The future belongs to the highly skilled

Dans un laboratoire moderne, des scientifiques travaillent sur des technologies de robotique novatrices.

L’avenir appartient à ceux qui se spécialisent

Les laboratoires de recherche de pointe préparent une nouvelle génération au succès, en recherche comme ailleurs.
29 janvier 2018

En 2009, quand Kathleen Schroeter s’est vu offrir un emploi d’été comme étudiante de premier cycle dans le laboratoire d’Emma Allen-Vercoe, elle a sauté sur l’occasion. Ce laboratoire de la University of Guelph venait tout juste d’acquérir l’équipement qui servirait à créer Robogut, une plateforme révolutionnaire simulant l’intestin humain. « C’était formidable de participer à la création et au montage de ce nouveau modèle in vitro qui nous permet d’étudier les microbes du système digestif, se réjouit-elle. J’étais émerveillée par l’appareil et son côté exploratoire. »

Ce n’était pourtant que le début pour l’étudiante : quelques années plus tard, alors étudiante aux cycles supérieurs, elle a fait appel à Robogut pour mettre au point un traitement destiné aux patients souffrant d’infections récurrentes à C. difficile. Puis, en 2013, ses connaissances se sont avérées déterminantes dans le lancement d’une nouvelle entreprise pharmaceutique. L’apprentissage qu’elle en a fait dépassait de loin les compétences en recherche de pointe, car au passage, elle a aussi acquis de l’expérience en gestion, en affaires et en communications.

Apprentissage par l’expérience en recherche : une tendance dans les universités canadiennes

L’exemple de Kathleen Schroeter montre bien à quel point les étudiants qui apprennent par l’expérience dans des laboratoires de recherche de pointe acquièrent toute une gamme d’aptitudes et de compétences spécialisées. Ces acquis leur permettent ensuite d’entamer des carrières prometteuses, que ce soit en recherche ou dans un autre domaine.

Selon Laurent Lewis, vice-recteur associé à la recherche de l’Université de Montréal, c’est une occasion qui n’échappe pas aux établissements de recherche du pays. « On remarque une tendance, parmi les universités canadiennes, à renforcer le lien entre l’enseignement, le perfectionnement professionnel et la recherche, indique-t-il. C’est ce dont le Canada a besoin pour faire figure de proue à l’échelle mondiale durant les prochaines décennies. »

M. Lewis croit que l’exploitation créative d’outils et d’installations de recherche de pointe dans l’ensemble des disciplines constitue une façon remarquable de former aussi bien des scientifiques que des entrepreneurs et professionnels de tout acabit. Son université a elle-même adopté une stratégie encourageant la collaboration interdisciplinaire afin d’exposer les étudiants à toutes sortes de compétences et de technologies.

Par exemple, dans le laboratoire du réputé Yoshua Bengio, spécialiste de l’intelligence artificielle à l’Université de Montréal, des étudiants en informatique collaborent avec la faculté de médecine pour exploiter le potentiel d’énormes ensembles de données, dans le but d’en faire bénéficier les soins de santé. « Ceux qui travaillent avec l’intelligence artificielle se servent d’unités de traitement graphique [qui effectuent des calculs rapides pour présenter des données visuelles], beaucoup plus puissantes que les unités centrales [le “cerveau” d’un ordinateur standard], mais beaucoup plus difficiles à configurer, explique M. Lewis. Les étudiants apprennent donc à programmer les unités de traitement graphique tout en travaillant avec divers intervenants en médecine. » Ce mariage de compétences en programmation et de connaissance des diagnostics, des traitements et des pronostics médicaux place les étudiants du laboratoire à l’avant-garde dans l’utilisation de l’intelligence artificielle en santé.

« La science n’attend pas, raisonne M. Lewis. Les laboratoires de pointe contribuent à la compétitivité de nos chercheurs, étudiants, universités et industries, ainsi que de notre nation. »

L’avenir appartient à ceux qui se spécialisent

Les compétences dont ont besoin les jeunes Canadiens pour entamer leur carrière ne sont plus ce qu’elles étaient : l’économie de plus en plus concurrentielle et axée sur la technologie appelle une main-d’œuvre aux capacités toujours supérieures et plus polyvalente. En décembre 2017, le Conseil consultatif en matière de croissance économique, un comité composé de leaders des affaires et du monde universitaire chargé de conseiller le gouvernement fédéral sur ses stratégies de croissance à long terme, a publié son rapport intitulé Un pays qui apprend : outiller la main-d’œuvre du Canada avec les compétences de l’avenir. Ce document dresse le portrait des difficultés qui attendent le pays en matière de développement des compétences. Les avancées technologiques viennent de pair avec d’importants changements dans les marchés de l’emploi à l’échelle mondiale : de nombreux postes existants sont déplacés, mais beaucoup d’autres perspectives s’ouvriront, demandant des aptitudes différentes et souvent plus spécialisées.

Dans son rapport, le Conseil recommande des révisions de politiques et des solutions qui doteront la main-d’œuvre canadienne de compétences de pointe, notamment en informatique, en programmation mobile et en génie nanotechnologique, ce qui permettra de profiter des occasions créées par les révolutions technologiques dans les secteurs existants et émergents. Le virage du Canada vers une économie plus axée sur le savoir confère aux établissements postsecondaires un rôle de premier plan pour la formation de pointe dans certaines disciplines spécialisées, comme les nanosciences, la bioinformatique et la bioingénierie, cruciales à la perpétuation de l’innovation et du succès dans un marché mondial hautement concurrentiel.

Selon le rapport, le renforcement de l’investissement en recherche dans les établissements postsecondaires améliorerait la position concurrentielle du pays en vue de répondre à la vague de demande dans les secteurs de pointe de l’économie du savoir.

Ces dispositions permettraient également à plus d’étudiants d’avoir accès à des projets de recherche, ce qui génèrerait de nouvelles occasions d’apprentissage par l’expérience. En gros, ce type d’apprentissage correspond à toute formation où les connaissances et la compréhension conceptuelle sont appliquées aux problèmes ou aux situations du monde réel; c’est donc bien plus qu’un mot à la mode. On le considère souvent comme une part importante de la solution au fossé de compétences entre ce dont les employeurs ont besoin et ce qu’offre le bassin de talents. En 2015, le Comité d’experts de l’Ontario pour le développement d’une main-d’œuvre hautement qualifiée recommandait notamment l’augmentation de l’offre pour ce type de formation. Par ailleurs, afin de renforcer davantage ce bassin de talents, les Ontariens veulent des programmes coopératifs, des stages, des postes en laboratoire, des projets de recherche et d’autres possibilités d’apprentissage par l’expérience, comme le mentionne le rapport du Conseil des universités de l’Ontario intitulé Partnering for a Better Future for Ontario.

Autrement dit, les laboratoires de recherche sont l’un des endroits où l’apprentissage par l’expérience (avec toutes ses retombées positives) se fait tout naturellement. Un article publié en septembre 2016 dans le magazine Affaires universitaires à propos de la tendance croissante à acquérir de l’expérience en recherche au premier cycle universitaire résume bien la chose : « Les étudiants de premier cycle qui […] mènent des projets de recherche ou y participent estiment que leur expérience transforme leur parcours. Plutôt que d’absorber passivement de l’information, ils cherchent activement de nouvelles données et parviennent à leurs propres déductions. Mais surtout, les aptitudes qu’ils acquièrent dans le cadre de leurs projets de recherche (cerner un sujet, recueillir et synthétiser des données, communiquer les résultats) sont synonymes de compétences prisées par les employeurs et les préparent bien aux études supérieures. »

La plupart des étudiants verraient d’un bon œil cette nouvelle orientation de l’enseignement. Dans un sondage national réalisé par Abacus Data en 2016 pour le Business/Higher Education Roundtable, 86 pour cent des étudiants actuels et des nouveaux diplômés ont répondu que l’apprentissage par l’expérience rendrait plus aisée la transition de l’université à une carrière réussie. Laurent Lewis, qui a été à même de constater cet enthousiasme, ne s’en étonne pas : « Quand ils participent à des recherches de pointe et à des mises en application dans l’industrie, les étudiants sont emballés. »

Graphique d’une tête humaine, le cerveau formé de lignes et de points.

Formation d’une nouvelle génération

Consultez les statistiques sur l’effet positif des infrastructures évoluées dans la formation des étudiants et des stagiaires postdoctoraux, découvrez ce que la nouvelle génération nous a révélé sur son expérience dans les laboratoires financés par la FCI, et plus encore.

Laurent Lewis considère comme essentiel l’accès à la formation pratique au moyen d’équipement et d’installations de pointe, surtout pour les étudiants du domaine des hautes technologies ou des branches émergentes comme l’informatique appliquée à la science des matériaux et les nanosciences. Dans diverses universités canadiennes, dont la sienne, il a vu la qualité de la formation changer du tout au tout grâce aux superordinateurs de haute performance et aux nouveaux outils sophistiqués permettant la production de nanomatériaux.

Il explique que les étudiants apprennent à utiliser de l’équipement et des algorithmes perfectionnés qui s’appliquent aussi bien en finance qu’en hautes technologies informatiques, en sciences des matériaux ou dans le secteur manufacturier de prochaine génération. « Ce type de formation en recherche dans un environnement d’apprentissage concurrentiel, très enrichissante, permet aux étudiants d’acquérir des compétences spécialisées qui sauront plaire aux employeurs. »

Beaucoup plus que des compétences en recherche

Quand elle travaillait comme étudiante de premier cycle dans le laboratoire de Mme Allen-Vercoe, Kathleen Schroeter a dû apprendre vite, en partant de la base. Elle a participé, avec la chercheuse et ses collègues, à la mise au point de Robogut et à la modification du système complexe de bouteilles, de tubes et de moniteurs perfectionnés qui modélise les différentes communautés bactériennes et les environnements de l’intestin humain.

Pour l’étudiante, c’est l’aspect d’improvisation créative de ce travail qui a consolidé son plan de carrière : « À ce moment, je me suis dit pour la première fois que je pourrais faire carrière avec ce genre de science ».

L’équipement qu’elle a aidé à mettre au point a rendu possible la culture d’importants microbes anaérobies peuplant l’intestin, ce qui n’avait encore jamais été fait en laboratoire. Au lieu d’observer chaque espèce de bactérie seule dans une boite de Petri, Kathleen Schroeter a pu étudier la croissance et les interactions des microbes dans leur environnement, comme à l’état naturel dans l’intestin.

La compréhension du rôle de la flore intestinale dans certaines affections comme la maladie intestinale inflammatoire et le diabète est assez récente, explique Mme Allen-Vercoe, professeure au département de biologie moléculaire et cellulaire de la University of Guelph. C’est déjà un avantage pour Kathleen Schroeter. « En travaillant avec Robogut, Kathleen et mes autres étudiants ont acquis des compétences très prisées dans ce nouveau domaine, et leur formation est plutôt unique », soutient la professeure. Depuis la création de Robogut, au moins six autres laboratoires ailleurs dans le monde ont construit des systèmes semblables s’en inspirant.

Le modèle a permis à l’étudiante de mettre au point un traitement comprenant 33 souches de bactéries intestinales différentes retrouvées dans l’intestin d’un être humain en santé. Dans un essai pilote, le produit conçu par bioingénierie a réussi à guérir deux patients âgés hospitalisés pour de graves infections récurrentes à C. difficile.

Après cette réussite, Mme Allen-Vercoe a lancé une entreprise de biotechnologie, NuBiyota, consacrée au perfectionnement et à la commercialisation de ce traitement en tant que produit thérapeutique clinique pour les infections récurrentes à C. difficile. « Kathleen avait l’expérience pratique de la culture des microbes anaérobies et de leur maintien en vie, une compétence spécialisée très poussée. Elle possédait aussi les connaissances nécessaires à la conception du produit thérapeutique testé sur nos patients dans l’essai pilote. Notre entreprise n’aurait pu prendre son envol sans le savoir-faire de Kathleen; elle était la première employée », raconte la professeure.

L’étudiante a fait un postdoctorat industriel à NuBiyota et a mis au point une seconde version plus évoluée de son traitement, qui a obtenu l’approbation de Santé Canada pour la première phase d’un essai clinique auprès de patients. « Je suis une scientifique de formation, mais j’ai pu participer au démarrage d’une entreprise et voir le lancement d’un nouveau produit thérapeutique du point de vue des affaires », se réjouit-elle.

Comptant aujourd’hui neuf employés, dont trois anciens étudiants de Mme Allen-Vercoe formés dans son laboratoire, l’entreprise a établi un partenariat avec Takeda, une grande société pharmaceutique internationale reconnue dans le secteur gastro-intestinal. Kathleen Schroeter dirige maintenant l’équipe de recherche de l’entreprise et forme le personnel de son usine pilote à la fabrication du produit. « Le public commence à comprendre à quel point l’état de la flore intestinale est lié à d’autres aspects de la santé. Toute cette expérience m’a ouvert énormément de portes », sourit-elle.

Le savoir-faire en recherche : un indispensable au succès des entreprises

Mme Schroeter n’est pas seule dans sa situation : l’expérience en laboratoire de recherche change la vie de nombreux jeunes. Prenons l’exemple de Tuoqi (Tony) Wu : au doctorat, dans les Laboratoires 4D de la Simon Fraser University, il a appris à utiliser des instruments de caractérisation sophistiqués et à provoquer les réactions chimiques complexes que demande la synthèse de nouveaux types de teintes. Il met maintenant à profit son savoir pour améliorer la performance des vitrages teintés intelligents, des produits utilisés dans le secteur mondial de l’automobile créés par SWITCH Materials inc., une entreprise de technologie propre de Burnaby, en Colombie-Britannique.

Lorsque M. Wu a été engagé en 2016, SWITCH travaillait à accélérer la mise au point et la commercialisation de son premier produit, un vitrage teinté pour les toits ouvrants de véhicules qui s’assombrit au soleil.

C’était le moment idéal.

« Nous devions rapidement prendre de la vitesse, alors il était primordial que les nouveaux employés soient capables de plonger dans l’action dès le départ, relate Doug Wiggin, président-directeur général. L’expérience de Tony dans la synthèse de ces molécules et sa compréhension des mécanismes de réaction des composés sous la lumière nous ont été très précieuses. Il possédait la formation et l’expérience nécessaires pour contribuer immédiatement. »

Désormais à la tête du service d’analyse de l’entreprise, M. Wu se sert d’instruments spécialisés qu’il connaissait déjà grâce à sa formation dans les Laboratoires 4D – un spectrophotomètre ultraviolet-visible et un système de chromatographie liquide à haute performance – pour concevoir, analyser et tester des molécules et des matériaux aux teintes modifiables.

Ces molécules, qui peuvent être activées et désactivées par la lumière ou l’électricité pour réduire la chaleur, l’éblouissement et la consommation d’énergie dans les voitures, sont la composante essentielle de la technologie de vitrage teinté commercialisée par SWITCH.

L’entreprise savait toutefois qu’il lui fallait dépasser la concurrence en rendant ses matériaux de vitres teintées plus durables; c’est là que M. Wu a pu se faire un nom.

« L’analyse de Tony sur la dégradation des molécules nous a indiqué qu’il fallait modifier la structure des chromophores pour en allonger la durée de vie. C’est ce qui a mené à la conception d’une teinte plus durable », explique M. Wiggin.

M. Wu est l’un des six employés de SWITCH formés aux Laboratoires 4D, où le fondateur de l’entreprise, Neil Branda, est directeur général; ces employés représentent la moitié de l’effectif de recherche et développement de l’entreprise. « Nous avons engagé beaucoup de jeunes diplômés des Laboratoires 4D, car ils ont l’expérience et la formation nécessaires. Quand on commence à agrandir une équipe, on a besoin de gens qui peuvent devenir productifs rapidement », précise M. Wiggin, qui travaille avec des constructeurs automobiles du monde entier, parmi les plus grands aux États-Unis, en Europe et en Asie, ainsi qu’avec d’importants fournisseurs de vitrage pour lancer et commercialiser son produit.

Pour M. Wu, l’aventure aura été grisante et pleine de rebondissements. « Comme nous sommes une jeune entreprise qui évolue rapidement et crée de nouveaux matériaux, il n’y a pas de recette : il faut trouver les solutions soi-même! »