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Professeure au Département de pharmacologie de la Faculté de médecine, Marielle Gascon-Barré agit également à titre de membre invité au Département de nutrition. Depuis son entrée à l'Université, en 1978, elle a acquis une reconnaissance internationale pour ses travaux sur la pharmacologie du système endocrinien, l'ostéoporose et le métabolisme du calcium.
Activement engagée au sein de la Faculté de médecine, le Dre Gascon-Barré a été directrice du programme de sciences biomédicales, qu'elle a largement contribué à mettre sur pied, et elle a occupé le poste de vice-doyenne à la recherche et aux études supérieures. Sa grande connaissance des milieux scientifiques et des enjeux liés à la recherche l'ont amenée à exercer des fonctions stratégiques dans l'administration universitaire. Elle a notamment été à la tête de la Direction générale de la recherche et vice-rectrice adjointe à la recherche à une époque décisive de l'histoire du développement scientifique de l'Université de Montréal.
La contribution de la Dre Gascon-Barré à l'avancement de la science dépasse largement les frontières de l'Université. Directrice adjointe de la recherche fondamentale au Centre de recherche clinique André-Vaillet de l'Hôpital Saint-Luc, vice-présidente du conseil d'administration du Fonds de la recherche en santé du Québec (FRSQ), membre du comité directeur du FRSQ, membre du comité directeur du Centre de recherche du CHUM, elle est, depuis 2004, vice-présidente et directrice scientifique du FRSQ.
Marielle Gascon-Barré est membre de plusieurs sociétés scientifiques parmi lesquelles la Société canadienne des sciences de la nutrition, la Société canadienne de recherches cliniques et l'American College of Nutrition. Elle a siégé à titre d'arbitre aux comités de multiples organismes subventionnaires fédéraux et provinciaux. Sa participation aux comités de revues prestigieuses, comme l'American Journal of Physiology et le Canadian Medical Association Journal, dénote une intense activité éditoriale dont témoigne la liste des 350 articles qu'elle a publiés au fil d'une carrière exceptionnellement féconde.