud De Coninck2, Alexandre Normandeau4 1

Université Laval - Géographie; 2INRS – Centre de recherche Eau Terre Environnement; 3University of Massachusetts; 4Commission géologique du Canada Due to the limited number of instrumental data, long-term records of indirect environmental proxies are needed to understand the historical trends of climate variables within the High Arctic. On Ellesmere Island, such data are limited to a couple of ice core and varved sediment records, and to date are mostly collected from lakes with glacier-free watershed (Besonen et al., 2008; Lapointe et al., 2019). Located below the marine limit at the head of Bay Fiord on central-west Ellesmere Island, Strathcona Lake is currently fed by the Taggart River flowing from the Prince of Wales Icefield, and provides the opportunity to document glaciomarine landforms and deposits inherited from deglaciation as well as modern sedimentary processes driven by the melting of the icefield.

Towards a more autonomous housing system in Nunavik Arianne Côté1 1

Université Laval - Architecture

À partir de constats témoignant de l’insoutenabilité de l’habitat actuel des Inuits du Nunavik, la recherche s’intéresse à la question : comment le désir et la valeur d’autonomie inuits peuvent-ils soutenir et qualifier un système de production de 70

logement culturellement adapté au Nunavik? On suppose alors que la façon particulière qu’ont les Inuits de concevoir et d’exprimer le concept d’autonomie peut nourrir la réflexion sur l’habitation dans les communautés du Nord. Les témoignages et la recherche sur le sujet nous portent à croire que cette envie de liberté est liée à l’expression et à la protection de leur identité et de leurs différences. La forme, l’emplacement, et le mode de gestion des logements peuvent donc constituer une porte d’entrée vers un renouvellement des politiques, des savoirs et des valeurs inuits ancestrales. Cette présentation portera sur les concepts théoriques importants pour aborder la question de l’autonomie inuite.

réutilisant des données liées à des designs optiques déjà existants et conçus par des experts, il est possible de créer une nouvelle gamme d'outils permettant de rendre la conception optique plus accessible. Dans cet ordre d'idées, notre groupe multidisciplinaire a conçu une nouvelle approche basée sur l'apprentissage profond pour prélever, à partir de designs existants, les caractéristiques qui constituent un bon design, et les combiner pour inférer de nouveaux designs. Cette méthode vise non seulement à compléter la boîte à outils des concepteurs optiques expérimentés, mais également à offrir des solutions prêtes à l’emploi pour démocratiser la conception optique. Dans ce contexte, le projet se situe en amont des objectifs de Sentinelle Nord.

L’habitation inuite est observée sous deux aspects : comme objets politique et culturel. Le logement devient politique lorsqu’il est produit et régi par l’État. Les pouvoirs des gouvernements et des institutions qui le représentent seront identifiés, ainsi que les acteurs dont les rôles dans la production de l’habitation au Nunavik. Le logement est culturel lorsqu’il est défini par les Inuits, qu’il est représentatif de leur façon de vivre et qu’il devient source d’épanouissement. L’identité inuite est ensuite décrite selon ses éléments fondateurs que sont la terre, l’eau et le ciel, ainsi que les valeurs du Inuit Qaujimajatuqangit (IQ). La réconciliation de ces aspects pourrait être un moyen de supporter l’autonomie des Inuits et de jeter un regard nouveau sur les enjeux liés à leurs habitations. Le but serait d’offrir au peuple inuit des occasions de plus grand contrôle sur leurs milieux de vie.

Dans cet exposé, je vais donner un bref aperçu des défis impliqués dans la conception optique, et expliquer comment le domaine peut tirer profit de méthodes axées sur les données. Je vais faire la démonstration d'une interface web que nous avons développée, qui permet d'obtenir un point de départ préoptimisé à partir des spécifications souhaitées. Je vais ensuite présenter comment l'apprentissage profond a été exploité pour faire fonctionner cette interface, soit en combinant l'apprentissage supervisé à un second signal d'entraînement basé sur le tracé de rayons optique.

Regional-scale modelling of fish oxythermal and light habitats under climate change in data-poor lakes Marianne Côté1, 2, Raoul-Marie Couture1, 2, Göran Englund3, Frode Stordal4, Koji Tominaga5

Lens design generation with a deep neural network 1, 2, 3

Geoffroi Côté Thibault1, 2

1

Takuvik Joint International Laboratory Université Laval-CNRS, 2Chaire de recherche Sentinelle Nord en Géochimie des milieux aquatiques, Université Laval - Chimie; 3Umeå University - Ecology and Environmental Science; 4University of Oslo Geosciences; 5Nanyang Technological University, Singapore

3, 4

, Jean-François Lalonde , Simon

1

Université Laval - Physique, génie physique et optique, 2Centre d'optique, photonique et laser, 3 Laboratoire de vision et systèmes numériques, 4 Université Laval - Génie électrique et génie informatique

Habitats of freshwater fishes in the boreal region are favourable when they meet specific criteria of water temperature, dissolved oxygen concentration (DO), and water clarity. These habitats have recently been subjected to degradation due to global warming and changes in light penetration resulting from increasing dissolved organic carbon (DOC) fluxes to lakes. In these conditions, being able to quantify and

Les systèmes optiques sont au cœur des efforts liés à la mesure et à la récolte de données dans Sentinelle Nord. Or, les méthodes traditionnelles utilisées pour concevoir et optimiser de tels systèmes sont peu accessibles aux non-experts du domaine. Par le biais de méthodes d'intelligence artificielle, soit en 71

predict the impact of these changes in lakes is important, especially in terms of fisheries management and species conservation.

Preventive strategies alleviate depressive-like behaviour and improve intestinal barrier integrity

Here, we present a multi-scale approach to estimate the parameters required for the modelling of lacustrine physicochemical processes in an arbitrary number of lakes using the 1D lake model MyLake.

We first transfer a calibrated hydrodynamic module of MyLake from one lake to another, with little loss in model performance. We then transfer the parameters of the kinetic equations describing the microbial respiration of oxygen coupled with the oxidation of organic carbon in the water column and sediments. This is done by i) calibrating the model on twelve lakes spanning a range of sizes, DOC concentrations, and catchment/lake-area ratio and ii) identifying relationships between the model parameters and the morphometric characteristics of these lakes, iii) using those relationships to calculate parameters for a larger set of lakes for which little data is available besides the lakes’ characteristics.

François Coulombe-Rozon1, 2, Ellen Doney1, 2, Alice Cadoret1, 2, Raphael Gaumond1, 2, Katarzyna A. Dudek1, 2, Manon Lebel2, Caroline Ménard1, 2 1

Université Laval - Psychiatrie et neuroscience; CERVO Brain Research Centre

2

Northern populations are exposed to unique and repeated forms of stress due to important environmental, cultural, and socio-economic changes in the recent years. Chronic stress is a major contributor to major depressive disorder (MDD), a known risk factor of suicide, and the leading cause of disability worldwide. Throughout life, one in five individuals will be affected. Common antidepressants are only effective in 30 to 50% of MDD individuals. This low remission rate suggests that neuron-based pharmacological treatments may benefit from novel therapeutic approaches targeting peripheral biological systems, such as the gut-brain axis, or could be potentiated by preventive strategies.

We tested our approach on a group of 210 lakes distributed throughout Sweden. Climate projections drove the model from six global climate models produced by the CORDEX project, along with the two climate scenarios (RCP4.5 and RCP8.5), for three 10-year periods from 2030 to 2100.

To explore these hypotheses, we took advantage of the chronic social defeat stress (CSDS) paradigm, a mouse model of depression. For 10 days, male mice were subjected to a physical encounter with an agonistic aggressor and then left in sensory contact.

Thereafter, the tested animal went through a social interaction test to determine behavioural phenotypes, namely susceptibility or resilience to stress. Thus, this model allowed us to explore stress-induced deleterious alterations but also beneficial biological adaptations. Intestinal tissue was collected for transcriptional analysis and morphological assessment of tight junction protein levels.

The results of these 10,080 individual simulations show, on average, an increase of the surface temperatures (0.83 °C for RCP4.5 and 2.21 °C for RCP8.5) and a reduction of the ice covers from 18 days (RCP 4.5) to 55 days (RCP 8.5). They also show a drastic change in DO for the smaller lakes, with a reduction in winter anoxia and a more severe and late summer anoxia. We have tested the evolution of lake volumes meeting the following criteria based on fish metabolic and visual needs: a lake temperature below 15 °C, a DO over 3 mg*L-1, and a photon flux over 50 µmol m-2 s-1. The model predicts for the smaller lakes and the worst-case scenario, a 19% gain of the habitat on average during spring, autumn, and winter, and an average 30% reduction of the summer habitat.

By combining calibrated model iterations on focused, well-monitored lakes with uncalibrated model iterations on many lakes, we proposed an approach that is likely superior to model translation when predicting the temporal evolution of habitat volume at the regional scale.

The gut barrier is formed by the mucosa, composed of an epithelial cell monolayer, a connective tissue layer, and the mucosal muscle. Each cell is linked by tight junctions—protein complexes—regulating intestinal permeability. Chronic stress induces gut microbiota dysbiosis and disproportionate immune activation leading to gut leakiness and passage of inflammatory mediators into the blood. We identified changes specific to the mouse susceptibleversus-resilient phenotype in gut tight junction gene expression which could contribute to exacerbated circulating inflammation leading to maladaptive behaviours.

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Next, we explored whether an enriched environment or physical exercise, two preventive strategies, could promote stress resilience via changes in gut barrier integrity. Our results confirmed that introducing nesting material or a running wheel substantially increased the proportion of resilient mice.

Interestingly, jejunal tight junction protein expression patterns in these populations of mice support positive molecular adaptations to chronic social stress exposure, suggesting that gut barrier integrity could play an active role in stress responses at least in mice. It will be intriguing to evaluate whether a Northern diet, rich in omega-3 fatty acids, selenium, and/or polyphenols, could also protect the gut barrier, thereby promoting stress resilience.

étudier. Bien que plusieurs analyses restent à être accomplies, en particulier sur d’autres paramètres géochimiques et sur le microbiome impliqué dans la transformation du S, nos résultats démontrent une présence des polysulfures, majoritairement Me2S2 dans les sédiments alcalins (pHmoyen = 8.09). À terme, le jeu de données va permettre de documenter l’effet de la fonte hâtive des glaces sur les conditions d’oxydoréduction de la colonne d’eau des lacs riches en S et de mieux comprendre le rôle des polysulfures sur les cycles des autres éléments.

The EcoChip 3: An autonomous sensor platform for multimodal bio-environmental monitoring of the Northern habitat P. Sarati Das1, G. Gagnon Turcotte1, P.B.L. George1, V. Khojasteh Lazarjan1, K. Bouzid1, S. Nazila Hosseini1, Y. Messaddeq1, J. Corbeil1, B. Gosselin1

Mesures des espèces de soufre réduites dans un lac arctique Allyson Dalpé1, Raoul-Marie Couture1, Alexander Culley2, Pierre Audet1, Yohanna Klanten3, Karel Cadoret4

1

Université Laval

The Sentinel North Strategy is a groundbreaking, cutting-edge transdisciplinary initiative that enables us to create new technologies and increase our understanding of the Northern environment and its influence on people and their health. The presence of selected microorganisms in a specific environment can predict different environmental factors in each habitat. Sentinel microorganisms of this type are known as biological indicators. Understanding the microorganisms in the North can considerably enhance our understanding of ecosystems and the effects of climate change. The EcoChip 3 is the latest version of the EcoChip, a stand-alone bioenvironmental, multimodal sensor platform for realtime monitoring of Northern microorganisms, is presented in this study. The EcoChip 3 prototype consists of a set of 96 gold-plated arrays connected by multi-channel electrochemical impedance spectroscopy (EIS) for continuous monitoring of microbiological development. The platform also contains humidity, luminosity, temperature, pH, and CO2 sensors and monitoring systems. The electronic module uses a very high-level low-power microprocessor, a power management unit, an ISM2.45 GHz low-power wireless transceiver, and a flash memory to store the sensor data. A low-power wireless transceiver transfers the 96 gold-plated arrays’ impedance data and other sensor data recorded on the flash memory to the user interface when a wireless base station is installed within the EcoChip 3’s transmission range.

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Université Laval - Chimie, 2Université Laval Biochimie, 3Université Laval - Géographie, 4 Université Laval - Biologie Le cycle biogéochimique du S contrôle la disponibilité de certains éléments traces dont l’arsenic et le sélénium, et ainsi, la qualité de l’eau.

Mes objectifs sont d’améliorer notre compréhension quantitative de la spéciation et du devenir du soufre dans les lacs nordiques dans le contexte de la diminution du couvert de glace. En particulier, sur les polysulfures, des espèces intermédiaires du S, dont la présence et la distribution n’ont pas, à notre connaissance, été documentées dans l’Arctique jusqu’ici. Les polysulfures sont des chaines soufrées de type Sn2- qui se forment entre autres lorsque le sulfure S2- rencontre l’oxygène dissous. Malgré leurs faibles concentrations dans les milieux naturels, ils constituent une importante famille environnementale de précurseurs pour la désintoxication, la réticulation de la matière organique naturelle et la transformation des métaux de transition dans les systèmes aquatiques. Une nouvelle méthode d’analyse des polysulfures avec détection HPLC-MS-UV a été adaptée et tentée sur des échantillons naturels provenant du lac Holland, près de Murdochville dans la péninsule Gaspésienne, où une fonderie de cuivre était en opération de 1951 à 2002 (Couture et al., 2010). Ce lac alcalin riche en S représente un analogue des lacs arctiques que nous souhaitons 73

In the current version, the microfabricated electrode array was separated from the electronic board to make it more user-friendly and convenient for sterilization. The microfabricated electrode array in the EcoChip 2 is permanently attached to the main PCB board; because of that, we cannot easily replace the electrode array or disconnect the electronics from the electrodes for washing purposes. Also, we improved the calibration strategy to measure the impedance more precisely while decreasing the power consumption and extending the autonomy of the whole system. We used tuneable resistors instead of fixed resistors for a more accurate calibration to reach the target <1% precision. Furthermore, we added commercial pH and CO2 monitoring units, which are extremely useful for assessing the impact of global warming in the northern habitat and monitoring gas emissions in landfills or public areas.

Moreover, we replaced the ISM wireless transceiver with a more convenient Bluetooth communication unit, which can be detected by most consumer electronic devices. Finally, an Android mobile app (beta version) was developed for mobile point-ofcare diagnostics.

Les changements alimentaires à court ou à long terme peuvent influencer la composition du microbiote intestinal. Au Nunavik, l’alimentation traditionnelle a progressivement pris du recul face à une alimentation dite mixte ou principalement basée sur des aliments transformés. Bien que de nombreuses études montrent que le régime alimentaire serait un facteur d’influence important de la composition du microbiote intestinal, aucune étude ne s’est intéressée au lien entre le type d’alimentation et la composition du microbiote chez les Nunavimmiuts. La présente étude examinera le lien entre l’alimentation définie en termes de profils alimentaires, de catégories d’aliments et de biomarqueurs nutritionnels et la composition du microbiote intestinal chez les jeunes Inuits du Nunavik.

Le projet sera réalisé à partir d’échantillons et de données amassés auprès de 279 Inuits âgés entre 16 et 30 ans faisant partie de la cohorte jeune du Nunavik Inuit Health Survey 2017, une enquête menée conjointement par les communautés et des institutions gouvernementales et académiques.

L’analyse métagénomique de selles fournies par les participants a permis de déterminer la composition du microbiote intestinal et d’estimer la diversité microbienne dans les métagénomes microbiens. Les habitudes alimentaires sur le long terme des participants ont été documentées à l’aide d’un questionnaire de fréquence alimentaire (FFQ) des trois mois précédant l’enquête. L’analyse en composantes principales permettra d’établir les profils distincts des habitudes alimentaires des participants. Les aliments du FFQ seront regroupés en catégories d’aliments. Enfin, des prélèvements sanguins ont été réalisés afin de mesurer les biomarqueurs plasmatiques de divers nutriments d’intérêts. Les associations entre les mesures alimentaires autorapportées regroupées en profils, certaines catégories d’aliments spécifiques et les taux sanguins des nutriments d’une part, et la composition du microbiote intestinal d’autre part, seront évaluées par analyses de régression multiples, ajustées pour les facteurs confondants (sexe, âge, statut tabagique, consommations d’alcools et drogues, nombre d’heures passées assis et IMC).

In this study, the findings of in vitro laboratory testing and in situ field tests are presented as an assessed performance of the developed system. In the northern soils and ecosystems of Kuujjuarapik, the EcoChip 3 was used to gather bioenvironmental data on fields. We show that EcoChip 3 is capable of efficient testing of EIS on different excitation ranges.

Food and gut microbiota of young Nunavik Inuit: rationale and description of planned analysis Camille Daunizeau1, Natalia Poliakova1, Jehane Y. Abed2, Janie Allaire1, Gina Muckle1, Michel G. Bergeron1, 2, Mélanie Lemire1, Jacques Corbeil1, 2, Chantal Mérette3, Maurice Boissinot1, 2, Michel Lucas1, Pierre Marquet3, Marc Hébert3, MarieClaude Vohl4, Pierre Ayotte1, Richard Bélanger1 1

Centre de recherche du CHU de Québec-Université Laval - Axe Santé des populations et pratiques optimales en santé, 2Centre de recherche du CHU de Québec-Université Laval - Centre de recherche en infectiologie de l'Université Laval, 3Centre de recherche CERVO - Institut universitaire de santé mentale de Québec, 4Université Laval - Institut sur la nutrition et les aliments fonctionnels

Il s’agit de la première étude tentant d’établir le lien entre l’alimentation et le microbiote intestinal au sein d’une population inuite. La mise en perspective des associations soutiendra les efforts des communautés à comprendre les processus soustendant la santé.

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revolutionary. In this work, we present a microfluidic imaging platform for in vivo live-cell imaging and automated species detection in parallel with mixed cyanobacterial biofilms from cold climate environments. Using this system, we monitored biofilm dynamics via continuous imaging at natural irradiance levels. Machine-learning algorithms were applied to the collected hyperspectral images for automatic segmentation of mixed-species biofilms into individual species of cyanobacteria with similar filamentous morphology.

It is determined that coupling microfluidic technology with modern multimodal imaging and computer vision systems provides a versatile platform for study of cause-and-effect scenarios of cyanobacterial biofilms, which are important elements of many ecosystems, including lakes and rivers of the polar regions.

A novel microfluidic method of cyanobacterial immobilization for high-throughput live-cell hyperspectral fluorescence imaging Tianyang Deng1, Jesse Greener1, Warwick Vincent1, Ludovick Bégin1, Daniel C. Côté1, Nan Jia1, Leon Torres De Oliveira1, Damon DePaoli1 1

Université Laval

Global warming is underway and is having a strong impact on high-latitude regions. In a final effort to preserve and catalogue the pristine water bodies of the North, the “Last Ice Initiative” aims to transfer field samples to laboratories such as ours to undertake a detailed analysis of all life in these areas.

Photosynthetic cyanobacteria are among the oldest and most prolific microorganisms of the North. They are responsible for fundamentally transforming the Earth’s biosphere from anaerobic to aerobic billions of years ago and continue to be a major driver of today’s global chemosphere.

Prévisions itératives à court terme dans les écosystèmes nordiques : modèles basés sur les interactions trophiques et les variations climatiques Florent Déry1, Sandra Hamel1, Jean-Pierre Tremblay1, N. Gilles Yoccoz2, Steeve D. Côté1, Christian Dussault3

In this paper, we outline a novel microfluidic-based approach that uses air-liquid multiphase flow to immobilize living filamentous cyanobacteria during hyperspectral imaging. Measurements were conducted in different locations in a high-channeldensity microfluidic device to achieve the goal of parallel sampling of multiple species in the same experiment. Validation experiments were obtained to prove the trapping method did not affect results.

Using this approach, we are generating a shared database of hyperspectral images of over one hundred filamentous cyanobacteria, many having been only recently discovered.

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Université Laval - Biologie, 2Université de Tromsø - Arctic and Marine Biology, 3 Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs Les changements globaux entraînent des fluctuations climatiques instables dont l’amplitude excède les variations historiques connues, particulièrement au Nord. Ceci limite la validité des prévisions à long terme sur lesquelles se base la gestion des ressources naturelles : obtenir des prévisions couvrant l’échelle des variations climatiques anticipées est un enjeu prioritaire. Dans ce contexte, nous développerons des modèles des interactions trophiques parasitehôte et consommateur-ressource en écosystème nordique par l'approche de prévisions itératives à court terme (PICT). Cette méthode s’inspire du processus itératif des modèles météorologiques : les données de différentes sources et échelles spatiotemporelles sont intégrées et compilées à mesure qu’elles sont acquises. Des prédictions sont ensuite produites puis confrontées aux données récoltées pour quantifier l’incertitude et améliorer les prochaines prévisions.

A versatile microfluidic platform for automated live-cell hyperspectral imaging applied to cold climate cyanobacterial biofilms Tianyang Deng1, Jesse Greener1 1

Université Laval

Machine learning based on hyperspectral imaging is a new direction for bacterial segmentation that holds potential for better results than other modes of microscopy. Coupled with high-throughput microfluidic systems, the combination may be 75

Le premier système du projet concerne la tique d’hiver (un ectoparasite hématophage) et l’orignal dans l’est du Canada, alors que le deuxième concerne des larves de géomètres à l’origine de grandes perturbations naturelles dans les forêts subalpines de bouleau pubescent en Norvège. Nous développerons un programme de science collaborative pour récolter des informations sur la démographie et le parasitisme des orignaux, puis combineront ce programme à des données plus traditionnelles (inventaires aériens, récolte sportive, suivis télémétriques). Nous produirons ensuite des prévisions sur le niveau d’infestation à l’automne, à l’hiver et au printemps, puis sur la survie et le recrutement des populations d’orignaux, en intégrant les interactions entre le parasitisme, le climat, la prédation, la chasse et la densité des populations.

Ensuite, nous modéliserons l’effet du climat sur le développement des œufs et la date d’éclosion de trois espèces géomètres afin de mieux prédire les perturbations qu’ils engendrent sur les forêts subarctiques. Nous produirons l’ensemble de ces prévisions selon l’approche PICT, ce qui facilitera la mise en place d'une gestion adaptative des ressources naturelles à la base des services écosystémiques liés aux interactions trophiques parasite-hôte et consommateur-ressource.

a need to develop landscape planning approaches that address the impacts of the growing demand for natural resources on the relationship that local communities have with important wildlife species.

Having a better capacity to understand, predict, and control animal movement could prove to be particularly useful in the resolution of such challenges. In this project, we propose integrating recent advances made in quantitative ecology and ecosystem services conservation to limit conflicts and promote a sustainable provision of services. To do so, we will study the food-web dynamics in the Northwest Territories, where several human communities rely on and interact with different wildlife species. These communities face a significant level of food insecurity, as well as other concerns such as increased risks of disease transmission by wildlife and vehicle collisions with certain species. We will begin by using innovative models of animal space-use dynamics to identify where interventions will be needed and most effective to limit current and future conflicts. We will then use information from these models to better define the provision of ecosystem services by wildlife and ensure their sustainability. We will integrate the ecosystem services provided by these species into systematic conservation planning to assess and reduce the potential trade-offs between different services under global changes. Overall, this project will help manage the landscape in a manner that promotes the food security of northern communities and allows for the maintenance of their coexistence with wildlife.

Optimizing human and wildlife interactions: Decreasing conflicts and sustaining ecosystem services provision Émilie Desjardins1, Philip McLoughlin2, Jérôme Cimon-Morin1

Beam-hardening corrections through a polychromatic projection model integrated to an iterative reconstruction algorithm

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Université Laval - Sciences du bois et de la forêt; 2 University of Saskatchewan - Biology Integrating animal movement into landscape management and conservation planning could be key to mitigating several problems related to conservation. In the northern ecosystems, rapidly occurring environmental changes, such as those induced by climate change and an expanding human footprint, are altering species range and distribution.

Changes in species distribution can lead to new encounters between wildlife and people, therefore increasing the risk of human-wildlife conflicts.

These changes can also lead to a local decrease in important game species that provide essential benefits (i.e. ecosystem services) to the livelihood of surrounding human communities, such as food sources and cultural experiences. Therefore, there is

Leonardo Di Schiavi Trotta1, Dmitri Matenine2, Margherita Martini3, Karl Stierstorfer4, Pierre Francus3, Philippe Després1 1

Université Laval – Physique, génie physique et optique; 2École de technologie supérieure - Génie des systèmes; 3Institut National de la Recherche Scientifique - Centre Eau Terre Environnement; 4 Siemens Healthcare, Computed Tomograph Computed tomography systems provide 3D images from 2D projections acquired at different angles around a sample. In a clinical environment, the most used algorithm is the one described by Feldkamp, Danis, and Kress. Advances in computing power 76

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Université Laval; 2Sorbonne Université Paris; Institut universitaire en santé mentale de Montréal, CIUSSS; 4Trinity College Dublin; 5McGill University and Douglas Mental Health University Institute

have driven the development of iterative reconstruction (IR) algorithms, which allow acquisitions with reduced doses, less noise, and fewer projections. In the early stages of CT, it was proposed to use acquisitions with two different Xray spectra (two tube voltages) to retrieve spectral information that could reveal the very nature of the constituent materials of the scanned object. These images would allow for material characterization, which is very useful in medical and non-medical contexts alike. The characterization of permafrost, compact snow, or ice samples, among others, appears particularly interesting for perspectives ranging from biology and climate to infrastructure.

3

Background: Major depressive disorder (MDD) affects 20% of individuals and is now considered the leading cause of disability worldwide. The prevalence and symptoms of depression all point toward major sex differences. Most studies have explored biological mechanisms underlying MDD exclusively in males, which may explain the high rate of relapse and treatment resistance. We reported that chronic social stress induces blood-brain barrier (BBB) leakiness through loss of tight junction protein Claudin-5 (cldn5) in the nucleus accumbens (NAc), a mood regulation centre, of male mice leading to passage of circulating inflammatory mediators into the brain and establishment of depression-like behaviours. We investigated whether stress-induced loss of BBB integrity is occurring in a sex- and region-specific manner, which could explain differences in MDD symptomatology.

The presence of high-density materials in the scanned objects causes deterioration of the CT image quality. The polychromatic nature of the Xray beam used in CT scanners is the origin of some image artifacts (e.g. dark streaks and cupping artifacts). Empirical and physics-based models for beam hardening correction were proposed to tackle this problem. In this work a novel, physics-rich beam-hardening (BH) correction algorithm was developed for X-ray computed tomography. This method uses spectrum information, detector response, filter geometry, and a calibration curve.

The correction, which does not require prior material knowledge, was embedded in an iterative reconstruction algorithm, and simulates the beamhardening by estimating the X-ray spectrum at each voxel in the forward projection step. As a result, BH artifacts are inherently reduced in reconstructed images. Processing times of roughly 10 minutes per volume (or less depending on the number of projections) are achieved by using multiple GPUs. This method was also compared to the dual-energy beam-hardening correction method proposed by Alvarez and Macovski, which it outperforms when high-Z elements are involved.

Methods: In humans, a higher prevalence of mood disorders and suicide attempts have been reported in victims of bullying. In rodents, repeated exposure to chronic social defeat stress (CSDS) through physical encounters with a larger aggressive mouse induces a depression-like phenotype characterized by anhedonia and social avoidance. We combined behavioural, molecular, morphological, and functional studies and discovered sex-specific BBB alterations induced by chronic stress exposure.

Results: After 10 days of CSDS, Cldn5 gene and protein expression are unchanged in the NAc of stress-susceptible females but decreased in the prefrontal cortex (PFC), a brain region regulating decision-making and social behaviours, when compared to unstressed controls. Importantly, this sexual dimorphism of stress-induced neurovascular adaptations was confirmed in post-mortem human brain samples from depressed individuals, adding translational value to our findings. Viral-mediated functional manipulation of Cldn5 loss in the female PFC confirmed the causal link of BBB disruption in the establishment of depressive behaviours and possibly sex-specific MDD symptomatology.

Blood-brain barrier alterations and vascular biomarkers underlie chronic stress responses in female mice mirrored in human depression Laurence Dion-Albert1, Alice Cadoret1, Ellen Doney1, Katarzyna A. Dudek1, Béatrice Daigle1, Nalia Samba2, Signature Consortium3, Natalie Hudson4, Manon Lebel1, Matthew Campbell4, Gustavo Turecki5, Naguib Mechawar5, Caroline Ménard1

Conclusions: By characterizing sex- and regionspecific neurovascular alterations underlying stress susceptibility in mice and human depression, we provide valuable clues and highlight the need to 77

consider sex as a biological variable while defining the role of brain barriers in psychiatric diseases.

La fluorescence comme outil pour étudier l’adsorption des virus Laurie Doré1, 2, Sylvain Moineau1, 2

Sex-specific effects of chronic stress on intestinal health and depression-like behaviours 1

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Université Laval - Groupe de recherche en écologie buccale, 2Université Laval - Biochimie, microbiologie et bio-informatique

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Ellen Doney , Laurence Dion-Albert , François Coulombe-Rozon1, Katarzyna Dudek1, Fernanda Neutzling-Kaufmann1, Natasha Osborne2, Joanna Kasia Szyszkowicz3, Marie-Claude Audet4, Manon Lebel1, Caroline Ménard1

Les virus sont les entités biologiques les plus abondantes sur la planète et leur principal rôle écologique serait de contrôler les populations d’organismes. L’étude de la biologie des virus est donc essentielle pour mieux comprendre les écosystèmes. L’hôte d’un virus est habituellement déterminé par la capacité de ce dernier à se répliquer à l’intérieur d’une cellule et de produire de nombreux nouveaux virions prêts à infecter de nouvelles cellules hôtes. L’adsorption d’un virus à son récepteur à la surface cellulaire est donc une étape critique dans son cycle d’infection. Toutefois, il arrive que certains virus s’adsorbent à certaines cellules spécifiques, mais sans compléter leur infection, et ce, en raison des mécanismes de défenses cellulaires. Ce phénomène est peu étudié puisque les essais classiques d’adsorption virale nécessitent beaucoup de ressources et les résultats obtenus sont souvent variables et ambigus. Ce projet vise ainsi à employer la fluorescence comme technique alternative aux essais d’adsorption virale.

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Université Laval – Psychiatrie et nuroscience; University of Ottawa - Cellular and Molecular Medicine; 3McGill University - Douglas Mental Health University Institute; 4University of Ottawa Nutrition Sciences 2

Major depressive disorder (MDD) is the leading cause of disability worldwide and the most significant risk factor for suicide completion in Inuit populations, which already have a ten times higher suicide rate compared to Canadians overall. Still, 30–50% of depressed individuals are unresponsive to commonly prescribed antidepressants, highlighting untapped biological mechanisms.

Dysfunction in the “microbiota-gut-brain axis,” the bidirectional communication between the central nervous system and the gastrointestinal tract, has been implicated in MDD pathogenesis. Therefore, we investigate the implications of chronic stress on the microbiome and intestinal permeability in both male and female mouse models of depression. We hypothesize that stress induces changes to gut barrier integrity in a sex-specific manner, playing a role in vulnerability or resilience. Accordingly, mice were subjected to social defeat and variable stress paradigms followed by an analysis of fecal microbial composition and gene expression profiles of intestinal-barrier-related proteins. Sequencing showed altered microbial populations post-stress.

Furthermore, the gene and protein expressions of intestinal tight junctions were transformed depending on the type and duration of stress, with sex-specific effects. The tight junction changes were associated with resilience or susceptibility to stress exposure, as determined by behavioural tests. Our results provide evidence for the effects of chronic stress in disrupting intestinal barrier homeostasis in conjunction with the manifestation of depressionlike behaviours. Lowering stress-related peripheral effects on the gut-brain axis may promote stress resilience in the context of MDD.

Comme preuve de concept, nous avons utilisé des virus bactériens (phages) et des souches de Streptococcus thermophilus. La microscopie à fluorescence s’est avérée efficace pour distinguer visuellement l’adsorption ou la non-adsorption de deux phages de S. thermophilus, dont les résultats ont été confirmés par des essais d’adsorption classiques. Ainsi, les phages et les cellules bactériennes ont été marqués avec des molécules fluorescentes différentes, puis l’observation de la position du signal émis par les phages par rapport à celle du signal émis par les cellules permet de déterminer s’il y a adsorption des virus. Afin de quantifier cette dernière, ce projet implique maintenant le développement d’une méthode à semi haut-débit utilisant un lecteur de plaque à fluorescence pour mesurer l’adsorption d’un phage sur un grand nombre de souches bactériennes en un seul essai. Un spectre lytique réalisé en parallèle sera utile pour déterminer si l’adsorption résulte ou non en une infection et mettre en lumière la présence d’un potentiel mécanisme de résistance aux phages.

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ambiances, since the interaction of the architectural parameters and northern daylight could potentially affect people’s well-being.

Architectural colour combination effects for biophilic light-responsive ambiances under northern daylight Carolina Espinoza-Sanhueza1, Claude MH Demers1, Jean-François Lalonde2, Marc Hébert3

Impact des programmes de réinsertion sur l'évolution du potentiel criminogène des récidivistes québécois

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Université Laval – Architecture; 2Université Laval Computer Vision and Systems Lab, Génie électrique et génie informatique; 3CERVO Brain Research Centre; 4Université Laval – Ophtalmologie et otorhinolaryngologie

Ariane Faucher1 1

Université Laval - Économie

Le caractère homogène de plusieurs programmes et services offerts à la population québécoise en matière de services correctionnels est souvent remis en question. Dans bien des cas, ni ces programmes ni les outils permettant d’en faire l’évaluation ne permettent de bien tenir en compte la réalité et les besoins de certains groupes, notamment ceux des populations autochtones et inuites du Québec. Ce projet vise à étudier l’impact des programmes offerts dans les centres de détention du Québec sur l’évolution du potentiel criminogène et de réinsertion des détenus, en portant une attention particulière aux trajectoires et aux besoins des détenus récidivistes d’origine autochtone et inuit.

Les liens entre l’efficacité de ces programmes et les conditions socioéconomiques particulières dans les communautés nordiques, incluant le niveau d’inégalité élevé par rapport aux communautés situées davantage au sud de la province, sont également étudiés.

The present research aims to promote colour combination in interior architecture to develop lightresponsive ambiances for northern regions. Humans are highly sensitive to light and colour; as such, they should be properly applied in extreme latitudes where light varies over a year. Recent discoveries have proven that colour application in indoor settings, especially blue tones, could not only ameliorate people’s environmental satisfaction by producing image-forming effects (IF), but also potentially increase the non-image-forming effects (NIF) of light—in other words, its effects on the human body at a physiological level. IF effects enable vision, which permits individuals to understand the architectural configuration affecting their perception. NIF effects are related to multiple physiological functions such as mood, alertness, and, most importantly, the proper synchronization of the circadian clock. Although blue integration ameliorates the quality of indoor ambiances in terms of NIF effects, further colour combinations can promote additional benefits in terms of environmental satisfaction. This research therefore studies the IF and NIF effects and constancy when blue colours are combined with additional tonalities to generate ambiances that respond to humans’ physical and psychological needs in subarctic regions. The experiment was conducted using physical models introduced in a mirror-box artificial sky simulator that provided equal and constant light properties during the experiment. Blue tones with distinct lightness properties were tested in floor and ceiling surfaces combined with grey, yellow, red, green, purple, and wood finishing. The results show how colour position and combination could potentially affect the final stimulus received by the visual system, as well as the lighting conditions in northern architecture. The present study demonstrates that colour combinations should be widely contemplated in the development of biophilic

Le projet répond à ces questions en utilisant des données administratives issues d'un partenariat avec le ministère de la Sécurité publique du Québec. Ces dernières contiennent l’ensemble des informations concernant les admissions, sentences, évaluations et participation à des programmes des détenus dans tous les centres de détention de la province sur la période de 2007 à 2018. L’accès à ces bases de données administratives nous permet d’identifier les facteurs, notamment liés à l’environnement socioéconomique à la sortie des centres de détention, qui influencent les trajectoires des récidivistes, et d’estimer l’effet causal des programmes de réinsertion sociale sur leurs parcours. L’information spécifique aux centres de détention de Saint-Jérôme et d’Amos, où se retrouvent une majorité de détenus d’origine autochtone et inuit, permet d’identifier les risques spécifiques à ces populations, notamment en ce qui a trait aux taux de chômage et aux caractéristiques du marché du logement auxquels ils 79

font face à leur sortie de prison. Les effets hétérogènes des programmes offerts sur l’amélioration de leur potentiel de réinsertion sont également étudiés.

Grâce à différents modèles économétriques tenant notamment compte du phénomène de sélection dans la participation des détenus à de tels programmes, nous estimons des effets non statistiquement significatifs des programmes de réinsertion sur le potentiel criminogène des détenus récidivistes. De plus, l’adversité des conditions de vie d’un individu à sa sortie influence négativement l’efficacité de ces programmes.

Dans cette présentation, nous présentons l’étape de prétraitement pour la segmentation. Elle consiste d’abord à filtrer les données brutes recueillies par les caméras et, ensuite, à stabiliser les vidéos afin d’obtenir des séquences stables et compréhensibles.

Enfin, nous proposons d’étudier la pertinence de vidéos stabilisées pour prédire si elles sont pertinentes pour la segmentation. Nous détaillerons les méthodes de stabilisation utilisées ainsi que la méthode d’étude de la pertinence proposée. Des expérimentations ont été faites sur des données brutes afin de tester ces méthodes. Ces expérimentations ainsi que les résultats obtenus seront présentés.

Stabilisation et étude de la pertinence de vidéos pour la segmentation

Reconstruction des événements sédimentaires pré- et post-barrage du réservoir Manicouagan

Jalila Filali1, Denis Laurendeau 1, Pierre Legagneux2, Steeve Côté2

Ariane Frigon1, Patrick Lajeunesse1, Pierre Francus2, Léo Chassiot1

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Université Laval - Génie électrique et de génie informatique, 2Université Laval - Biologie

Université Laval - Géographie, 2INRS-ETE

Le réservoir Manicouagan a été créé en 1969 lors de la mise en service du barrage Daniel-Johnson sur un ancien lac situé dans un cratère d’impact. Des données hydroacoustiques collectées lors de missions en 2014 et 2016 ont permis de produire des cartes bathymétriques à haute résolution et des profils de sous-surface qui illustrent de façon détaillée la géomorphologie et la stratigraphie du fond lacustre. Ces données ont aussi permis de cibler un site pour le prélèvement d’une carotte sédimentaire de 130 cm à 440 m de profondeur dans le secteur central du lac-réservoir, caractérisé par de profonds bassins. Une analyse multiparamètres a été réalisée sur cette carotte et a permis de distinguer des unités sédimentaires pré- et post-barrage. L’unité 1 (U1) se situe à un intervalle de 48,5 à 130 cm de profondeur et est composée de sédiments bruns laminés de silts moyens, entrecoupés par des événements argileux millimétriques riches en calcium, ainsi que deux dépôts sableux (E1 à 116 cm et E2 à 70 cm) riches en zirconium. Le sommet de cette unité se termine avec un dépôt événementiel entre 43 et 48,5 cm de profondeur (E3). Au-dessus se situe U2 (23 – 43 cm), caractérisée par des dépôts de silts moyens et une légère augmentation du contenu organique. Entre 17 et 23 cm de profondeur, un autre dépôt instantané (E4), similaire à E3, se distingue par la superposition de deux couches de dépôts avec un sédiment argileux venant coiffer une base sableuse présentant un granoclassement

En raison de l’évolution technologique des caméras, une énorme quantité de données vidéos peuvent être enregistrées. L’utilisation de ces données vidéos est devenue nécessaire pour différents besoins tels que la surveillance, le contrôle de la circulation, l’étude de comportement humain et animal, et l’étude de l’environnement. L'analyse de cette énorme quantité de vidéos dépasse la capacité humaine, il est donc nécessaire de disposer de systèmes intelligents permettant d’analyser leur contenu et de détecter automatiquement les objets et les événements intéressants. La segmentation de vidéos est l'un des sujets de recherche d'actualité en vision par ordinateur. Dans le cadre de notre projet, notre objectif est d’analyser et de segmenter des vidéos recueillies par des caméras portées par des animaux (dans notre cas des caribous et des ours) dans le grand nord québécois afin d’identifier des informations liées à leur environnement (la météo, les ressources présentes, les habitats traversés par les animaux, les congénères, etc.).

La segmentation est cruciale puisque les vidéos sont susceptibles d’être de mauvaise qualité (séquences d’images brouillées, vidéos non stabilisées, données inutiles à analyser, etc.) à cause du mouvement des animaux portant les caméras. De ce fait, une étape de prétraitement est nécessaire afin d’aboutir à une segmentation satisfaisante.

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normal. U3 (0 – 17 cm) se divise en deux sousunités entrecoupées par une passée argileuse riche en calcium. U3 est caractérisée par des lamines brun foncé de sédiments fins, riches en mercure (Hg) et en matière organique. Au total, ces trois grandes unités sont entrecoupées par 22 événements sédimentaires qui peuvent être classés comme tel : (i) de larges couches de sédiments de sables fins et de silts grossiers (E1-E2), (ii) de larges mouvements de masse caractérisés par une couche argileuse, superposée sur une couche de silts sableux (E3-E4), et finalement, (iii) de minces lamines argileuses et de silts fins (n= 18). L’élévation importante du niveau d’eau lors de l’ennoiement a fragilisé les pentes lacustres et a réduit la cohésion entre les sédiments, ce qui aurait provoqué un glissement, soit le mouvement de masse E4. Ces résultats permettent donc d’émettre l’hypothèse que U3 correspond à la période post-barrage du réservoir Manicouagan. Des analyses en cours sur le contenu organique (COT, d13C, d15N) et les micro-faciès sédimentaires (lames minces) permettront de confirmer cette hypothèse et de compléter la reconstruction paléoenvironnementale du lac en complément des datations au carbone-14, plomb-210 et au césium137.

l'impossibilité de disposer d'un réseau de distribution. Après la distribution, l’eau est stockée dans chaque maison dans des réservoirs d'eau.

Contrôle de la désinfection secondaire de l'eau potable dans les communautés du Nunavik

Plusieurs campagnes de terrain ont été menées dans la communauté susmentionnée (entre août 2019 et septembre 2021) en personne et à distance pour évaluer la qualité de l'eau potable. Les données recueillies ont montré que les niveaux de chlore résiduel dans l'eau potable étaient très faibles et inférieurs aux recommandations réglementaires et de santé publique.

Dans des recherches précédentes, il a été observé qu'une partie de la communauté inuite a tendance à boire de l'eau provenant de sources alternatives, en raison du rejet de l'eau potable qui a un goût et une odeur de chlore, entre autres raisons.

L'objectif général de cette recherche est de proposer une stratégie pour améliorer la désinfection secondaire de l’eau par du chlore dans ces communautés. L'objectif spécifique est d'établir des niveaux de dosage de chlore optimaux qui permettront d'obtenir des concentrations de désinfectant résiduel conformes aux normes établies tout en limitant la formation de sous-produits de désinfection par chloration (SPD) et les épisodes de goûts et odeurs associés au chlore.

Le protocole de recherche comprenait des campagnes sur le terrain et des simulations de chlore contrôlé. Ce projet incluait également l'estimation du temps de séjour de l'eau dans le réseau de distribution et pendant le stockage, ainsi que l'évaluation de l'acceptabilité de l'eau de consommation par la communauté.

Cristian R Garcia S1, Stéphanie Guilherme2, Manuel J Rodriguez P1 1

Université Laval - Chaire de recherche en eau potable, 2University of Ottawa Bien que la grande majorité des communautés au Canada disposent de systèmes avancés de traitement de l'eau potable, surtout dans les régions du sud, ce n'est pas le cas des communautés inuites de la région arctique. Ces communautés ont un accès limité à l'eau potable en termes de qualité et de quantité, ce qui démontre les différences entre les régions du sud et du nord du pays. Cette recherche est menée dans la région arctique de la province du Québec, plus précisément dans la région du Nunavik (municipalité de Kangiqsualujjuaq).

Avec la pandémie, il n’a pas été possible de mener des campagnes d'échantillonnage en personne sur les lieux d’étude, mais il a été possible de transformer le travail de terrain en une démarche de collaboration à distance avec les responsables de la communauté.

Au cours de l'hiver et du printemps 2021, un opérateur de la station de traitement locale a prélevé et envoyé de nombreux échantillons par voie aérienne au laboratoire d’analyse de l'eau potable de l'Université Laval, à Québec. Ces échantillons ont été utilisés pour caractériser la qualité de l'eau de la communauté et pour effectuer des essais de simulations de chloration.

À Kangiqsualujjuaq, l'eau destinée à la consommation de la communauté est rendue potable dans une petite station de traitement grâce à un double système de désinfection (UV et chloration), distribuée à la population par camions-citernes vu

Les simulations de chloration ont été effectuées dans des conditions contrôlées en laboratoire pour simuler la chloration dans le système d’approvisionnement 81

de la communauté. Différentes doses de chlore réalistes ont été appliquées à des eaux ajustées à des températures de 10°C et 20 °C. La concentration de chlore résiduel et de SPD (trihalométhanes) ont été mesurées toutes les 24h pendant 3 jours dans chaque essaie simulation.

mouth of the Great Whale River on the eastern shore of Hudson Bay. Three soil cores of 30 cm depth x 10 cm diameter were collected from five habitats: forest, palsa, river shore, lakeshore, and Canadian Shield outcrops. Cores were frozen and transported to Université Laval for homogenization.

Samples will be incubated at different temperatures (+2 and +4 °C) for 8 weeks, after which DNA will be extracted. Aliquots were set aside for immediate DNA extraction to establish baseline community composition under natural conditions. Experimental manipulations are ongoing; however, we will present our latest data and status of the EcoChip, a novel platform for the in situ isolation, monitoring, and culturing of bacteria in the field. Our hope is to better understand the consequences of global warming on these fragile ecosystems.

Enfin, des entrevues avec la population ont été menées pour évaluer l'acceptabilité de l'eau par rapport aux niveaux de désinfectant résiduel existants.

Grâce à la collecte de ces données, des travaux sont actuellement en cours pour établir les doses optimales de désinfectant secondaire nécessaires en fonction de la saison (printemps, été, automne). Il s'agira d'un outil utile pour la prise de décision des gestionnaires municipaux de l'eau afin d'assurer la distribution d'une eau potable de qualité optimale à la population.

Allying disciplines to better shed light on senescence The Canadian North: A new frontier for bioprospection in the face of anthropogenic change

Ilona Grentzmann1, Frédéric Angelier2, Cristoforo Silvestri1, 3, Gilles Gauthier1, Pierre Legagneux1 1

Université Laval - Biologie, 2CNRS, 3Université Laval – Institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec

Paul George1, 2, Anne Jungblut3, Alexander Culley4, 5, Jacques Corbeil1, 2 1

Université Laval - Médecine moléculaire; Université Laval - Centre de recherche en données massives; 3Natural History Museum; 4Université Laval - Centre d’études nordiques; 5Université Laval - Biochimie, microbiologie, et bio-informatique

La sénescence est un processus physiologique qui entraîne une dégradation de certaines fonctions cellulaires, se traduisant au niveau de l’organisme par une baisse de la probabilité de survie avec l’âge notamment. Ce processus a d’abord été étudié chez l’humain et certaines espèces de laboratoire, puis sur des populations sauvages depuis les années 1990. La sénescence est encore mal comprise et de nombreuses théories ont été formulées pour l’expliquer d’un point de vue évolutif. Certaines théories sont appuyées par la mesure de la longueur des télomères (TL), séquences répétitives non codantes qui, chez beaucoup d’espèces, raccourcissent à chaque division cellulaire.

Cependant, cette relation est débattue, et certaines espèces sauvages ne présentent pas de sénescence, ce qui invite à réévaluer ces différentes théories. Ce projet propose d’allier démographie et physiologie pour étudier la sénescence chez la Grande Oie des neiges. Cette étude est possible grâce au suivi à long terme (capture-marquage-recapture depuis plus de 30 ans) d’une population nichant dans à l’Île Bylot (Nunavut).

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Climate warming is causing significant changes to habitats in higher latitudes. Public attention has witnessed the dramatic loss of sea ice and its implications for Indigenous populations and fauna.

Moreover, rising temperatures destabilize soils in the Arctic and sub-Arctic, causing rapid and profound shifts in microbial biodiversity. As a result, there are concerns that undescribed microbes will go extinct as their unique habitats are lost, and others will be selected as new vegetation regimes take hold. Here, we characterize the soil communities from various habitats of Canada’s Arctic and sub-Arctic. More specifically, we apply modern sequencing techniques and novel isolation methods to identify potential biomedical compounds and the organisms that produce them. Preliminary data is presented based on the 2021 field expedition to Whapmagoostui-Kuujjuarapik, Quebec. These villages are located in the Canadian sub-Arctic at the 82

Ce projet de doctorat visera dans un premier temps à établir les relations entre survie et âge chez la Grande Oie des neiges à l’aide de modèles multiévènements à mixture. Dans un deuxième temps, le lien entre âge et TL, et TL et survie sera effectué. Enfin, j’explorerai de nouvelles pistes d’indicateurs de la sénescence en regardant le lien entre l’âge et la méthylation de l’ADN et le microbiome intestinal. Ce projet permettra d’approfondir nos connaissances sur les déterminants de la sénescence, et nos connaissances de la dynamique de la Grande Oie des neiges, espèce structurante de l’écosystème arctique.

insight into long-term dynamics and spatial distributions, and ideally provide a robust basis for predictive modelling. In parallel, available meteorological datasets will be evaluated to understand regional and local climate variability as well as the evolution of short-duration extremes that trigger natural hazards.

Whereas the feasibility and reliability of an early warning system for Nunavik will be limited primarily by data availability, its utility depends on local needs and the benefits of such a system. These must be explicitly considered in this project and will be discussed in dialogue with the northern villages.

The development process, as well as data and interim results, will be shared in a transparent and accessible manner to raise awareness and engage community members and stakeholders.

First steps towards establishing an early warning system for natural hazards in Nunavik, Quebec, Canada Till Groh1, 2, Richard Fortier1, 2, Jean-Michel Lemieux1, 2, Daniel Nadeau1, 3, Thierry Badard4, 5, Jacynthe Pouliot4, 5, Amir Vahdat4, 5

Dietary Selenium variation impact the intestinal Gut-microbiota and the Endocannabinoid system

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Centre d’études nordiques; 2Université Laval Géologie et de génie géologique; 3Université Laval Génie civil et génie des eaux; 4Université Laval Centre de recherche en données et intelligence géospatiales; 5Université Laval - Sciences géomatiques

Fredy Alexander Guevara Agudelo1, 2, 3, Nadine Leblanc2, 3, Isabelle Bourdeau Julien1, 2, 3, Sébastien Lacroix2, 3, Cyril Martin3, 4, Nicolas Flamand3, 4, Alain Veilleux1, 2, 3, Vincenzo Di Marzo1, 2, 3, 4, Frédéric Raymond1, 2, 3 1

Université Laval – Institut sur la nutrition et les aliments fonctionnels, Centre NUTRISS; 2Université Laval – Agriculture et sciences des aliments; 3 Canada Excellence Research Chair on the Microbiome-Endocannabinoidome Axis in Metabolic Health (CERC-MEND); 4Université Laval - Médecine, Institut universitaire de cardiologie et pneumologie de Québec

In Nunavik, strong climate variability is contributing to significant environmental changes. Frequent extreme meteorological events and associated natural hazards are commonly observed consequences, and they may threaten public safety and infrastructure in northern villages. Within CEN’s Qaujikkaut project, funded by Sentinel North, efforts are underway to develop an early warning system for key natural hazards in Nunavik based on the monitoring of meteorological indicators. The envisaged threshold-based forecasting approach will be enabled by short-term weather forecasts and real-time access to observations from the SILA network of climate and environmental monitoring stations operated by the CEN and MELCC in Nunavik.

Arctic populations traditionally consume foods replete in selenium (Se) and long-chain omega-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFAs) from fish and marine mammals. These elements present in the diet are associated with several health benefits for these communities and participate in the modulation of intestinal microbial species. Some bacteria can use Se for respiration under limiting anaerobic conditions, generating energy to sustain growth.

Variations in this trace mineral can change bacterial metabolic patterns, which may result in indirect bacteria-host interactions mediated by gut-derived metabolites.

Precisely forecasting the broad range of natural hazards necessitates large and accurate datasets of past events that can be directly linked to recorded environmental variables. Because dated events in Nunavik are few and far between, however, a variety of methods must be explored to potentially expand the existing inventory of natural hazards, gain

The expanded endocannabinoid system, or endocannabinoidome (eCBome), is increasingly 83

known to play a role in the communication between the bacterial communities that coexist in the intestinal tract and human cells. To understand how selenium affects gut microbiota and the potential interaction with the eCBome, we used 16S rRNA gene metataxonomics to examine the composition of gut microbiota in the ileum and caecum of male and female mice kept for 28 days with selenium-enriched or selenium-deficient diets combined with high-fat and low-fat formulations. In addition, we quantified plasma eCBome mediator levels by targeted liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LCMS/MS). Overall, high-fat diets induced weight gain in a manner dependent on the sex of the animal.

Concomitantly, changes in intestinal microbiota were observed in diets with reduced concentrations of Se following a low-fat diet, including a modification in the relative abundance of Lactobacillaceae and Erysipelotrichaceae. Mediators of the eCBome also responded to the diets. Selenium enrichments were associated with higher plasma levels of 2-eicosapentaenoyl-glycerol (EPG) and 2oleoyl-glycerol (2-OG), two mediators with potentially beneficial actions on metabolism and inflammation. This study highlights the potential impact of dietary selenium variations on both the microbiome and eCBome.

d’analyse à base d’intensité de fluorescence, de temps de vie de fluorescence (Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy, FLIM) via la régression multiexponentielle et l’utilisation de plans phaseurs pour analyser des données FLIM seront comparées.

Les paramètres de comparaison seront le nombre de photons détectés, la séparation des temps de vie de fluorescence dans le cas des techniques à base de FLIM, ainsi que de la précision de l’obtention de concentrations ioniques lorsque deux indicateurs ioniques sont présents dans le même échantillon.

Les modèles mathématiques associés aux plans phaseurs ont été validés sur un simulateur conçu pour recréer des données FLIM, puis comparés à la technique de régression multiexponentielle (algorithme de Levenberg-Marquardt). Les modèles ont ensuite été utilisés sur des échantillons in vitro de cultures de cellules HEK-293, puis de cellules neuronales d’hippocampe de souris et comparés à des techniques d’analyse ratiométriques d’intensité de fluorescence.

Les résultats obtenus sur simulateur ont montré que la précision d’obtention de temps de vie de fluorescence, qui peuvent ensuite être liés à des concentrations ioniques, est comparable entre les méthodes de plans phaseurs et les méthodes de régression multiexponentielles. Lorsque deux fluorophores sont présents dans le même échantillon, les résultats sont plus précis pour le modèle des plans phaseurs que pour les régressions multiexponentielles.

Développement de techniques d'analyse quantitatives des concentrations ioniques neuronales Louis-Philippe Guinard1, Annie Barbeau1, Antoine Godin1

Biological soil crusts in Québec’s boreal forest to improve restoration outcomes

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Université Laval - Biophotonique

Laura Hjartarson1, Juan Carlos Villarreal Aguilar1, Line Rochefort2

Des débalancements anormaux et néfastes de l’homéostasie ionique neuronale, au niveau du calcium et du chlore notamment, ont été rapportés dans des modèles cellulaires ou animaux de troubles psychiatriques. Chez l’adulte, le calcium joue un rôle d’indicateur de l’activité neuronale alors que le chlore en joue un rôle plutôt inhibiteur; le rôle de cet équilibre entre les deux concentrations ioniques est donc un sujet d’intérêt dans le développement de troubles psychiatriques.

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Université Laval - Biologie, 2Université Laval Phytologie Resource extraction is driving economic, cultural, and environmental changes in the Canadian North.

Even after extraction activities have ceased, legacy impacts can persist; as such, restoration of extraction sites is critical in mitigating long-term impacts.

Currently, the conventional method of revegetating mineral extraction sites often includes the use of non-native plant species and the importation of foreign material. In the search to find a holistic, easily applicable, and cost-effective method of

L’utilisation d’indicateurs ioniques fluorescents tels que Twitch-2B (pour le calcium) et SuperClomeleon (pour le chlore) permet de suivre les concentrations ioniques correspondantes dans des cultures de cellules neuronales. La précision des techniques 84

revegetation, the use of biological soil crusts (BSC) to accelerate primary succession is promising. BSC are communities of lichen, bryophytes, microalgae, microfungi, archaea, and bacteria, including cyanobacteria, that bind together with soil particles to form a surface crust. They are well known for providing essential ecosystem functions such as soil formation and stabilization, alteration of water infiltration and retention, and fixation of atmospheric carbon and nitrogen. Nitrogen is a known limiting factor for primary productivity, as biological nitrogen fixation is an important input of available nitrogen in many terrestrial habitats. Well adapted to harsh conditions, BSC can survive long periods of desiccation, wide temperature fluctuations, and high light intensities. As the first organisms to colonize soil, bacterial communities are critical in improving soil structure and catalyzing primary succession on highly degraded sites. Taking into consideration their highly relevant ecological functions coupled with their ability to thrive in harsh environments, BSC are well positioned to facilitate the functional recovery of degraded ecosystems.

Largely studied in arid ecosystems, BSC are scattered across the boreal landscape and have received little attention. To fill this knowledge gap, the objectives of our research project are to i) characterize the lichen and bryophyte species of biological soil crusts that establish spontaneously on borrow pits; ii) identify the main environmental factors governing the distribution of these biological soil crust communities; and iii) characterize the bacterial communities associated with biological soil crusts that establish spontaneously on an abandoned mine and their associated nitrogen-fixing capabilities. We are surveying BSC that spontaneously establish on abandoned borrow pits (formerly used for road construction) in the Parc national des Grands-Jardins and along La Route du Nord, a gravel road linking the town of Chibougamau to the James Bay region in Quebec.

We are using 16S rDNA gene sequencing to characterize the bacterial diversity under bare soil and three different types of BSC (cyanobacteriadominated, bryophyte-dominated, and lichendominated) on an abandoned mine tailing, as well as the bacteria under the bryophyte/lichen layer on a restored mine tailing site, both in the AbitibiTémiscamingue region of western Quebec. To assess the presence of diazotrophic bacterial species present in the soil below the BSC, we are using nifH gene sequencing. Combining ecology, botany, and microbiology, this research project will provide valuable knowledge on BSC in Quebec’s boreal

forest and their potential in assisting revegetation outcomes for northern extraction sites. Progress made to date will be presented and comments and suggestions on the continuation of the project are strongly welcome.

Hormones, the behavior's puppet masters Maeliss Hoaru1, Akiko Kato2, Frédéric Angelier2, Frédéric Dulude-de-Broin1, Frédéric LeTourneux1, Thierry Grandmont1, Maude Gauthier-Bouchard1, Chris Williams3, Joël Bêty4, Pierre Legagneux1, 2 1

Université Laval – Biologie et Centre d’études nordiques, 2Centre d’Études Biologiques de Chizé CNRS, France, 3University of Delaware, Newark, United States, 4Université du Québec à Rismouski Biologie et Centre d’études nordiques Les changements environnementaux peuvent compromettre la phénologie de la migration animale avec un impact en cascade sur la dynamique des populations. Les espèces migratrices de grande taille dépendent en partie des réserves endogènes accumulées lors des haltes migratoires pour faire face aux coûts de reproduction. Les aspects physiologiques déclenchant ces mécanismes d'adaptation sont encore mal compris, notamment In natura. Les glucocorticoïdes (GC) tels que le cortisol ou la corticostérone (CORT) sont bien connus pour être impliqués dans la réponse au stress de l'organisme mais, à plus faible concentration, ils fluctuent également en réponse aux demandes énergétiques journalières et saisonnières. En utilisant des implants sous-cutanés de CORT, nous avons d'abord validé chez des oies cendrées en captivité avant la reproduction qu'une légère élévation de CORT induisait une augmentation des comportements de recherche alimentaire ainsi qu'une forte prise de masse corporelle (+ 200 g sur 11 jours par rapport aux témoins). Nous avons ensuite combiné l'expérience d’implants de CORT avec un suivi par GPS couplé à des accéléromètres chez des Grandes Oies des neiges sauvages capturées lors de la migration printanière au Québec, Canada. Nous avons pairé des oies ayant une condition corporelle similaire et implantées avec un implant de CORT ou placebo. Chaque oiseau a ensuite été suivi pendant 12,4 jours en moyenne avant le départ de la migration. Quatre comportements différents ont été attribués à partir des données d'accélérométrie validées avec des enregistrements vidéo obtenus sur le terrain. Nous avons démontré que les individus 85

traités sous CORT augmentaient leur intensité de recherche alimentaire de 8 % et avançaient leur date de départ de migration de deux jours par rapport aux témoins. De nombreuses études, y compris des expériences avec des handicaps tels que des implants hormonaux ou des contaminants, ont pu retarder la migration des oiseaux. Notre étude est l'une des premières, sinon la première à devancer expérimentalement la migration des oiseaux et montre le rôle clé de la régulation endocrinienne sur l'intensité de la recherche alimentaire et de l'engraissement printanier sur la phénologie des oiseaux.

The gut microbiome-endocannabinoid system as an integrator of extreme environmental influences on bioenergetics Tina Khalilzadeh1,2, Pejman Abbasi1,2, Cristoforo Silvestri1,2 1

Université Laval – Médecine, 2Institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec Northern populations are exposed to large thermal and light energy fluctuations. These extreme environmental conditions affect the mitochondrial function of the brain and peripheral tissue, and hence metabolic and mental health. There is increasing evidence that the intermediacy of the gut microbiome-endocannabinoid system axis plays a significant role in the observed effects. This project will investigate how thermal and light changes affect the mitochondrial function in the brain and peripheral tissue and hence metabolic and mental health through the intermediacy of the gut microbiome-endocannabinoid system axis.

Detecting respiratory rate using flexible multimaterial fibre electrodes designed for a wearable garment Michelle Janusz1, Mourad Roudjane2, Benoit Gosselin1, Diego Mantovani3, Younès Messaddeq2 1

Université Laval – Génie électrique; 2Université Laval – Physique, génie physique et optique; 3 Université Laval – Génie des mines, de la métallurgie et des matériaux

Two objectives are defined for this project, which will examine the interplay between cold and photo period-induced changes in various in vivo, ex vivo, and in vitro models. Objective 1 will investigate the effects in vivo of such changes on the ECS in the brain, adipose tissues, and intestines in association with alterations of the gut microbiome as well as of metabolic parameters and affective behaviour.

Objective 2 will investigate the effects of changes identified in objective 1 on mitochondrial activity in neurons, adipose tissue, and other metabolic tissues using various ex vivo and in vitro systems (cell cultures, intestinal organoids, tissue explants, etc.).

Smart sensors that are embedded into wearables and capable of monitoring vital signs have become an important research topic and a technology of interest for numerous commercial ventures. Monitoring respiratory rate is challenging due to the complexity and uniqueness of the musculoskeletal movements involved in the breathing process. At the same time, it is a critical factor in assessing patients’ health.

Multimaterial fibres developed at Université Laval exhibit the potential to be interwoven into a textile and used in a wearable garment. This study compares the effectiveness of two types of flexible multimaterial fibres, namely polyethylene-co-vinyl acetate (PEVA) fibre and polydimethylsiloxane elastomer (PDMS) fibre, in detecting respiratory rate using two methods: the fibre strain method and the bioimpedance method. The study involved five experiments where three volunteers’ respiratory rates were measured under the following conditions: deep breathing, holding breath, deep breathing with exercise, relaxed breathing, and deep breathing with the fibres mounted onto a wearable.

The study will not only result in an understanding of how extreme and yet physiologically relevant environmental conditions affect cardiometabolic and mental health at the molecular level, but aims to also lay the groundwork for the development of relevant novel probiotic and/or cannabis-based therapies.

Keywords: extreme environmental conditions, metabolic health, gut microbiome-endocannabinoid system, mitochondrial activity

Development of riboprobes to characterize the expression of the histamine receptors in the mouse hypothalamus

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Axelle Khouma1, 2, Julie Plamondon1, Denis Richard1, 3, Alexandre Caron1, 2, Natalie Michael1, 2

Photomicrographs were taken from a film audiogram at different levels to establish the rostrocaudal distribution of each receptor. The hybridization signals revealed on NTB2-dipped nuclear emulsion slides were then examined under dark-field microscopy. The expression of each receptor in hypothalamic nuclei was determined by measuring the pixel density of the hybridization signal from both hemispheres.

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Institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec; 2Université Laval Pharmacie; 3Université Laval - Médecine Introduction: Obesity is a major public health crisis, and the rate of obesity is particularly high in northern Canadian populations. A better understanding of the function of brain circuits regulating energy homeostasis, and their sensitivity to modern lifestyle factors, may provide important insights to help prevent and treat the development of obesity. The central histaminergic system participates in a variety of biological functions including sleep, arousal, feeding behaviour, thermoregulation, locomotor activity, and cognitive processes. Within the hypothalamus, histaminergic neurons, projecting to many nuclei known to regulate energy homeostasis and histamine signalling, are important for seasonal adaptations in body weight. However, the mechanisms by which histaminergic neurons participate in the regulation of feeding is understudied. Recent work from our team demonstrated a functional interaction between the histaminergic system and the melanocortin system for the regulation of food intake. However, the downstream molecular mechanisms mediating these effects remain unexplored. Within the brain, histamine activates three G-protein coupled histamine receptors (H1R, H2R, and H3R) which are candidate targets for mediating these effects on feeding. Preliminary studies from our laboratory suggest that positive energy balance signals result in changes in the expression of the histamine receptors in a whole-hypothalamus homogenate. However, this approach did not allow us to identify which hypothalamic nuclei expressing the histamine receptors were affected by metabolic alterations.

Thus, developing histological tools to characterize the expression of the histamine receptors will enhance our ability to define the neural mechanisms by which histamine affects metabolism.

Results: In situ hybridization data confirmed previous reports that histamine receptors exhibit a specific pattern of mRNA expression throughout the mouse brain. Within the hypothalamus, high levels of Hrh1 were detected in the paraventricular nucleus of the hypothalamus (PVH), particularly in the region where parvocellular neurosecretory neurons are expressed. An Hrh1 signal was also detected in the ventromedial (VMH), the arcuate nucleus (ARC), and the median preoptic nucleus (MnPO) areas of the hypothalamus. Importantly, these regions are critical for the control of glucose and energy balance. Low signals of Hrh2 were observed in the ARC. High levels of Hrh3 were found in the TMN, VMH, and ARC, while lower signals were observed in the dorsomedial hypothalamus (DMH).

Conclusion: In conclusion, this study characterized and mapped the distribution of histamine receptors in the mouse brain. Future use of these riboprobes will allow for precise characterization of histamine receptor expression following metabolic or other environmental challenges.

Mountain Sorrel Domestication Project Victor Labelle1, Stéphanie Dudonné1, Johann Wagner2, Laura Jaakola3, Chantal Langlois4, Caroline Hervé5, Patrice Dion1 1

Université Laval - Phytologie; 2Polar Knowledge Canada; 3University of Tromsø - Arctic and Marine Biology; 4Department of Health - Nunavut, 5 Université Laval – Anthropologie

Objective: To develop riboprobes in order to map the distribution of histamine receptors and the characterization of their expression in the mouse brain.

Mountain sorrel is an Arctic-alpine herbaceous perennial widely distributed throughout the arctic and alpine regions of North America and Eurasia. It is an important edible and medicinal plant for Inuit due to its local abundance. Its succulent juicy leaves can be consumed fresh, cooked, or preserved in seal oil1. They are also consumed to increase energy and ease stomach aches caused by too much fat intake2.

Methodologies: Radioactive riboprobes targeting the Hrh1, Hrh2, and Hrh3 genes were generated by reverse transcription polymerase chain reaction and cloning. These riboprobes were then used for in situ hybridization on coronal brain sections.

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Wild mountain sorrel has been reported to contain a relatively high level of vitamin C, as well as essential minerals3,4. However, limited information is available on the phytochemical composition of the plant. A preliminary characterization identified the presence of polyphenols in mountain sorrel, mostly flavonols and proanthocyanidin oligomers (unpublished data).

plants used by the Inuit of Qikiqtaaluk (Baffin Island, Nunavut). Submitted for the Special Issue on Ethnobotany, inspired by the Ethnobotany Symposium organized by Alain Cuerrier, Montréal Botanical Garden, and held in Montréal at the 2006 annual meeting of the Canadian Botanical Association/Association Botanique du Canada.

Botany, 2008. 86(2): pp. 157-163 3. Geraci, J.R. and T.G. Smith. Vitamin C in the Diet of Inuit Hunters from Holman, Northwest Territories. 1979.

4. Kuhnlein, H.V., N.J. Turner, and P.E.S.N.J. Turner, Traditional Plant Foods of Canadian Indigenous Peoples: Nutrition, Botany, and Use. 1991: Gordon and Breach.

5. Avard, E. Northern Greenhouses: An Alternative Local Food Provisioning Strategy for Nunavik.

2015.

This research builds on an ongoing communitybased participatory project aiming at supporting the Inuit community of Cambridge Bay (Nunavut, Canada) in the development of a local plant production system. Based on previous greenhouse implantation initiatives in the Arctic, a critical success factor for local appropriation is the production of local edible plants that are an integral part of the traditional Inuit food environment5.

Although accessible and widely distributed, mountain sorrel leaves are only available during the short summer season. Cultivating this plant locally in northern greenhouses would allow it to be available year-round for Inuit populations as part of a healthy traditional diet.

Selenium and Vanadium in thermokarst ponds of the SAS valley, Nunavik

We hypothesize that the domestication of wild plants can significantly affect their metabolism, and consequently their capacity to synthesize and accumulate phytochemicals.

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Audrey Laberge-Carignan1, Marie Demers1, Dominic Larivière1, Martin Pilote2, Raoul-Marie Couture1 Université Laval - Chimie, 2Environment and Climate Change Canada

The principal objective of this research is to estimate the impact of indoor cultivation on mountain sorrel collected in Cambridge Bay. First, seeds of wild plants from Nunavut and Norway will be grown with and without fertilization, under controlled environments. We will then characterize the polyphenolic profile of mountain sorrel leaves using high-resolution mass spectrometry (HRMS) coupled with ultra-high-pressure liquid chromatography (UHPLC). Finally, the polyphenolic profile of wild leaves will be compared to that of the indoor-grown leaves, with and without fertilization.

Le vanadium(V) est à la fois un élément critique à la technologie et un élément essentiel à certaines fonctions enzymatiques dans l’environnement.

Toutefois, le devenir de cet élément dans les milieux nordiques est encore peu connu. Le V se retrouve dans l’environnement sous différents états d’oxydation qui détermine sa distribution dans les compartiments lacustres tels que la colonne d’eau, les sédiments, les eaux porales ou le biote. La concentration de vanadium dissout est aussi influencée par la présence d’autres éléments entraînant la formation de complexe tel que le carbone organique et le fer.

The project will be used to collect valuable information regarding the nutrient and phytochemical composition of wild and cultivated mountain sorrel, in order to improve the consumption of this traditional plant of nutritional and medicinal interest, as well as support community-based nutrition programs and public health interventions.

1. Porsild, A., Edible Plants of the Arctic. Archives of the Arctic Institute of North America, 1953. 6(1).

2. Black, P., J. Arnason, and A. Cuerrier, Medicinal

Pour mieux comprendre le devenir du vanadium dans les environnements nordiques, je me suis intéressée à 4 mares de thermokarsts de la vallée Sasapimakwananisikw (SAS) près de la communauté de Whapmagoostui-Kuujjuarapik. Ces mares sont représentatives du milieu aquatique nordique en raison des forts gradients d’oxygène dissout présents dans leur colonne d’eau et des concentrations élevées de carbone organique dissout.

Celles que j’étudie se placent le long d’un gradient 88

de concentration de Fe et de pH. Elles ont été échantillonnées à l’hiver 2020 et à l’été 2021 pour y mesurer une gamme de paramètres géochimiques en plus des concentrations de V dissout dans la colonne d’eau et dans l’eau porale des sédiments. En général, l’oxygène dissout décroît rapidement de la surface vers le fond, en raison de la respiration microbienne.

Les concentrations en Fe dissout vont de < 4 mg/L pour les mares qui ont un pH de 5,4 à > 12 mg/L pour la mare qui a un pH de 6; ce comportement est aussi observé pour les concentrations de V dissout.

Les concentrations de ces deux éléments sont corrélées aux concentrations d’oxygène dissout, ce qui suggère un changement d’état d’oxydation. Des analyses de spéciations du V par HPLC-ICP-MS/MS vont permettre de confirmer nos hypothèses.

l'augmentation du taux de recherche du loup, et des perturbations fréquentes à la végétation. Il prédit un effet neutre sur la densité de caribous lors d'une augmentation du niveau de productivité primaire de la végétation.

Extraction et caractérisation de composés phytochimiques de la mousse nordique Racomitrium lanuginosum Rosalie Lamoureux1, Normand Voyer1, Stéphane Boudreau2 1

Université Laval - Chimie, 2Université Laval Biologie Contrairement aux écosystèmes tropicaux, ceux nordiques n'ont presque pas été investigués pour les produits naturels que leurs organismes recèlent.

L'objectif principal de nos travaux de recherche est de valoriser les composés phytochimiques se trouvant au cœur de la flore nordique. Cette dernière possède des adaptations impressionnantes aux conditions climatiques qui sont extrêmes sur ces territoires, favorisant ainsi la biosynthèse de produits naturels potentiellement nouveaux.

Prévoir l'effet des changements climatiques sur le caribou forestier au Canada: un modèle mathématique Patricia Lamirande1 1

Université Laval - Mathématiques

Le caribou forestier est établi dans la forêt boréale au Canada et la densité de ses populations diminue depuis les dernières dizaines d'années. Plusieurs facteurs peuvent influencer l'abondance des caribous, comme la productivité primaire de la végétation, la fréquence des perturbations à la végétation, la quantité de biomasse disponible et la facilité des loups à se déplacer.

Dans ce contexte, le présent projet de recherche vise à faire l’investigation phytochimique de Racomitrium lanuginosum, une mousse prévalente au Nunavik, mais qui n'a jamais fait l'objet d'investigations. Nous présenterons nos résultats d’extraction par solvants de différentes polarités d'échantillons récoltés à KuujjuarapikWhapmagoosti.

Dans le cadre de mon projet de maîtrise, qui est un projet de recherche interdisciplinaire en mathématiques et en biologie, j'ai construit un modèle mathématique à équations différentielles ordinaires pour représenter les interactions trophiques entre les caribous et les autres espèces présentes dans l'Est et l'Ouest du Canada, incluant les orignaux, les cerfs de Virginie, les loups et les ours noirs. Une analyse comparative a été faite entre le modèle de l'Est et de l'Ouest, en faisant varier les paramètres selon les facteurs énumérés précédemment.

Les extraits bruts obtenus avec trois solvants ont été fractionnés à l’échelle du milligramme par chromatographie liquide à moyenne pression (MPLC). Par la suite, les fractions ont été analysées par chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS) afin de faire l’identification putative des composés de chaque fraction. Pour terminer, les molécules inédites ont été purifiées par chromatographie liquide à haute performance (HPLC) semi-préparative. C’est par résonance magnétique nucléaire (RMN) que ces composés ont été identifiés.

Cette présentation a pour but de présenter les résultats de ce projet de recherche. Le modèle construit prédit un effet négatif sur la densité de caribous avec, indépendamment, l'ajout de proies alternatives aux loups, l'augmentation de la biomasse dont se nourrissent l'orignal et le cerf dans l'Ouest,

Plus d'une vingtaine de substances naturelles ont été identifiées jusqu'à maintenant lors de cette première investigation phytochimique de cette bryophyte nordique.

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Anne-Marie Lapointe1, Yohanna Klanten2, Catherine Girard3, Warwick Vincent4, Alexander Culley1, Dermot Antoniades2

A Tale of Two Seasons: Distinct Seasonal Viral Communities in Subarctic Thaw Ponds

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Université Laval - Biochimie, microbiologie et bioinformatique, 2Université Laval – Géographie, 3 Université du Québec à Chicoutimi – Sciences fondamentales, 4Université Laval - Biologie

Valérie Langlois1, Warwick F. Vincent2, Alexander I. Culley1 1

Université Laval - Microbiologie, 2Université Laval - Biologie

La vallée de Stuckberry a été touchée par une importante variabilité climatique au cours de l'Holocène et constitue actuellement un environnement en transition rapide en raison de la hausse des températures. Le retrait du glacier principal de la vallée a entraîné la formation de quatre lacs, où l’âge de chaque lac est proportionnel à la distance de l’océan Arctique. Les sédiments lacustres de ces lacs représentent un trésor d’informations sur les changements passés dans le bassin versant de la vallée de Stuckberry et fournissent une « mémoire à long terme » de la façon dont les lacs ont réagi à ces changements.

L'objectif spécifique de l'étude est de caractériser les changements au fil du temps dans la structure des communautés microbiennes. Pour ce faire, l’ADN est extrait dans chacune des couches et la technologie de séquençage d’amplicons de l’ARNr 16S est utilisée pour la fraction bactérienne et la technologie métagénomique shotgun est utilisée dans quelques couches ciblées pour la fraction virale. Des analyses bio-informatiques et statistiques sont ensuite effectuées pour réaliser l’affiliation taxonomique et les comparaisons de la diversité microbienne des couches des carottes de sédiments des quatre lacs, l’hypothèse étant que la diversité microbienne variera avec le temps et que cette dynamique reflétera les changements environnementaux passés dans le bassin versant. Les résultats des différentes richesses et diversités microbiennes démontrent que les communautés bactériennes sont affectées et réagissent à des conditions changeantes au fil du temps et les variances entre les lacs semblent être dues à leur composition physico-chimique respective et à leur temps d’évolution différent.

Le réchauffement climatique entraîne des changements importants du paysage subarctique, notamment le dégel du pergélisol riche en glace et l'expansion des lacs de thermokarst. Ces écosystèmes aquatiques sont riches en matière organique et peu profonds. Néanmoins, en été, leur colonne d'eau est fortement stratifiée, avec une couche de surface plus chaude et bien oxygénée et une couche plus froide et anoxique au fond. En hiver, leur colonne d'eau est isolée par la neige et la glace et devient entièrement anoxique, favorisant la méthanogénèse et la production de gaz à effet de serre. Par leur impact bien connu sur leur hôte, les virus affectent les chaînes alimentaires, la composition des populations microbiennes et les cycles biogéochimiques. Cependant, la diversité virale est encore mal comprise, et l'impact des virus sur les écosystèmes nordiques est encore largement non documenté. Notre étude aborde la question suivante : « Comment les changements de conditions liés à la profondeur et aux saisons affectent-ils la diversité et la structure de la communauté virale dans un lac de thermokarst? » Nous avons produit des métagénomes à partir d'échantillons d'eau prélevés entre 2015 et 2017 dans un lac thermokarst du nord du Québec. Les assemblages viraux résultants contiennent de nombreux génomes viraux précédemment inconnus, et nous avons identifié deux communautés distinctes : une communauté annuelle plus variable trouvée à la surface en été, et une communauté pérenne trouvée dans la couche d'eau anoxique. Nous avons également comparé les communautés à d'autres métagénomes de pergélisol et de lacs pour évaluer leur caractère unique. Ces données constituent le portrait le plus complet à ce jour de la diversité virale dans les lacs de thermokarst et contribuent grandement à notre compréhension de l'écologie virale dans cet environnement d'importance mondiale.

Projet de collier télémétrique pour le suivi des animaux de l'Arctique et des changements de leur environnement Gabriel Lapointe1, Martin Bernier1, Steeve Côté2, Julien Hénault Richard2

Structure of microbial communities in lake sediments of the High Arctic 90

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Université Laval –Physique, génie physique et optique & Centre d'optique, photonique et laser, 2 Université Laval – Biologie & Centre d'études nordiques

developmental stages are particularly vulnerable to MeHg toxicity, which can cause multi-scale effects.

Identifying the neurotoxicity mechanisms of MeHg is necessary to better understand its impacts on human brain functions. Meanwhile, recent studies have found selenoneine, an anti-oxidative molecule that forms a complex with MeHg, to accumulate in red blood cells of Nunavik Inuit.

L’avènement des colliers télémétriques a révolutionné l’étude des animaux en milieu naturel, mais beaucoup de développements demeurent à effectuer. L'objectif de ce projet est de développer un collier animalier équipé de caméras en plus des systèmes plus conventionnels de positionnement GPS et de repérage par VHF. Plus précisément, cet appareil est destiné à l’étude des caribous migrateurs, au nord du Québec, afin de suivre leur comportement à l'état sauvage et de fournir des informations sur leur environnement à fine échelle spatiale. Une information importante visée par le collier en développement est la mesure de la profondeur d’enfoncement de l’animal dans la neige lors de ses déplacements. Enregistrer les changements d’épaisseur et les propriétés du couvert neigeux rencontrer par les caribous tout au long de l'année lors de leurs déplacements permettra d’étudier des changements climatiques dans le nord du Québec et leurs effets sur les populations de caribous migrateurs. Dans cette présentation, le prototype du collier sera présenté ainsi que les tests de terrain effectués et prévus jusqu’à maintenant.

Les prochaines modifications jusqu'au produit final du collier seront discutées.

To address the hypothesis that selenoneine can afford protection against MeHg-induced neurodevelopmental toxicity, we rely on Danio rerio (hereafter referred as zebrafish, ZF) embryos as an experimental model to conduct MeHg exposures, both separately and combined with selenoneine. We are carrying out toxicological assays at sub-lethal concentrations of MeHg during larval development (monitoring factors such as heart rate, deformities, and growth) and investigating apoptosis events as well as MeHg distribution by whole-mount immunofluorescence in ZF brains. We are also optimizing ZF larvae microdissection to quantify selenoneine and MeHg tissue-specific bioaccumulation using gas chromatography coupled with inductively coupled plasma mass spectrometry.

We will next assess the effects of MeHg and selenoneine exposures on brain circuit development and activity with live optical imaging in ZF larvae.

These results will contribute to bridging the gap between MeHg molecular targets and MeHg cognitive impacts to provide a better diagnostic of its neurotoxicity in humans. Our findings on the MeHg-selenoneine interaction should also provide relevant data to tackle health hazards related to MeHg exposure in populations relying on sea food.

Zebrafish larvae as a multi-scale model to study the neurotoxicity of methylmercury and its protection by selenoneine Marc Lebordais1, 2, Pierre Ayotte3, 4, Paul De Koninck1, 2

Spontaneous neuronal activity in developing larval zebrafish brain reveals strong structurefunction relationships

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Centre de recherche CERVO, 2Université Laval Biochimie, microbiologie, bio-informatique; 3Institut national de santé publique du Québec; 4Université Laval - Médecine sociale et préventive

Antoine Légaré1, 2, 3, Vincent Boily1, 2, Mado Lemieux2, 4, Paul De Koninck2, 5, Patrick Desrosiers2,

Populations in northern Canada are currently exposed to health hazards triggered by environmental stresses and contaminants. Among them, methylmercury (MeHg), a neurotoxic organometal, is particularly of concern. MeHg is well-known to accumulate in marine mammals that are largely consumed by Inuit people. Moreover, maternal transfer of MeHg during pregnancy is especially worrisome considering the ongoing neuronal development of fetuses. Indeed, early

3, 6

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Université Laval - Biophotonique; 2CERVO Brain Research Centre; 3Dynamica Research Lab; 4 Université Laval; 5Université Laval - Biochimie; 6 Université Laval - Physique How function emerges from structure is a fundamental question for the study of complex natural systems. With the help of statistical 91

modelling and graph theory, we investigate the relationships between functional and structural connections in the developing larval zebrafish brain, and how they may eventually be perturbed by the exposome. Using resonant two-photon microscopy along with a piezo-driven objective, we monitor whole-brain spontaneous neuronal activity in a transgenic fish line which expresses fluorescent calcium indicators in every neuron. High-resolution 3D anatomical brain scans are used for registration with a zebrafish brain atlas, which holds structural information about axonal projections between brain regions. The homologous functional connections are inferred by measuring correlation in neuronal activity across all brain regions. We observe distinct topological features for both structural and functional networks, as structural connections do not directly lead to functional interactions. Using an alternative approach, spontaneous brain activity is decomposed into a set of discrete brain states with different probabilities of transitioning into one another. Neuronal activation patterns within most states are constrained by structural modules, suggesting a role for the modular organization of the brain in shaping spontaneous dynamics (Figure 1-a).

Projecting these results onto a network of states linked by transitions (Figure 1-b), we obtain an alternative functional network representation that encodes the dynamical rules governing the evolution of spontaneous activity in the larval zebrafish brain.

Our network framework will be used to characterize the healthy brain from a global perspective and to measure the impact of environmental factors on the function of neuronal populations.

that uses fixed fibre optics to inject and receive light within the snow, we attempt to follow the evolution of snow density throughout the winter.

The measurement technique is based on measuring the length that the optical signal travels in the air within the snow using a spectroscopic analysis of the narrow oxygen absorption feature and the total length that the signal travels in the medium based on photon time of flight. By making a ratio between the length of light travelled in air over total length, it is possible to deduce the concentration of air in the snow which is strongly related to its density.

A portable version of the system was tested in the field last winter and the presented project is now ready to be deployed for a full winter of measurement under the snowpack.

Exploration of the maturation of the GABAergic system during neurodevelopment with multimodal imaging techniques Jodie Llinares1, 2, Erik Bélanger1, 2, 3, Michel Maziade1, 2, Isabelle St-Amour1, 2, Pierre Marquet1, 2, 3, 4

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Centre de recherche CERVO; 2Université Laval; Centre d’optique, photonique et laser; 4Unité mixte internationale en neurodéveloppement et psychiatrie de l’enfant, Université de Lausanne et Université Laval 3

Schizophrenia (SZ) is a psychiatric disease affecting about 1% of the population. Increasing evidence shows that discrete alterations in brain development during childhood and adolescence contribute to the risk of developing SZ. Specifically, cortical alterations of the maturation and function of inhibitory systems that induce perturbations in the excitatory/inhibitory (E/I) balance are likely to be involved in the pathogenesis of SZ. However, GABA, the main inhibitory neurotransmitter in the adult brain, is known to exhibit excitatory effects during the early phases of neurodevelopment due to changes in chloride homeostasis involving the (N)KCC cotransporters, namely NKCC1 and KCC2.

We propose that a delay of the neuronal response to GABA stimulation from being excitatory to inhibitory during neurodevelopment could explain perturbations of the E/I balance and represent a cellular phenotype of SZ. To assess this, we aim to use a multimodal imaging approach including the

Mesure optique de la densité de la neige Félix Lévesque-Desrosiers1, 2, Florent Dominé2, Simon Thibault1 1

Centre d’optique, photonique et laser – Université Laval; 2Takuvik Snow density is currently measured by weighing a known volume. This process requires the presence of scientists on the field, which is complex and expensive given the constraints of Arctic logistics.

What’s more, this property cannot be characterized throughout winter or over a large area.

This project focuses on developing a fast and nondestructive optical instrument to measure snow density without human intervention. With a system 92

non-invasive and label-free digital holographic microscopy (DHM) to explore the maturation of neuronal function in cellular models.

analyses show that the lipid composition of neuronal membranes differs in people with schizophrenia.

This difference is also reflected in several types of cells, including red blood cells (RBCs). RBCs are known to exhibit spectacular biomechanical properties (BPs) resulting in unique deformability capacity and spontaneous membrane vibrations at the nanoscale. It has been reported that the lipid composition of the RBC membranes affects these BPs. An accurate biomechanical characterization of RBCs could thus reveal MPD-related phenotypes.

During early neurodevelopmental stages, GABAmediated depolarization induces calcium (Ca2+) influx through voltage-gated Ca2+-channels. As a first step, we monitored Ca2+ responses to GABA stimulation in primary cultures of rat cortical neurons from 4 to 19 days in vitro (DIV). As expected, the proportion of neurons responding to GABA decreased over time, suggesting a loss of GABA depolarizing action during invitro neuronal maturation. Interestingly, GABA-induced Ca2+ responses were associated with either reversible or irreversible increases in DHM-phase signal at 4 DIV, reflecting different neuronal volume homeostatic capabilities. The Ca2+ and phase variations were blocked by GABAA receptor antagonists, suggesting an implication of the chloride influx through GABAA receptors in these responses.

Quantitative phase digital holography microscopy (QP-DHM), providing images with a nonmetric axial sensitivity, represents a highly relevant technique to quantitatively study the biomechanics of RBCs. As a first step to identify MPD-related RBC phenotypes, we have started to develop a methodology based on QP-DHM to characterize RBC biomechanics. Studies are conducted in different conditions known to specifically impact RBC BPs. Concretely membrane vibrations and RBC deformations are monitored in environments controlled for temperature, pH, O2, and CO2 partial pressures. We are also going to start a biomechanical study of RBCs obtained from mice that were fed a strict diet allowing a control of their membrane lipid composition. Then, aiming at identifying MPDrelated RBC phenotypes, we will apply this methodology to our clinical dataset, composed of RBC samples collected from patients suffering from MPDs.

Further experiments are required to better understand the origin of the GABA-induced phase variations and to determine in particular the involvement of (N)KCC cotransporters which mainly regulate Cl- homeostasis, a parameter closely related to cell volume regulation. We then aim to use this methodology to non-invasively explore the maturation of iPSC-derived cortical neurons obtained from patients with SZ, high-risk offspring, and controls. Such non-invasive detections of functional alterations during the neurodifferentiation process could help to identify risk biomarkers of SZ.

In search of natural solutions to combat the metabolic side effects of atypical antipsychotics Mehdi Zineddine Messaoudene1, 2, 3, Nadine Leblanc1, Cristoforo Silvestri1, 2

Exploration of the red blood cell biomechanics with digital holographic microscopy: Towards a methodology to identify cellular phenotypes related to major psychiatric disorders

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Université Laval – Centre de recherche de l’Institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec, 2Université Laval – Médecine, 3UMIMicroMeNu

Sara Mattar1, Jean-Xavier Giroux1, Isabelle StAmour1, Michel Maziade1, 2, Erik Bélanger1, 3, 4, Pierre Marquet 1, 2, 3

Mehdi Zineddine Messaoudene (1, 2, 3), Nadine Leblanc (1,4), Cristoforo Silvestri (1, 2, 3, 4)

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Centre de Recherche CERVO; 2Université Laval Psychiatrie et neurosciences; 3Centre d’optique, photonique et laser, Université Laval; 4Université Laval - Physique, génie physique et optique

Background: Atypical antipsychotics (also known as “second generation” antipsychotics), such as olanzapine and clozapine, are a pharmacological subclass of neuroleptics and are prescribed for a variety of mental health conditions, including posttraumatic stress disorder, anxiety, depression,

Major psychiatric disorders (MPDs), including schizophrenia, are frequently diagnosed very late due to the lack of effective biomarkers. Post-mortem 93

schizophrenia, and bipolar disorder. Although atypical antipsychotics often show significant efficacy, they are linked to metabolic side effects, including excessive weight gain, dyslipidemia, and type 2 diabetes. However, data mining has shown that supplementation with vitamin D, which is a fatsoluble vitamin found in the human diet, can improve hyperglycemia, insulin resistance, and metabolic disorders in type 2 diabetics. In addition, several studies have also shown that Artemisia herba-alba, which is a medicinal plant with folkloric use for the treatment of type 2 diabetes in the Mediterranean and in the Middle East, has a visible effect on the regulation of hyperglycemia, insulin resistance, and dyslipidemia so that it protects against excessive weight gain.

endocannabinoid and related bioactive lipids will be determined in various metabolic tissues.

Feasibility: Our team is known for its expertise in the field of metabolic health, starting with a very good theoretical base and a mastery of all techniques and materials necessary for the advancement of the project.

Contributions to the advancement of knowledge: Evidence of the influence of vitamin D on the metabolic side effects of atypical antipsychotic drugs is still limited, and the use of Artemisia herbaalba to counteract these effects has not been studied at all. This study will help in understanding whether these compounds have therapeutic potential in combatting these side effects and provide insight into the nature of their pathology.

Hypothesis: We hypothesize that supplementation of vitamin D or Artemisia herba-alba could mitigate the disturbances and undesirable metabolic effects of atypical antipsychotics.

Thermally tunable all fiber laser operating at 3.24 µm for remote sensing of methane

Objectives: The objective is to study the impact of vitamin D or Artemisia herba-alba on atypical antipsychotics and see the possibility of reducing the effects and metabolic disturbances produced by the drugs.

Louis-Charles Michaud1, Tommy Boilard1, Vincent Fortin1, Sébastien Magnan-Saucier1, Réal Vallée1, Martin Bernier1 1

Université Laval - Centre d'optique, photonique et laser

Materials and Methods: C57BL/6J mice best reflect the elevated weight gain induced by atypical antipsychotics in the clinic and will therefore be maintained under conditions of vitamin D deficiency, sufficiency (as provided by the standard diet), or supplementation and supplementation with the aqueous extract of Artemisia herba-alba for 3 weeks (while on a diet with standard vitamin D levels) before being treated with olanzapine for an additional 8 weeks. Serum 1,25(OH)2D and other variables will be measured at the beginning and end of olanzapine exposure. Body weight and food intake (twice a week) will be assessed along with fasting biochemical parameters (blood glucose, blood insulin, and lipid profile) and glucose tolerance (as determined by an oral glucose tolerance test). The inflammatory status will be assessed at the same time points by multiplex ELISA analysis of relevant factors (IL-6, TNFα, protein C, adiponectin and leptin, etc.) in the blood.

Body fat composition will be determined by nuclear magnetic resonance (NMR). At the end of the trial, the composition of the gut microbiota in various regions of the gastrointestinal tract will be assessed by 16S rDNA sequencing and the levels of the

Les lacs de thermokarst formés par la fonte du pergélisol dans le Nord canadien sont d’un grand intérêt scientifique en ce qui concerne leur contribution aux changements climatiques [1].

Ceux-ci émettent d’importantes quantités de gaz à effet de serre (GES), notamment du méthane.

Certaines méthodes existent pour mesurer ces émissions. D’une part des systèmes de type « eddy tower » [2] permettent une mesure moyenne des émissions de GES près d’un site à caractériser, mais celles-ci souffrent d’installations complexes, coûteuses et permanentes en plus de dépendre grandement des conditions climatiques, notamment de la direction et de la force du vent. D’autre part, des installations temporaires de type « dôme de captation » permettent de mesurer précisément des flux de GES de façon très localisée, mais elles requièrent la présence continuelle d’un opérateur et sont peu adaptées pour la mesure d’émission sur un plan d’eau.

La méthode proposée dans le cadre du présent projet pour mesurer les émissions de méthane provenant des environnements nordiques se base sur une 94

combinaison entre la spectroscopie par absorption laser et l’imagerie active afin d’en faire un système d’imagerie hyperspectrale dédié à un seul GES. Celle-ci utilise un laser à fibre optique de verre fluoré dopé au dysprosium puissant émettant dans l’infrarouge comme source d’illumination. Les lasers à fibre opérant dans l'infrarouge moyen présentent un grand intérêt pour la détection des gaz à effet de serre dans l'atmosphère, car la plupart de ces GES possèdent de fortes bandes d'absorption dans cette région du spectre électromagnétique. Le laser que nous développons éclaire la scène avec une grande puissance optique à une longueur d’onde qui concorde avec une raie d’absorption du méthane et sera plus ou moins absorbé selon la quantité de gaz présente sur son parcours optique. Le laser est accordable spectralement, ce qui lui permet d’émettre à une longueur d’onde qui est peu absorbée par le gaz, possédant des raies d’absorptions très étroites, rendant ainsi possible une normalisation efficace et en temps quasi réel de la luminosité de la scène. Cette approche permettra de prendre des mesures précises de flux de méthane émanant de scènes étendues en plus de les imager en temps réel. Le laser conçu ainsi que des premières images acquises seront présentées.

[1] Christian Knoblauch, Christian Beer, Susanne Liebner, Mikhail N. Grigoriev, and Eva Maria Pfeiffer. Methane production as key to the greenhouse gas budget of thawing permafrost.

Nature Climate Change, 8(4) :1–4, 3 2018.

natural variation and climate change. The northward expansion of marine species’ ranges and warminginduced increases in growth and metabolic rates may boost productivity in marine food webs in the near future. However, declining sea ice, marine heatwaves, and melting permafrost may increase environmental stochasticity. Moreover, more clement northern climes will also encourage increased human activity, particularly in terms of fisheries, that may impact the marine environment.

Seashore resources in Ungava Bay have not been well characterized in the scientific literature, with an understanding of species distribution, biodiversity, and population structure severely lacking. This gap in our knowledge encourages the use of an exciting combination of Inuit knowledge and technologies like LiDAR satellite data, drone imaging, and IoT sensor networks to characterize this marine environment and predictively assess natural variation in this ecosystem, as well as its potential response to a changing climate.

Steady states in a biophysical model of cell swelling Vincent Ouellet1, 2, Julia Price3, Nicolas Doyon1, 3, Antoine Godin1, 2, Pierre Marquet1, 2 1

CERVO Brain Research Centre; 2Université Laval Psychiatrie et neurosciences; 3Université Laval Mathématiques et de statistiques

[2] D. F. Nadeau, A. N. Rousseau, C. Coursolle, H. A. Margolis, and M. B. Parlange. Summer methane fluxes from a boreal bog in northern Quebec, Canada, using eddy covariance measurements.

Atmospheric Environment, 81 :464–474, 12 2013.

Biophysical models based on systems of ordinary are often used to describe the electrical activity and/or ionic homeostasis of cells such as neurons and astrocytes. Current mathematical models often overlook transmembrane water fluxes, which nevertheless play important roles in regulating cell volume and osmolarity. Here, we analyze a mathematical model based on biophysical principles to describe the ionic and volume responses of neurons. More precisely, we rigorously determine the equilibrium points of the differential-algebraic system of equations. In such a system, it is often assumed that initial conditions correspond to the steady-state of the system, but the means of finding this steady-state are rarely addressed in the literature.

We therefore propose a solution to this problem.

Ice and Mussels: understanding a disappearing baseline Khashiff Miranda1, Philippe Archambault1, Ladd Johnson1 1

Université Laval

Marine resources are extensively used by the Inuit in Ungava Bay. As part of the Tininnimiutait interdisciplinary project funded by Sentinel North, we will be assessing the impact of environmental variability on the availability of marine resources accessible from the seashore. We describe potential research avenues for this project in the context of 95

Mobilisation et transfert des connaissances entre les communautés du Nord et Sentinelle Nord

Sentinelle Nord afin que la recherche dans le Nord serve à mieux les collectivités nordiques. Les résultats attendus de cette étude se basent sur l’examen des expériences des personnes qui ont développé et appliqué des approches collaboratives de mobilisation et de transfert des résultats de la recherche aux utilisateurs et aux communautés nordiques afin de voir comment améliorer le processus de transfert des connaissances. Les documents seront explicitement conçus pour être facilement partagés avec des amis, des membres de la famille et sur les réseaux sociaux. Les versions finales seront disponibles en anglais, en français, en inuktitut, en cri et dans d'autres langues identifiées comme importantes par les membres de la communauté.

Amine Ouertani1, Holly Witteman2, Jacynthe Roberge3, Marie-Claude Tremblay4, Mélanie Lemire4, Éric Kavanagh3 1

Université Laval - Sciences cliniques et biomédicales, 2Université Laval - Médecine familiale et médecine d'urgence, 3Université Laval Design, 4Université Laval - Médecine familiale et médecine d’urgence Pour que le transfert et la mobilisation des connaissances soient efficaces entre les équipes de recherche et la communauté, les savoirs communautaires doivent être intégrés aux projets de recherche et les connaissances issues de la recherche doivent être remises à la communauté de façon intelligible et utile.

Système de mesure EMG et détection de mouvement par fibre électrode PDMS

Nos objectifs de recherche sont d’identifier les barrières et les atouts du transfert et de la mobilisation des connaissances dans les projets de Sentinelle Nord, et de développer et d’évaluer des supports pour favoriser ces derniers.

Magali Ozon1, Benoît Gosselin1, Gabriel GagnonTurcotte1, Younès Messaddeq2, Michelle Janusz1, Diego Mantovani1, Mourad Roudjane2, Laurent Bouyer3, Antoine Frasie3, Mathieu Bielmann3

Pour y parvenir, nous collaborons avec les responsables de Sentinelle Nord afin d'identifier environ six projets de recherche représentatifs, en cours ou récents, qui nous serviront d’études de cas.

Nous mènerons ensuite des entrevues avec des membres des communautés, des chercheuses et des chercheurs pour déterminer quelles approches contribuent au succès ou à l’échec du transfert et de la mobilisation des connaissances en recherche, et quels supports Sentinelle Nord pourraient être mis en place pour favoriser le transfert et la mobilisation des connaissances à travers les projets.

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Université Laval - Génie électrique et génie informatique, 2Université Laval - COPL, 3Université Laval - Réadaptation L’objectif du projet est la détection de la fatigue musculaire à des fins préventives ou thérapeutiques par l’intégration d’un système d’acquisition à capteur unique à un vêtement intelligent. Cela permettrait de grandement améliorer le confort de l’usager (patient et professionnel de la santé), notamment faciliter la mise en place du système ou garantir le libre mouvement dans des tâches en condition réelle. L’utilisation peut se faire dans le cadre privé ou médical. La technologie utilisée fait l’objet d’une demande de brevet et a été développée grâce au Fonds de maturation Sentinelle Nord (projets Phase 1 et Phase 2). La phase 2 actuelle valide de nouvelles fibres plus souples, plus fines et une nouvelle interface.

Nous explorerons, par exemple, le potentiel des supports numériques tels que les infographies, les animations, les tableaux de bord et les vidéos qui offrent un complément évolutif aux présentations en personne. Conçues d'une manière centrée sur l'humain (c.-à-d. adapter les designs sur les forces et les limites des personnes), les communications numériques peuvent clarifier des concepts complexes à tous les niveaux de littératie en santé, favoriser une meilleure prise de décision, et faire partie de stratégies générales combinant des matériaux numériques et autres.

Le système en développement permet donc l’acquisition de deux signaux : l’électromyogramme de surface (sEMG), et l’impédance due au mouvement. Cela permet donc de mieux cibler l’utilisation d’un muscle précis. Le capteur utilisé pour l’acquisition des sEMGs ainsi que de l’impédance est une fibre électrode en polydiméthylsiloxane (PDMS). Cette dernière peut

Cette étude fournira des conceptions optimisées pour le transfert des connaissances à utiliser au sein de 96

être utilisée dans trois configurations différentes, permettant une large variation d’emplacements de mesure : il est possible de mesurer l’sEMG seul, l’impédance seule, ou les deux signaux simultanément. Pour effectuer la mesure, les fibres sont maintenues sur la peau au seul moyen d’un tape auto-adhésif, et ne nécessite pas l’utilisation de gel à électrodes. La fibre se décline en deux tailles selon l’utilisation, et il existe un circuit électrique pour chacune des configurations. Les fibres sont fixées à des fils électriques à l’aide de connecteur métallique et époxy d’argent pour garantir un bon contact. Elles sont ainsi connectées au boîtier de communication, qui transmet via Bluetooth les données à la station de base, elle-même branchée sur un ordinateur. Une interface utilisateur a été développée afin de permettre l’affichage des données en temps réel ainsi que leur enregistrement. Le traitement des données est effectué sur Matlab. Il est alors possible de détecter la fatigue musculaire par la chute de la fréquence médiane du signal EMG. Quant au mouvement, l’élongation de la fibre va directement entraîner une modification de son impédance que l’on peut donc mesurer. Des tests sur bras robotisé avec mesures de références en parallèle ont été menés pour caractériser et valider le comportement de la fibre.

démontré que des composants de la diète occidentale pouvaient influencer les propriétés de la barrière épithéliale intestinale, en laissant passer certaines molécules immunogènes issues de l’alimentation et du microbiome. Les populations nordiques ont subi des changements rapides au niveau de leurs habitudes de vie et d’alimentation durant les dernières décennies, qui ont été accompagnés par une hausse de l’incidence des MCM et TSM. Grâce à l’appui de la stratégie Sentinelle Nord, une équipe interdisciplinaire de chercheurs a été mise sur pied afin d’élucider les interactions entre l’alimentation et la prévalence des MCM et TSM dans les populations nordiques et d’identifier des biomarqueurs prognostiques et diagnostiques.

Un modèle d’étude de la perméabilité intestinale a ainsi été développé en utilisant des cellules Caco-2 dans un système d’organes sur puces disponibles commercialement. Les organes sur puces sont des systèmes microfluidiques permettant la formation d’un tubule intestinal semi-perméable en 3D afin d’en étudier le transport des métabolites. Dans ce modèle, l’utilisation d’agents déstabilisants d’origine chimique ou bactérienne induit un changement de localisation chez certaines protéines associées aux jonctions serrées et au cytosquelette. Cette déstabilisation affecte négativement les cellules épithéliales intestinales dans leur rôle de barrière protectrice en laissant passer des macromolécules et en réduisant leur capacité à sécréter du mucus. Au cours des prochaines étapes du projet, des approches en microscopie, spectroscopie et spectrométrie de masse seront combinées au modèle afin de monitorer les molécules traversant la barrière épithéliale intestinale dans l’espace et dans le temps.

Nous travaillons avec le Centre interdisciplinaire de recherche en réadaptation et intégration sociale : nos collègues étudient et valident la qualité des signaux acquis à leur côté. Les fibres électrodes sont quant à elles produites par le Centre d’optique, photonique et laser.

Modélisation de la perméabilité intestinale sur puces microfluidiques pour la détection de biomarqueurs spécifiques aux populations nordiques

Exploring neurodifferentiation and maturation process of iPSCs derived from schizophrenia patients with multimodal optical microscopy

Émanuel Paré1, 2, Émilie Pic1, 2, Flavie LavoieCardinal2, 3, Denis Boudreau4, 5, Jacques Corbeil1, 2

Niraj Patel1, Isabelle St-Amour1, Erik Belanger1, Pierre Marquet1

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Université Laval - Médecine moléculaire, Université Laval - Médecine, 3Université Laval Psychiatrie et de neurosciences, 4Université Laval Chimie, 5Université Laval – Sciences et génies 2

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Au cours des dernières années, il a été suggéré que des changements au niveau de l’homéostasie et du microbiome intestinal pourraient être la cause de certaines maladies cardiométaboliques (MCM) et troubles de santé mentale (TSM). De plus, il a été

Schizophrenia (SZ) is a serious mental disorder characterized by hallucinations, delusions, and impaired cognitive behaviour. Substantial heterogeneity in the clinical phenotypes complicates its diagnosis and treatment. The pathogenesis results from a complex interaction between genetic

Centre de recherche CERVO, CIUSSS de la Capitale-Nationale

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vulnerability and environmental factors, altering neuronal development in particular. Indeed, several genes and proteins associated with neurite growth, neuronal migration, and synaptic development are altered in SZ. However, the processes of neurodifferentiation and functional maturation of neuronal networks are still largely unexplored.

Therefore, exploration with multimodal optical imaging tools of in vitro cortical neural cell generation using iPSCs from SZ patients and controls will help measure the maturation and organization of these cultured neuronal networks.

Human iPSC lines were differentiated into mixed cortical neural cells and characterized by flow cytometry, immunostaining, western blot, and patchclamp techniques. To explore functional and morphological properties, we used quantitative phase digital holographic microscopy (QP-DHM) combined with fluorescence imaging. QP-DHM is a high-resolution, non-invasive technique that permits the assessment of cell structure and dynamics with axial sensitivity at the nanoscale. These tools will serve to explore the excitatory and inhibitory (E/I) balance of these cultured neural networks. Such a multimodal imaging approach coupled with human iPSC disease models holds great promise for identifying cellular risk biomarkers for major psychiatric disorders, including schizophrenia.

(enriched environments, EEs) can promote stress resilience. However, the biological mechanisms underlying these positive effects are poorly understood. Loss of blood brain barrier (BBB) integrity, which is essential for protecting the brain against damage from circulating toxins and inflammatory mediators, has been associated with depressive symptoms in mice and in human MDD. We hypothesize that access to EEs could prevent stress-induced loss of BBB integrity by encouraging adaptations in the mouse brain promoting resilience to chronic stress and subsequent peripheral inflammation. Male mice were subject to ten days of chronic social defeat stress (CSDS), an established mouse model of depression that produces two behavioural phenotypes based on social interactions: stress susceptible (SS) vs. resilient (RES). We confirmed that access to an EE is associated with an increased percentage of RES animals versus standard environmental conditions. Analysis of BBB-associated gene expression in the nucleus accumbens (NAc), a brain region involved in mood regulation and stress responses, reveals that access to an EE protects the BBB by countering stressinduced alterations. Indeed, we observe upregulation of tight junction protein and angiogenesis-related genes in stressed EE mice when compared to unstressed controls. These positive effects in the mouse neurovasculature will have to be confirmed at the protein level in the next months. Overall, our results will be useful to better define preventative strategies aimed at improving mental well-being, as well as providing innovative therapeutic targets for treatments promoting stress resilience.

Neurovascular adaptations underlying protective effects of enriched environment against chronic stress Sam Paton1, François Coulombe-Rozon1, Manon Lebel1, Caroline Ménard1

Sustainable and resilient country food systems for future generations of Nunavimmiut: Promoting food security while adapting to changing northern environments

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Université Laval - Neurosciences

Northern populations are exposed to unique and repeated forms of stress due to major environmental, dietary, and socioeconomic changes in the region over the past several decades. Chronic stress is a leading contributor to the onset of major depressive disorder (MDD). Unfortunately, 30–50% of depressed individuals are unresponsive to common antidepressant therapies, and access to mental health services is already limited in the North. Preventative strategies that could promote resilience to stress may therefore provide a promising alternative.

Sara Pedro1, 2, 3, Tiff-Annie Kenny2, 3, Marianne Falardeau-Côté1, 2, Janie Allaire2, Carie Hoover4, Barbara Vuillaume1, Pierre Ayotte2, Jean-Sébastien Moore1, Steeve D. Côté1, Gérard Duhaime5, Chris Furgal6, Matthew Little7, Jean-Éric Tremblay1, 3, Philippe Archambault1, 3, Murray Humphries8, William Cheung9, Megan Bailey4, Mélanie Lemire2, 3 , Frédéric Maps1, 3 1

Université Laval - Biologie; 2Université Laval Médecine sociale et préventive, Institut de biologie intégrative et des systèmes & Centre de recherche du CHU de Québec; 3Québec-Océan and International

In humans, socioeconomic status and a sedentary lifestyle are risk factors for MDD, while in mice access to nesting material, housing, and toys 98

Research Laboratory Takuvik, Université Laval/CNRS (France); 4Dalhousie University Marine Affairs Program; 5Université Laval Sociologie; 6Trent University - Indigenous Studies; 7 University of Victoria - School of Public Health and Social Policy; 8McGill University - Natural Resource Sciences; 9University of British Columbia - Institute for the Oceans and Fisheries

provide the best scientific data for addressing Nunavimmiut, community, and regional issues.

Inuit food security, or the availability and access to sufficient, safe, nutritious, and culturally valued foods, is facing significant challenges. Among other factors, food security issues in the North are related to a rapid diet transition from country food to expensive and processed market food, intensified by climate-driven changes in the accessibility and availability of country food. Changes in seasonal patterns have already affected the abundance, distribution, and condition of culturally valued species like Arctic char, beluga, and caribou. At the same time, the Inuit population in Canada is growing three times faster than that of the non-Indigenous population. Nunavik communities are therefore worried about the food security of future generations. Nonetheless, the actual links between the dynamics of Arctic social-ecological systems and Inuit food security remain poorly defined. Here we present our framework to bring together ecological and public health approaches to coaddress the food security of Nunavimmiut. We will combine data from several past and ongoing projects, including for example the Sentinel Northfunded BriGHT project, and results from the Qanuilirpitaa? Inuit Health Survey. Our overarching objectives are to 1) assess the environmental and human-driven mechanisms controlling the availability (how much food?) and quality (how nutritious is it?) of key aquatic species through ecosystem modelling; 2) conceptually and empirically link biophysical and human subsystems with interacting ecological, economic, social, and cultural components of food security (how accessible is the food?); and 3) work with community partners to co-construct scenarios for the possible impacts of ongoing changes (will there be enough food?), as well as adaptation strategies to foster sustainable harvests of country foods (aquatic and caribou), food security, and health (how can we adapt?). We are currently taking the steps needed to develop a steering committee representing multiple facets—such as climate change; wildlife; public health; public services; and Inuit political, cultural, and economic organizations—to jointly refine research questions and co-develop our framework to

Thomas Pitot1, 2, Mary Thaler1, Myriam Labbé1, 2, Warwick Vincent2, 3, Alexander Culley1, 2

Giant viruses in the extreme Arctic: Characterization of Nucleocytoviricota in Milne Fiord, Canada

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Université Laval - Biochimie, microbiologie et bioinformatique; 2Centre d’études nordiques, Université Laval; 3Université Laval - Biologie High Arctic ecosystems are at the forefront of the effects of global climate change. These ecosystems are at risk of disappearing, potentially leading to a huge loss of biocenoses and unique biotopes that are often still unknown. For example, giant viruses (NCLDVs) are widespread in the biosphere and play important roles as key elements in energy transfer and the regulation of ecosystems, as well as in the evolution of organisms. However, little is known about their diversity and ecology in polar biomes.

Here we investigated the Phycodnaviridae family of Nucleocytoviricota phylum in Milne Fiord, the last known Arctic epishelf lake, in which snow and glacial meltwaters are dammed behind the Milne ice shelf. Since the water is fresh, it floats on top of a seawater layer connected to the Arctic Ocean, resulting in a highly stratified lake with distinct habitats. We examined the diversity of Phycodnavirids via metagenomics in samples collected from significant strata of the water column.

Within the Phycodnaviridae family, our analyses show dominance by Prasinovirus, with open reading frames (ORFs) encoding diverse proteins involved in a broad range of metabolic and biological processes including energy, lipid, and nucleotide metabolism. Moreover, eukaryotic species from the class Prasinophyceae (Chlorophyta) have already been shown to occur in Milne Fiord, and some species of this lineage are known hosts of Phycodnavirids. Our findings suggest that host availability is likely the primary driver of NCLDV community composition and distribution in Milne Fiord and that host-virus interactions could influence ecosystem functioning, and therefore biogeochemical cycles, in fast-changing environments of the High Arctic.

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Characterization of viral and bacterial antibiotic resistance genes in High Arctic lakes

Martin Roy1, 2,3, Valérie Beaupré Monfette1, Elsa Gilbert1, 4, Michel Maziade1, 5, Pierre Marquet1, 2,3, 5

Juliette Provencher1, Catherine Girard2, Mary Thaler1, Warwick Vincent3, Caroline Duchaine1, Alexander Culley1

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Centre de recherche CERVO, 2Université Laval Unité mixte internationale en neurodéveloppement et psychiatrie de l’enfant 3 Université de Lausanne Centre hospitalier universitaire vaudois Psychiatrie, 4Université du Québec à Rimouski Sciences infirmières, 5Université Laval - Psychiatrie et de neurosciences

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Université Laval - Microbiologie, 2Université du Québec à Chicoutimi, 3Université Laval - Biologie La résistance aux antibiotiques est l'un des plus grands défis pour la santé de notre société. Depuis la découverte de la pénicilline, les bactéries ont développé des mécanismes de résistance aux antibiotiques. En outre, l'utilisation excessive d'antibiotiques dans notre société a favorisé le transfert et l'évolution des gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) chez les bactéries.

Les grandes maladies psychiatriques (GMP) que sont la schizophrénie, la maladie bipolaire et la dépression majeure récurrente présentent toutes une vulnérabilité neurodéveloppementale commune en raison d’anomalies neuronales et sensorielles précoces. Plusieurs évidences soutiennent qu’un développement harmonieux du soi, - connu pour être perturbé précocement dans les GMP- exige une perception synchronisée, une intégration et un transfert adéquat des afférences sensorielles provenant de soi et du monde qui nous entoure (p.ex. tactile, visuel, auditif et proprio/intéroception). Une altération précoce du transfert intermodal (TIM) viendrait nuire au développement du soi et d’une représentation du monde stable et unifiée. Le TIM est la capacité à transférer un percept provenant exclusivement d’une modalité sensorielle (p. ex. tactile) vers une autre modalité (p. ex. visuel). Ce projet vise à explorer si des anomalies sensorielles dans le TIM pourraient être considérées comme un marqueur de vulnérabilité cérébral aux GMP à l’aide d’une nouvelle tâche conçue pour être facilement administrée avec des participants de tout âge et vivant dans différents milieux.

Les ARG sont naturellement présents dans les communautés bactériennes sauvages pour diverses raisons et sont fréquemment trouvés dans des environnements contaminés par des eaux usées.

On a émis l'hypothèse que les phages, par transfert horizontal de gènes, et les aérosols sont des mécanismes importants de dissémination des ARG. Bien que les ARG soient relativement bien décrits dans les environnements tempérés, on ne sait presque rien de ces gènes et de leurs moyens de dispersion dans le Haut-Arctique.

Afin de mieux comprendre ces gènes dans le Nord, l'objectif principal de ce projet est de caractériser les gènes de résistance aux antibiotiques des communautés microbiennes des aérosols et des lacs de Resolute Bay, NU, en se basant sur des méthodes de métagénomique. Mes objectifs spécifiques sont les suivants : 1) caractériser les populations d'ARG le long d'un continuum d'environnements influencés par l'homme, 2) identifier les ARG d'origine virale et 3) comparer les populations d'ARG des aérosols avec celles des environnements aquatiques. Ces données permettront d'élargir considérablement le catalogue des ARG et de donner un nouvel éclairage sur les mécanismes de dispersion des ARG dans une région jusqu'ici mal caractérisée.

Échantillon : Vingt-six enfants à haut-risque (EHR) issus de patients souffrant de trouble bipolaire ou de schizophrénie (BP/SZ-EHR, 17 filles, âge moyen = 12,08 ans), vingt-six EHR pour le trouble dépressif majeur récurent (TDMr-EHR, 13 filles, âge moyen = 12,28 ans) ont été recrutés à l’aide de l'étude de cohorte INTERCEPT dans le cadre du programme HoPE du CIUSSS de la Capitale-Nationale. Vingtneuf enfants contrôles sans antécédents familiaux de GMP (CTL, 20 filles, âge moyen = 12,64 ans) ont été recrutés à l'aide d'annonces ou d'une banque de contrôle. Tous les participants étaient âgés de 9 à 15 ans et n'avaient aucun antécédent personnel de trouble affectif ou psychotique au DSM-V.

Les retards développementaux du transfert intermodal : vers une détection précoce de la vulnérabilité aux grandes maladies psychiatriques

Tâches de TIM : Chaque condition comporte 12 essais (score de reconnaissance de 0 ou 1) et les formes sont cachées de la vue des participants lors de la palpation.

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- Condition T-T : Une forme tridimensionnelle cible est palpée pendant 10 secondes et doit ensuite être reconnue par le toucher parmi un distracteur.

- Condition T-V : Une forme tridimensionnelle cible est palpée pendant 10 secondes et doit ensuite être reconnue visuellement parmi un distracteur.

- Condition V-T : Une forme tridimensionnelle cible est présenté visuellement pendant 10 secondes et doit ensuite être reconnue par le toucher parmi un distracteur.

brève, ambulatoire, sans réponse verbale, ce qui la rend facile d’utilisation pour le dépistage des GMP dans des populations nordiques.

Multi-disciplinary hazard mapping framework for critical infrastructure on permafrost, Ilulissat, West Greenland Johanna Scheer1, Thomas Ingeman-Nielsen1, Soňa Tomaškovičová1, Rafael Caduff2, Tazio Strozzi2, Penelope How3

Pour l'ensemble de l'échantillon, aucune différence significative n'a été observée entre les groupes pour la condition T-T (BP/SZ-EHR : 9,81 ; TDMr-EHR : 9,82 ; CTL : 10,24, F(2,82) = 1.57, p = .214), ni pour la condition T-V (BP/SZ-EHR : 10,00 ; TDMrEHR : 9,71 ; CTL : 9,93, F(2,82) = 0.037, p = .964.

Cependant, pour la condition T-V, les groupes BP/SZ-EHR (9,31) et TDMr-EHR (9,04) montraient tout deux des scores significativement inférieurs (F(2,82) = 3,35, p = .040) par rapport aux contrôles (9,97). Notez que l'âge, le sexe et le statut socioéconomique ne sont pas des variables confondantes significatives selon une ANCOVA. De plus, le souséchantillon des 29 EHR âgés de 13 à 15 ans présentait une atteinte particulière importante pour la condition T-V (F(2,28) = 6,60, p = .005) avec un score de 8,86 pour les BP/SZ-EHR et 9,00 pour les TDMr-EHR (score des contrôles : 10,5).

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DTU Byg; 2GAMMA Remote Sensing; 3Asiaq Greenland Survey In the face of climate change, degrading permafrost and inappropriate construction practices often threaten the integrity of the built environment. As a result, Arctic communities become increasingly vulnerable and exposed to hazards. The implementation of adaptation strategies that integrate future climate scenarios is fundamental to guiding urban planning and expansion onto permafrost areas. In order to provide reliable decision support tools to local governments, hazard and risk assessments resulting from collaborative science and multi-disciplinary approaches have the potential to address stakeholders’ needs, while taking local resources, data availability, and societal and environmental settings into account.

Les EHR ont montré des déficits dans leur capacité de transfert intermodal particulièrement dans la condition V-T. Alors que le transfert T-V est largement utilisé dans la vie quotidienne (par exemple pour saisir et utiliser un objet qui est hors de la vue), le transfert V-T semble être une capacité plus fragile et donc plus susceptible d'être altérée chez les EHR. Il est intéressant de souligner que le déficit dans le TIM de la condition V-T chez les EHR est plus important dans le sous-échantillon des 13 à 15 ans. Ces résultats suggèrent un retard de développement de la TIM V-T chez les EHR et qui pourrait mener à un nouveau marqueur de risque de vulnérabilité aux GMP de nombreuses années avant l'apparition des premiers symptômes atténués ou prodromiques. Sur le plan du développement, les EHR présenteraient des déficits significatifs du TIM qui sont des indicateurs de dysfonctionnement cérébral sensoriel, ou d'endophénotypes de risque, qui se manifestent à la fois chez les EHR et les patients adultes. En définitive, soulignons que la tâche développée pour cette étude s’est avérée valide et sensible aux altérations sensorielles précoces du développement du soi. Elle est également ludique,

Like other Arctic settlements, Ilulissat, West Greenland, experiences many construction challenges and infrastructure stability issues, notably due to the presence of ice-rich and saline permafrost.

For this reason, the area was chosen to develop and implement a community-scale risk assessment framework. Based on the methodology deployed in the Canadian Arctic (Allard et al., 2012) and supplemented by permafrost modelling, the core of the approach consists in characterizing surficial geology, topography, and ground-ice distribution from field measurements and remote-sensing products.

Here, we present preliminary results from a multidisciplinary study combining INSAR (interferometric synthetic aperture radar) measurements, field data, and local knowledge.

Processing Sentinel 1 images covering thawing seasons from 2015 to 2019, we derived average seasonal deformation and long-term permafrost degradation rate maps at the community scale.

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Results were validated by cross-referencing available geotechnical information from borehole networks and maps of existing infrastructure conditions produced in collaboration with stakeholders. Sensitive high-risk permafrost areas, affected by amplified ground movements and/or long-term subsidence, were able to be identified.

Finally, easily accessible interactive web maps and stories were developed for outreach purposes and with the aim to support urban development, help prioritize maintenance operations, and raise awareness regarding local permafrost conditions.

facteur différents qui influencent les teneurs en métabolites de défense.

Plasmonic-based hybrid nanomaterials: Towards novel light-driven actuators to control fluids at the microscale Adolfo Sepúlveda1, André Marette2, Denis Boudreau3 1

Université Laval – Centre d’optique, photonique et laser - Biochimie, microbiologie et bioinformatique; 2Université Laval – Institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec; 3Université Laval – Centre d’optique, photonique et laser - Chimie

Investigation de l’impact de la nordicité sur le métabolome des lichens Cladonia stellaris et Stereocaulon paschale

Microfluidic organ-on-a-chip devices are useful tools for recapitulating and studying key biological processes and responses in vitro exhibited by cells, tissues, and organs in vivo, such as monitoring changes in the gut microbiota of an Intestine Chip due to dietary alterations or environmental contaminants. The control of fluids at the microscale in these systems is crucial to performing accurate reactions and analyses of the cell culture chambers under biochemical and physical stimuli. Mostly, this fine control of fluid motion is done through mechanical, electro-kinetic, hydraulic, or pneumatic forces and usually relies on the implementation of external transducers, such as syringe pumps, valves, or electrodes. Although the viability of these approaches has been demonstrated, the need for offchip elements not only tends to increase the complexity, cost, and fragility of the devices, but also limits their miniaturization for use in enclosed spaces. Moreover, another important and non-trivial parameter to control is the exertion of dynamic mechanical stresses within the culture chambers to accurately simulate physiological environments.

These mechanical stimulations have been achieved by stretching elastic porous membranes with vacuum systems to mimic expansion and contraction movements. However, and despite these approaches having improved living cell culture systems, these mechanical forces are only exerted in two dimensions with a lack of temporal and spatial resolution, restricting the simulation of certain physiological conditions. Hence, to overcome some of these limitations, a plasmonic-based lightsensitive hybrid nanomaterial has been developed to be implemented as light-driven actuators for controlling fluids at the microscale in both

Jean-Christophe Seguin1, Sarah Bélanger1, Stéphane Boudreau2, Normand Voyer1 1

Université Laval - Chimie, 2Université Laval Biologie Les organismes vivants comme les plantes, les champignons et les lichens produisent des métabolites secondaires, qui ne sont pas essentiels à leur survie, mais qui représentent des moyens de défense face aux différents stress auxquels ils sont soumis. Nous nous sommes intéressés à l'impact de la nordicité sur les organismes et avons développé une méthode permettant d'évaluer la variation de la concentration de différents métabolites secondaires dans les lichens Cladonia stellaris et Stereocaulon paschale en fonction de la latitude. Des échantillons de ces deux espèces lichéniques ont été récoltés sur un gradient de latitude de 800 km entre Matagami et Umiujaq. Une méthode d'extraction et d'analyse standardisée a été développée et validée pour permettre la comparaison efficace et robuste des métabolites secondaires retrouvés dans ces deux lichens. La validation a montré que 9 analyses étaient semi-quantifiables pour S. paschale et 13 pour C. stellaris, les autres étant trop variables ou instables. Les échantillons ont ensuite été extraits par macération à l'aide de cette méthode puis analysés semi-quantitativement par HPLC-PDAELSD. La comparaison des échantillons entre eux a permis de mettre en lumière la variabilité de certains métabolites secondaires sur l'étendue de latitudes étudié, sans pour autant pouvoir observer de tendance claire en lien avec le degré de nordicité, probablement en raison d'un trop grand nombre de

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microfluidic and organ-on-a-chip platforms. The present work will show experimental results related to 1) the synthesis of the hybrid nanomaterial, composed of spherical gold nanoparticles encapsulated with the thermo-sensitive cross-linked hydrogel poly(N-isopropylacrylamide) (pNIPAM); 2) the self-assembly of these nanoparticles on solid substrates; and 3) preliminary results on the lightcontrolled motion of liquid droplets.

l'intestin. Nous utilisons les larves de poisson-zèbre transparentes pour étudier la possible translocation de bactéries de l'intestin vers les organes internes, lors d'un stress métabolique, et pour évaluer son impact sur la physiologie de l'hôte. Pour suivre la colonisation intestinale des larves de poisson-zèbre, nous avons introduit une souche d'Escherichia coli transformée exprimant une protéine fluorescente (mCherry2), observée en microscopie à fluorescence. Pour déterminer l'impact du stress métabolique sur la colonisation intestinale et la translocation bactérienne putative, nous avons nourri les larves avec un régime obésogène. Nos résultats préliminaires indiquent que ce régime favorise la colonisation bactérienne. De plus, en utilisant la microscopie confocale, nous avons observé la présence du signal mCherry2 en dehors de la lumière intestinale, ce qui correspond à une possible fuite des produits bactériens hors de l'intestin. Nous émettons l’hypothèse que les métabolites du microbiote intestinal, générés pendant l’établissement de l’obésité, modifient l’expression ou la fonction des protéines des jonctions serrées de l’intestin, augmentant ainsi sa perméabilité. Nous allons donc mesurer et contrôler génétiquement l’expression des protéines d’intérêt. Nous examinerons également le rôle d’iNOS et de NOD2, car chez les patients obèses et diabétiques, ces protéines semblent jouer un rôle majeur dans la sélectivité de la barrière intestinale et dans la pathogenèse de la résistance à l'insuline. Nos expériences utilisant le modèle du poisson-zèbre devraient aider à élucider les mécanismes moléculaires de la translocation bactérienne de l'intestin de l'hôte vers les organes internes et à développer éventuellement des composés pour réduire ou prévenir ce processus.

Effets et mécanismes d’action des diètes obésogènes sur la perméabilité intestinale Jean-Philippe Songpadith1, 2, 3, Gabriel Byatt2, Laurie Béland-Turgeon2, Mado Lemieux2, Patricia L. Mitchell1, Sylvain Moineau4, Paul De Koninck2, André Marette1, 3 1

Centre de recherche de l’Institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec, 2Centre de recherche CERVO, 3Université Laval - Institut sur la nutrition et les aliments fonctionnels, 4Centre Félix d'Hérelle Les perturbations majeures que subit le Nord ont des impacts importants sur ses écosystèmes et sur les habitudes de vie de ses habitants, notamment dans la disponibilité des aliments traditionnels et dans la nutrition. Or, la diète nord-américaine, largement consommée dans le Nord, est fortement responsable du développement de l’obésité et du diabète. Depuis une dizaine d’années, le développement de ces pathologies est associé aux changements dans le microbiote intestinal. Plusieurs travaux suggèrent qu’il se produit une fuite de bactéries ou de produits bactériens en dehors de l'intestin, induite par l’affaiblissement de la barrière intestinale, notamment chez les personnes obèses et diabétiques.

En effet, Marette et collaborateurs ont observé une signature bactérienne dans le foie et les tissus adipeux de patients obèses et diabétiques. Ainsi, avec l’appui du projet 3.8 de Sentinelle Nord, l’équipe du Dr Marette a pu démontrer que la consommation de certains fruits présents naturellement dans le Nord induisait une amélioration de l’étanchéité intestinale. Cependant, le phénomène de translocation conduisant au passage de bactéries viables n'a pas été clairement démontré. Par conséquent, nous supposons que les métabolites du microbiote intestinal, générés lors de l'établissement de l'obésité et du diabète, régulent l'expression de protéines spécifiques de la jonction serrée intestinale, augmentant la perméabilité de

Novel Biomarkers for the Identification of Prodromal Parkinson’s Disease Victoria de los Angeles Soto Linan1, 2, Charles Gora1, 2 , Paolo Ruzza3, Nicolas Dupré4, 5, Frédéric Raymond6, 7, 8, Marc Hébert9, 10, Martin Lévesque1, 2 1

Université Laval - Psychiatrie et neurosciences; CERVO Brain Research Centre, Integrative Neuroscience and Experimental Therapies; 3Istituto di Chimica Biomolecolare (ICB); 4Université Laval Médecine; 5CHU de Québec-Université Laval; 6 Université Laval - Nutrition; 7NUTRISS Centre (Nutrition, santé et société); 8Université Laval Institut sur la nutrition et les aliments fonctionnels; 2

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9

Université Laval - Ophtalmologie et oto-rhinolaryngologie; 10CERVO Brain Research Centre, Clinical and Cognitive Neuroscience Research

composition triggering dysbiosis; the complex interaction is hypothesized to drive neuroinflammation and neurodegeneration.

OBJECTIVES: Parkinson’s Disease (PD) is correlated with the degeneration of nigral dopaminergic neurons and accumulation of toxic protein aggregates, mainly composed of phosphorylated α-synuclein. The prevalence of PD is also much higher among Northern populations.

Due to the multi-factorial causes and manifestations of the disease, present diagnostic methods identify PD only after the apparition of motor dysfunction, once the dopaminergic neurons are severely affected. Non-motor symptomatology appears decades prior to motor symptoms. Therefore, we seek to identify biomarkers that can be used as early identification methods for PD. Using progressive mouse models of PD, we undertake an interdisciplinary collaboration to test the electroretinography (ERG) and compositional changes in oral microbiota, which are non-invasive peripheral methods to measure central monoaminergic fluctuations indirectly. The same analysis will then be validated in PD patients. The data will establish standardized protocols for acquisition and assays, proteomics/metabolomics profiling, and clinical PD stage biomarker load comparison.

METHODS: M83 homozygous transgenic mice expressing human A53T variant α-synuclein develop prodromal Parkinson signs and α-synuclein aggregate inclusions parallel to the motor phenotype (14-15 months), preserving the structure, location, and onset of human α-synucleinopathies. This makes the inclusive model the best suited to track accurate changes applicable to prodromal PD and its development. The total sample size of 16 comprises M83 homozygous mice and their recommended B6C3F1/J controls. They undergo a 3-day battery of tests monthly for up to 10 months. First, we track motor symptom appearance/progression with an accelerating rotarod test, pole test, and an open-field test to identify reductions in latencies to fall and compromised exploratory/locomotor activity. Next, to sample the oral microbiome, we use the swab technique, which increases the yield of oral bacterial DNA collection, and next-generation sequencing to analyze abnormal compositional changes that arise.

Finally, we measure retinal electrical function via modified ERG protocols. At each time point, tissue (neuronal, retinal, and optic nerve) is harvested for histological analysis of central dysfunction and retinal abnormalities. The latter serves to explore the implications of ERG results on retinal and optic nerve tissues’ histological, dopaminergic, glial, and α-synuclein involvement.

Lastly, we are recruiting patients based on the following criteria: primary, familial, or sporadic PD of different duration, treated with Parkinson’s medications, both genders, ages 40–75 years old, and subdivided by the UK Parkinson’s Disease Society Brain Bank clinical diagnostic criteria. The control and experimental group comprise 25 individuals each for a statistical power of 80% (Cohen’s d ¼ 0.8). We plan a one-day visit layout to cover the ERG, unstimulated 3 mL saliva collection, and oral bacteria Salivette swabs. While limitations include tissue collection, the model allows for more saliva collection to perform complementary proteomic/metabolomic analysis as well as a pupillometry test.

RESULTS & PERSPECTIVES: Preliminary data from our PD mouse models revealed that ERG activity is altered (Fig. 1A), and oral microbiota is also significantly affected (Fig. 2A, B). Inner retinal functional changes have arisen along with alphasynucleinopathy within retinal interneurons (Fig. 1B). Moreover, bacteria families that show

BACKGROUND: ERG has previously been found to be an efficient method of indirectly measuring central dopamine fluctuation and the risk of developing psychosis. In PD, ERG studies have revealed attenuated and delayed light responses.

Moreover, in human patients, post-mortem studies of retinal tissue have shown changes in dopamine content, retinal ganglion cell morphology, and the presence of α-synuclein deposits. Due to its nature, ERG is ideal for measuring the repercussions on functional output in retinal cellular populations during the prodromal phase before morphological compromise. In PD patients, the gut microbiome is in dysbiosis, and in post-mortem studies of neural tissue, there is robust evidence of bacterial infection, e.g. Streptococcus oralis native to the oral microbiome. This systematic infection arises alongside a concentration increase in total salivary protein, amylase (potentially driven by Bacilli bacteria), and albumin (indicative of breached mucosal integrity). Moreover, α-synucleinopathy found abundantly in the periphery (major salivary glands, saliva, gastrointestinal tract) interacts with native bacterial flora and protein/metabolite 104

drastic changes have previous ties in microbiota studies of PD patients (i.e. Comamonadaceae, Carnobacteriaceae, and Propionibacteriaceae). Thus, both biomarkers can detect changes specific to PD model induction in mice, making them advantageous non-invasive techniques that reflect PD onset via diverse induction routes. The recruitment of PD patients and control individuals is underway, and we expect to find similar ERG activity and oral microbiota composition changes. Although these biomarkers are not meant to be used for neuroprotection, early detection possible through them can provide a wider window for neuroprotective therapeutic intervention in the future.

of this research highlight opportunities for enhancing circadian well-being in Nordic architectural spaces by considering the thermal characteristics of spaces in environmental analyses.

Development of Volume Bragg gratings for the hyperspectral imaging of greenhouse gases Lauris Talbot1, Martin Bernier1, Vincent Cardin2, Nicolas David2 1

Université Laval - Centre d'optique, photonique et laser, 2Photon etc.

Avec les changements climatiques, les régions nordiques sont le théâtre d’importants changements écosystémiques se manifestant par une évolution des échanges de gaz à effet de serre (GES) entre leurs divers écosystèmes [1]. Mesurer précisément ces flux est donc un enjeu critique pour développer une meilleure compréhension de ces bouleversements.

Traditionnellement, ces flux sont déduits par la méthode de covariance des tourbillons [2] avec une tour analysant la concentration de GES à un point donné. Toutefois, ce système nécessite la présence de vent favorable et le déploiement d’une tour massive et difficilement déplaçable. D’un autre côté, l’imagerie hyperspectrale est une technique prometteuse puisqu’elle permettrait de cartographier l’évolution spatiotemporelle des flux de GES dans des environnements ouverts et difficiles d’accès comme les lacs thermokarstiques. En effet, avec cette approche mêlant imagerie et spectroscopie, une série d’images monochromatiques d’un objet peut être obtenue, et ce, sur un large intervalle de longueur d’onde. De plus, pour la détection de GES, la région de l’infrarouge moyen (IRM) est particulièrement intéressante puisqu’en plus de contenir les résonances caractéristiques de ces gaz, l’IRM chevauche une région de transparence de l’atmosphère.

Towards a Human-Centered Architectural Decision-making in the North, A Multisensory Visualization of Ambiances in Immersive Environments Seyed Amin Tabatabaeifard1, Claude MH Demers1, Jean-François Lalonde1, Marc Hébert1, André Potvin1 1

Université Laval

This research presents a temporal visualization of human-centred lighting in parallel with the surface temperature in indoor environments. The study addressed the problems associated with increasing occupant exposure to daylight amid the excessive solar radiation and extremely cold climate conditions of the North. In doing so, it aims to improve occupants’ circadian well-being in built environments by supporting the interpretation of light and heat changes linked with Nordic photoperiods. The employed data was obtained through the 360° high dynamic range imaging technique and panoramic 360° thermal imaging from the same standing points. The images were captured hourly and from multiple indoor spaces in Quebec City. Several visualizations were presented, including a sample visualization of the connection between the indoors and outdoors, while illustrating temporal circadian lighting conditions. A novel image analysis technique was developed to demonstrate image-based circadian satisfaction in the field of view by contrasting multiple lighting metrics. An aspherical photographic approach was used to allow the further presentation of the results in immersive environments for better interpretation and remote access to the visualizations. The results

Ainsi, nous proposons de développer la première caméra hyperspectrale basée sur l’utilisation de réseaux de Bragg volumiques (VBG) dans l’IRM. Ces composants sont des filtres offrant une sélectivité et une accordabilité spectrales records.

Cette technique d’imagerie très robuste et polyvalente développée par la compagnie québécoise Photon etc. est déjà répandue dans de nombreuses applications allant du visible au proche infrarouge [3,4]. Malheureusement, les VBG présentement offerts sur le marché sont opaques à la 105

région de l’IRM. Toutefois, récemment, en exploitant une méthode novatrice de photoinscription par laser femtoseconde, nous avons démontré pour la première fois l’inscription d’un VBG dans un verre fluoré transparent jusqu’à 5.5 µm [5]. En exploitant et optimisant cette technique, nous développerons des VBG dans plusieurs types de verre et intégrerons ceux-ci en partenariat avec la compagnie Photon etc. afin d’assembler la première caméra hyperspectrale de ce type couvrant la région de 3 à 5 µm. Cette caméra personnalisée aux fins du projet nous permettra de détecter simultanément les flux de méthane et de vapeur d’eau (3.24 µm), de dioxyde de carbone (4.28 µm) et d’oxyde nitreux (4.46 µm) au sein d’environnements nordiques.

Dans cette présentation, les derniers résultats obtenus en matière de design de VBG pour cette application ainsi que de leurs performances seront présentés.

microbiote intestinal évolue dans son hôte sous le contrôle de multiples facteurs, en particulier l’alimentation, les médications et les pathogènes. En retour, le microbiote influence le développement et la santé de notre cerveau, mais les mécanismes impliqués sont mal connus. Ce projet vise à étudier l’influence du microbiote sur les propriétés de cellules appelées microglies, qui patrouillent le cerveau pour contrôler son développement et sa santé. L’hypothèse générale du projet est que les microglies participent à la mise en place du système nerveux central (SNC), sous l’influence du microbiote intestinal, en permettant la sélection des connexions neuronales pertinentes via un processus d’élagage synaptique. Ce processus est sous-tendu par un mécanisme de phagocytose des synapses non pertinentes, marquées par le système du complément, par les microglies. Il est attendu que la dysbiose du microbiote intestinal perturbe les fonctions des microglies et ainsi du développement du cerveau.

[1] C. Voigt, et al. Global Change Biology, 23.8, 3121-3138 (2017).

Pour tester nos hypothèses, nous utilisons le modèle du Danio rerio (poisson-zèbre), dont la larve est transparente, pour étudier les dynamiques des microglies et le développement des réseaux neuronaux à l’aide de techniques de biophotonique.

Nous utilisons une lignée transgénique de Danio, dont les microglies expriment la protéine fluorescente GFP, que nous croisons avec une lignée dont les neurones expriment la protéine fluorescente DsRed. À l’aide de la microscopie confocal à fluorescence, dans le tectum optique des larves vivantes, nous pouvons observer les dynamiques spatiales des microglies et leur activité phagocytaire, par l’apparition de signal rouge dans les microglies vertes. Nous avons observé que durant les premiers stades de développement de la larve, les microglies sont très mobiles dans le cerveau du poisson et ont peu d’activité phagocytaire. À partir de 5 jours, les microglies commencent à s’immobiliser, à se ramifier et à avoir une forte activité phagocytaire. À 9 jours, les microglies des larves de Danio sont, pour la grande majorité, immobiles, ramifiées et réalisent la phagocytose.

[2] D.F. Nadeau, et al. Atmospheric Environment, 81, 464–474 (2013).

[3] D. Roxbury et al. Scientific Reports, 5.1, 1-6 (2015).

[4] S. Blais-Ouellette, et al. Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy, vol. 6269 (2006).

[5] L. Talbot, et al. Optics Letters, 45.13, 3625-3628 (2020).

Rôle de la microglie dans l'axe microbioteintestin-cerveau Odessa Tanvé1, Mado Lemieux1, Paul De Koninck1, 2 1

Centre de recherche CERVO, 2Université Laval Biochimie, microbiologie et bio-informatique Les bouleversements que subit le Nord ont des impacts sur presque tous les écosystèmes, allant du microbiome à l’humain. Les relations entre ces écosystèmes sont considérablement perturbées.

Parmi celles-ci, la relation entre le microbiote intestinal (formé par l’ensemble des microorganismes qui colonisent l’intestin des animaux) et son hôte interpelle de plus en plus les scientifiques.

Hautement sensible à son environnement, le

En manipulant le microbiote intestinal des larves de Danio, tel que mis au point par nos collègues du projet de Sentinelle Nord, nous allons étudier l’impact de différents microbiotes sur la morphologie et l’activité des microglies, ainsi que sur le développement et l’activité des neurones. Ce projet de recherche s’inscrit dans un projet multidisciplinaire de Sentinelle Nord visant à 106

Céline Vaneeckhaute1, 2, 3, Eric Walling1, 2, 3, Hamid Boleydei1, 2, 3, Julie Fréchette4, 5, Younès Messaddeq4,

développer un modèle expérimental pour étudier l’impact de l’exposome sur le développement et la santé du cerveau.

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Université Laval - Génie chimique, 2BioEngine, CentrEau, 4Université Laval - Physique, génie physique et optique, 5Centre d'optique, photonique et laser 3

Virus diversity and genetic capacity are highly stratified in a far northern epishelf lake Mary Thaler1, Myriam Labbé1, Thomas Pitot1, Warwick F. Vincent2, Alexander I. Culley1

En raison des changements climatiques, les régions nordiques voient leurs ressources en eau menacées par la contamination et la dégradation de l’infrastructure. Présentement, près de 30 % de l’eau consommée au Nunavik est non traitée, et la portion qui est traitée est principalement gérée avec des lagunes, une approche qui est de plus en plus vulnérable aux changements climatiques (augmentation des températures et événements de précipitation) et à des coûts croissants d’opération et de maintenance. Conséquemment, la contamination des eaux pourra contribuer à des problématiques majeures pour la santé des résidents, ainsi que la faune et la flore de la région. L’impact sur la nature et les écosystèmes ne sera pas seulement un problème environnemental, mais contribuera à mettre à risque la sécurité alimentaire dans le Nord.

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Université Laval - Biochimie, microbiologie, et bioinformatique; 2Université Laval - Biologie We used metagenomics to assess the diversity and genetic capacity of the viral community in Milne Fiord Epishelf Lake (Ellesmere Island, Nunavut), a unique, microbially-dominated, ice-dependent ecosystem in which a layer of freshwater overlies marine water connected to the open ocean. The vertically stratified environments harboured distinct viral communities in the freshwater, halocline, bottom halocline/upper marine, and deeper marine layers. Our analysis identified virus taxa with both restricted and broad vertical distributions, which we hypothesize mirror those of their hosts. In addition to a high diversity of bacteriophages, viruses which infect eukaryote algae, notably the family Phycodnaviridae, were particularly abundant at the bottom of the halocline, where there was a peak of their potential hosts, the marine prasinophyte algae.

By annotating complete and partial genomes assembled from our metagenomes, we mapped the vertical distribution of viral genes indicative of strategies for replication, such as lysis and lysogeny, as well as virus-encoded genes capable of altering host metabolism to enhance its own replication (called auxiliary metabolic genes). Despite the lake’s isolated and precarious situation, the varied niches in this epishelf lake support a diverse viral community; however, severe deterioration of the ice shelf since the time of sampling has caused irreversible shoaling of the freshwater layer that will ultimately lead to the loss of Milne Fiord Epishelf Lake. Our data therefore represent an irreplaceable snapshot of the underexplored microbiota of the coastal High Arctic on the cusp of major transformation.

Cette présentation explorera le développement d’une nouvelle filière de traitements des eaux usées conçue pour les réalités nordiques, visant à mitiger l’impact des changements climatiques et à assurer que les communautés nordiques continueront à avoir accès à de l’eau et à un environnement propre. Cette filière est basée sur un traitement par bioréacteurs à membranes suivis d’une résine d’échange d’ion, appliqués à la suite des lagunes présentement utilisées, pour réduire les contaminants organiques, inorganiques et les pathogènes. À travers ces technologies, il sera possible d’offrir un traitement des eaux usées accessibles, sans dépendre des consommables et de l’énergie qui sont souvent difficiles à s’approvisionner.

Arctic foxes movement modelling through the lens of reinforcement learning Catherine Villeneuve1, 2, 3, Frédéric Dulude-de Broin2, 4, 5, Alexis Grenier-Potvin5, 6, Dominique Berteaux5, 6, 7, Pierre Legagneux4, 5, 8, 9, Audrey Durand1, 2, 3, 10

Développement d'une filière de traitement des eaux usées adaptée aux régions nordiques

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Université Laval - Informatique et génie logiciel; Institut Intelligence et Données – Université Laval;

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Mila; 4Université Laval - Biologie; 5Centre d’études nordiques - Université Laval; 6Université du Québec à Rimouski; 7McGill University - Centre de la Science de la Biodiversité du Québec; 8CNRS Centre d’Études Biologiques de Chizé; 9Université Laval - Génie électrique et génie informatique

vertebrate communities may be affected by environmental changes in the Arctic.

Forecasting the distribution of woodland caribou in the face of global changes

Realistic modelling of the movement of the arctic fox, one of the main predators of the circumpolar world, is crucial to understanding the processes governing the distribution of Canadian Arctic biodiversity. The emergence of machine learning as a powerful paradigm for solving complex scientific problems provides fertile ground for the development of innovative models to study the movement patterns of this small mammal. Using extensive ecological data from the long-term monitoring program of Bylot Island (Nunavut, Canada), our interdisciplinary project aims to investigate how concepts commonly used in reinforcement learning (RL) and control theory can contribute to the understanding of arctic foxes’ decision-making about movement. Recent works from these fields have notably been applied in a variety of real-world robotics challenges, like motion planning or learning from demonstration, and we will highlight how mobile autonomous robots are confronted with tasks that parallel, in some ways, the life needs faced by a moving animal.

However, while processes such as RL have close natural ties to animals learning to adopt an optimal movement strategy, they haven’t yet moved beyond an analogy. We will describe how we aim to contribute to bridging this gap by evaluating, through a close collaboration between ecologists and computer scientists, whether RL approaches can be used as a reliable source for testing hypotheses regarding arctic fox movements. We will share preliminary results, obtained by fitting a stepselection function (SSF) to high-precision GPS fox tracking data, revealing the challenges of considering intra- and inter-specific relationships at a fine spatial scale with methods commonly used in spatial ecology. Indeed, while population-based models are well capable of highlighting their importance, it is much more difficult to do the same with an individual-centred approach. These results motivate the exploration of more complex methods to assess how the landscape of fear influences prey distribution in a dynamic Arctic, and we will describe how we plan to use RL to contribute to this effort. If successful, it could help shed light on how variations in predation risk impacts local northern ecosystems and provide the backbone to predict how

Varvara Vladimirova1, Daniel Fortin1, Glenn Yannic2 1

Université Laval – Biologie; 2Université Savoie Mont Blanc Caribou decline is prevalent across many areas of Canada due to past and ongoing anthropogenic activities. Climate change and continuing natural resource extraction in prime caribou habitat are expected to exacerbate the magnitude of the population decline over the next decades. Urgent needs for conservation actions have led provincial governments to propose recovery strategies with a limited assessment of how those strategies will impact caribou populations. For example, there is currently no robust assessment of how Quebec’s strategy for boreal caribou will impact their longterm distribution and abundance. This study aims to provide a predictive model of the long-term distribution and abundance of boreal caribou in Quebec given global changes. We will develop a population distribution model based on fine- and broad-scale caribou movement behaviours and parameterize the model in the field using radio collars, aerial surveys, and genetic data of boreal caribou. The fine-scale analysis will evaluate how caribou adjust their home range following a disturbance, and whether some adjustments induce relatively high mortality risk and low recruitment.

The broad-scale analysis will use a landscape genetic approach to determine corridors that favour caribou dispersal and to assess current and future landscape functional connectivity. Overall, the model will bridge caribou movement, survival, and recruitment to predict caribou distribution and abundance in dynamic landscapes.

Développement d’un système de traitement des eaux par bioréacteur à membrane conçu pour la réalité nordique Eric Walling1, 2, 3, Hamid Boleydei1, 2, Julie Fréchette4, 5, Younès Messaddeq4, 5, Céline Vaneeckhaute1, 2, 3 108

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Université Laval - Génie chimique, 2BioEngine, CentrEau, 4Université Laval - Physique, génie physique et optique, 5Centre d'optique, photonique et laser

les conditions du Nord, une optimisation exhaustive doit être entreprise. Ce projet cherche donc à évaluer plusieurs alternatives pour déterminer ce qui est le plus intéressant pour l’application des bioréacteurs à membrane dans le Nord, en collaboration avec une communauté au Nunavik et une équipe multidisciplinaire de chercheurs et intervenants.

Cette présentation explorera les diverses options considérées et détaillera les maints avantages et inconvénients de ces derniers et comment la sélection du procédé choisi sera effectuée. Par exemple, ceci inclut le choix du mode d’opération (anaérobique (sans oxygène) ou aérobique (avec oxygène)), la position de la membrane, les temps de séjour dans le système, la température d’opération, les pré- et post-traitements, en plus des considérations sociales, environnementales et économiques.

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Le traitement des eaux dans le Nord représente un défi de plus en plus important, notamment dû à l’impact des changements climatiques. Une problématique déjà complexe, étant donné l’accès limité aux ressources nécessaires pour effectuer un traitement de qualité et durable, est empirée par des événements de précipitations plus fréquents et le dégel du pergélisol. Ces derniers mènent à une déstabilisation des infrastructures existantes, ainsi qu’à une libération et à une mobilité accentuées des contaminants et pathogènes vers les cours d’eau. La santé des résidents des régions nordiques, ainsi qu’un environnement très sensible, se trouvent alors à des risques de plus en plus croissants.

Il est alors important de concevoir un système de traitement des eaux capable d’assurer la santé et la sécurité des résidents et de l’environnement dans le Nord, tout en respectant les contraintes imposées par la situation nordique. On inclut parmi ces contraintes les basses températures qui sont généralement défavorables aux traitements biologiques et chimiques, la restriction en approvisionnement en matière de consommables (réactifs) et en énergie dans les communautés, le besoin d’un système simple d’approche, accessible et résilient, les coûts d’opération et d’installation, en plus des besoins sanitaires. Considérant cette situation, il devient donc prioritaire de développer un système capable de traiter les eaux usées en réduisant les contaminants organiques, inorganiques et les pathogènes à des seuils acceptables, tout en étant versatile, simple à opérer et à maintenir et nécessitant l’utilisation minimale de consommables et d’énergie.

Pour atteindre cet objectif, nous cherchons à développer un bioréacteur à membrane capable de rencontrer ces contraintes. En effet, le bioréacteur à membrane est une des technologies la mieux placée pour répondre à ces besoins. Ces systèmes peuvent être compacts, opérés dans une panoplie de conditions et nécessitent rarement l’utilisation de consommables ou d’une grande quantité d’énergie.

Cependant, des défis importants existent, telle la maintenance de la membrane, qui représente une des limitations les plus importantes de ces systèmes. De plus, pour opérer le système de manière optimale, ce qui est nécessaire pour sa bonne mise en œuvre dans 109