Toutes les informations utiles à construire et à faire fonctionner notre corps sont stockées dans l’ADN. L’acide désoxyribonucléique. Un système redoutablement efficace comme seule la nature semble capable d’en inventer. Tellement efficace que les scientifiques estiment que quelques centaines de kilogrammes d’ADN pourraient suffire à stocker la totalité du savoir humain. De quoi remplacer avantageusement les datas centers et autres solutions actuelles. Des solutions coûteuses, tant en énergie qu’en espace.

Avec la croissance exponentielle des données numériques — selon les experts, elles doublent désormais tous les deux à trois ans —, stocker de l’information sur l’ADN apparait de plus en plus attrayant. Cela fait d’ailleurs déjà quelques années que les scientifiques étudient la question. Depuis le début des années 2010, surtout. Avec plus ou moins de succès. Mais aujourd’hui, des chercheurs de la Northwestern University (États-Unis) pourraient bien avoir découvert une nouvelle façon de procéder, bien plus efficace.

In vitro ou in vivo, deux pistes à explorer

Avant d’aller plus loin, notez qu’il existe plusieurs moyens de stocker des informations dans l’ADN. In vitro, par exemple. En fabriquant un ADN sur mesure. Pour le composer, les nucléotides — les mêmes que l’on retrouve dans notre ADN — sont assemblés de manière à coder les données que l’on souhaite stocker. Pour récupérer l’information, il suffit ensuite de passer par une désormais très classique méthode de séquençage. L’ennui, c’est que tout ça coûte cher. Et la synthèse de l’ADN est longue. Avec le risque d’erreur qu’elle implique en plus. Un risque qui oblige les chercheurs à inclure dans l’ADN produit, des séquences non codantes qui permettent à des codes correcteurs de détecter les erreurs. Un peu comme le fait la nature, en somme.

L’autre possibilité, c’est de procéder in vivo. Comprenez, en agissant sur le génome même d’organismes vivants. En y ajoutant de nouvelles données. Les chercheurs l’ont déjà fait sur le génome d’une bactérie. Ils sont parvenus à stocker un gif animé — un cheval en train de courir — puis un message court — « hello world ». La quantité de données impliquée est faible. Mais c’est un premier pas. Malheureusement, les techniques employées se révèlent encore plus lentes que le sont les méthodes in vitro. Elles impliquent de réussir à stimuler ou réprimer l’expression de protéines spécifiques. Cela peut prendre plus de dix heures.

Stocker des données sur l’ADN pourrait permettre de se passer de datas centers énergivores.

Stocker des données sur l’ADN

Pour s’affranchir de cet obstacle majeur, les chercheurs de la Northwestern University ont choisi une autre voie. Au lieu de copier un modèle d’ADN, ils synthétisent un ADN totalement nouveau. En s’appuyant sur une enzyme qu’ils peuvent directement manipuler. Alors que cet ADN polymérase ajoute des nucléotides, les données sont enregistrées dans le code génétique en seulement quelques minutes. Comment ? Grâce à des changements environnementaux — une concentration en métaux, par exemple — qui ont un impact direct sur la composition de l’ADN synthétisé par l’enzyme. Ces changements agissent un peu comme une « bande magnétique moléculaire », en somme.

Les travaux n’en sont pour l’heure encore qu’au stade de la preuve de concept. Et les chercheurs indiquent travailler actuellement à la construction de l’infrastructure génomique et des techniques cellulaires dont ils auront besoin pour mettre en œuvre un système robuste. Ils entrevoient tout de même déjà quelques applications possibles. Notamment en matière d’archivage de données à long terme. Des données « que vous écrivez et que vous ne lisez en fait jamais », mais qui doivent rester accessibles. Par exemple, toutes ces années d’enregistrements de vos souvenirs en photo ou en vidéos…

Des applications au-delà du stockage de données

Mais le phénomène de « bande magnétique moléculaire » a aussi donné une autre idée aux chercheurs. Leur découverte pourrait servir dans d’autres domaines que celui du stockage des données. Si des biocapteurs pouvaient enregistrer les changements dans l’ADN, par exemple. Cela pourrait bien aider les scientifiques à en apprendre plus sur la façon dont des millions de cellules peuvent interagir. Sur la façon dont les neurones communiquent entre eux, par exemple. La technologie proposée par les chercheurs de la Northwestern University pourrait ainsi permettre de placer des enregistreurs à l’intérieur de chaque cellule du cerveau et de cartographier les réponses aux stimuli avec une résolution unicellulaire sur des millions de neurones.

Autre application possible : la surveillance de la qualité des eaux. Puisque le système est sensible aux perturbations de l’environnement, il pourrait signaler une modification dans la concentration en métaux lourds d’une eau potable, par exemple.