Pr Kian Jafari : un parcours cosmopolite au service de l’innovation biomédicale

Spécialisé en systèmes micro-électromécaniques (MEMS – « micro-electromechanical systems »), le Pr Kian Jafari a orienté ses travaux vers des applications biomédicales, notamment dans le diagnostic et le traitement du cancer et des maladies neurodégénératives. Son parcours académique et professionnel s’étend de la France à l’Iran, puis au Canada, où il évolue dans l'écosystème d'innovation et de recherche du 3iT.

Le parcours académique du Pr Jafari débute en France où il obtient son diplôme d'ingénieur à l'INSA Lyon, complété par un Master de recherche. Il poursuit ensuite avec une thèse de doctorat à Supélec (aujourd'hui intégrée à l'Université Paris-Saclay), qu'il soutient en 2012.

Après son doctorat, le Pr Jafari travaille pendant près de quatre ans à l'Agence nationale de la recherche à Paris, jusqu'en 2015. Cette expérience lui permet de développer une vision globale de la recherche et de ses enjeux de financement. En 2015, il décide de retourner dans son pays d'origine, l'Iran, où il occupe un poste de professeur à l'Université National d’Iran à Téhéran pendant six ans.

En 2022, il effectue une année de recherche à l’Université de Toronto avant de rejoindre, il y a environ trois ans, l’Université de Sherbrooke en tant que professeur agrégé au département de génie mécanique de la Faculté de génie.

Des MEMS au service de la santé

Les intérêts de recherche du Pr Kian Jafari se concentrent sur les systèmes micro-électro-mécaniques (MEMS), des dispositifs à l'échelle micro et nanométrique aux applications multiples. Durant sa thèse, il a développé un microcapteur capable de mesurer simultanément l'accélération et la température pour les chaînes de fabrication des avionneurs.

Les premiers travaux du Pr Jafari concernaient les capteurs inertiels, tels que les accéléromètres et les gyroscopes. Depuis cinq ans, ses recherches portent sur des applications biomédicales. Cette évolution de la thématique s’est faite tout en conservant l’utilisation de la technologie MEMS, avec un passage de l’aéronautique au domaine de la santé.

L'intérêt des MEMS repose principalement sur deux atouts essentiels. D'abord, leur petite taille permet de profiter des effets d'échelle, ce qui augmente considérablement leur sensibilité : les dispositifs peuvent détecter des variations extrêmement faibles ou des signaux très subtils. Ensuite, la technologie MEMS favorise la fabrication en masse, car on peut produire un grand nombre de ces dispositifs simultanément sur une même plaquette (« wafer »), ce qui réduit fortement les coûts de production.

Comme l'explique le Pr Jafari, un gyroscope mécanique traditionnel sur un bateau coûte extrêmement cher, tandis qu'un gyroscope MEMS ne coûte que quelques dollars à quelques dizaines de dollars par unité lorsqu’il est acheté en volume.

Quatre projets ambitieux pour la santé

Détection précoce du cancer avec la Société canadienne du cancer

Le premier projet, qui compte parmi les rares projets bénéficiant d’une subvention pour l’innovation de rupture en recherche sur le cancer de la Société canadienne du cancer et la Fondation Lotte & John Hecht, vise à détecter les protéines qui indiquent des cellules cancéreuses.

En collaboration avec la Faculté de médecine de l'Université de la Colombie-Britannique, l'équipe développe un capteur MEMS capable de détecter simultanément plusieurs molécules dites de « signalisation ». Le principe est ingénieux : des microleviers recouverts d'une couche d'or sur laquelle sont déposés des biorécepteurs (anticorps et protéines) développés par les chercheurs de la Faculté de médecine et des sciences de la santé de l'Université de Sherbrooke. Lorsque les molécules cibles présentes dans un échantillon biologique (sang, salive) se lient aux biorécepteurs, elles provoquent une déflexion microscopique des leviers, détectée par un système optique utilisant un laser et une caméra.

Diagnostic précoce de la maladie d'Alzheimer

Le deuxième projet, soutenu par le Programme de subventions à la découverte du CRSNG, applique la même technologie au diagnostic précoce de la maladie d'Alzheimer. La cible ici est le peptide amyloïde bêta, un biomarqueur clé de la maladie. L'objectif est de développer une méthode sans marquage (« label-free ») permettant un diagnostic rapide sans nécessiter de technicien spécialisé.

Dispositif microfluidique auto-oscillant

En collaboration du Pr Luc Fréchette et de la Pre Nooshin Karami de l’Université de Sherbrooke ainsi que du Pr David Juncker de l’Université McGill, le Pr Jafari est cotitulaire d'une subvention « Projet de recherche en équipe » du Fonds de recherche du Québec (FRQ) pour développer un dispositif microfluidique auto-oscillant destiné au diagnostic précoce des maladies neurodégénératives. Cette approche alternative pourrait offrir une sensibilité supérieure, bien que la fabrication soit plus complexe.

Traitement du cancer par hyperthermie

Le quatrième projet est le fruit d'une collaboration entre l’Université internationale de Rabat (Maroc) et l’Université de Sherbrooke, impliquant le Pr Sébastien Poncet, la Pre Leyla Amiri, le Pr Taha Azad et le Pr Kian Jafari. Dans le cadre du programme CNRS-FRQ, ce projet explore le traitement du cancer par hyperthermie.

Cette approche exploite la vulnérabilité des cellules cancéreuses aux températures élevées, puisque celles-ci ne peuvent survivre au-delà de 43°C, contrairement aux cellules saines. L'équipe développe une méthode utilisant des matériaux magnétocaloriques guidés par un champ électrique pour chauffer sélectivement les cellules cancéreuses.

Des résultats prometteurs

L'équipe du Pr Jafari a déjà obtenu des résultats significatifs. Leur capteur atteint une limite de détection de 300 femtomoles (10^-12 mole), une sensibilité remarquable publiée dans Scientific Reports en 2024. Cependant, pour le diagnostic précoce du cancer, l'objectif est d'atteindre l'échelle de l'attomole (10^-16 mole).

L'équipe travaille sur un brevet pour intégrer tous les composants optiques (diode laser, micromiroir, caméra) dans un appareil de 30 cm par 30 cm, permettant une utilisation à domicile avec transmission des résultats sur téléphone ou tablette.

L’approche multidisciplinaire du Pr Jafari, qui conjugue nanotechnologies, optique, biologie et médecine, permet de concevoir des solutions novatrices avec un potentiel de transfert vers l’industrie. En reliant la recherche fondamentale à des applications concrètes en santé, cette synergie laisse entrevoir des percées qui pourraient transformer les pratiques médicales et ouvrir la voie à des avancées dans la lutte contre les maladies neurodégénératives et le cancer.

À propos de Kian Jafari
Professeur agrégé au département de génie mécanique de la Faculté de génie de l’Université de Sherbrooke
Professeur-chercheur à l’Institut de recherche sur le cancer de l’Université de Sherbrooke (IRCUS)
Professeur-chercheur à l’Institut interdisciplinaire d'innovation technologique (3iT)