Les puces à ADN, supports de stockage du futur
Sous la forme d'ADN, la nature montre comment les données peuvent être stockées de manière peu encombrante et à long terme. La chaire de bio-informatique de Würzburg développe des puces à ADN pour la technologie informatique.
L'information peut être stockée sous forme d'ADN sur des puces en nanocellulose semi-conductrice. Des protéines contrôlées par la lumière lisent l'information.
Lehrstuhl für Bioinformatik, Universität Würzburg
La molécule héréditaire qu'est l'ADN peut stocker une grande quantité d'informations sur de longues périodes dans un espace très réduit. Depuis une bonne dizaine d'années, les scientifiques poursuivent donc l'objectif de développer des puces à ADN pour la technologie informatique, par exemple pour l'archivage à long terme de données. Ces puces seraient supérieures aux puces conventionnelles à base de silicium en termes de densité de stockage, de longévité et de durabilité.
Un brin d'ADN contient quatre éléments de base récurrents. Une séquence spécifique de ces blocs peut être utilisée pour coder des informations, comme le fait la nature. Pour construire une puce à ADN, l'ADN codé correspondant doit être synthétisé et stabilisé. Si tout se passe bien, l'information est conservée pendant une très longue période, que les chercheurs estiment à plusieurs milliers d'années. L'information peut être récupérée en lisant et en décodant automatiquement la séquence des quatre éléments de base.
Quels sont les défis à relever ?
"Le fait qu'il soit possible de stocker des données numériques sur l'ADN avec une grande capacité et une longue durée de vie a été démontré à plusieurs reprises ces dernières années", explique le professeur Thomas Dandekar, responsable de la chaire de bio-informatique à l'université Julius-Maximilians (JMU) de Würzburg. "Mais les coûts de stockage sont élevés, près de 400 000 dollars américains par mégaoctet, et les informations stockées dans l'ADN ne peuvent être récupérées que lentement. Cela prend des heures, voire des jours, en fonction de la quantité de données".
Ces difficultés doivent être surmontées pour rendre le stockage de données dans l'ADN plus applicable et plus commercialisable. Les enzymes contrôlées par la lumière et les logiciels de conception de réseaux de protéines constituent des outils appropriés à cette fin. Thomas Dandekar et les membres de l'équipe de sa chaire, Aman Akash et Elena Bencurova, examinent cette question dans une récente revue publiée dans le journal Trends in Biotechnology.
L'équipe de Thomas Dandekar est convaincue que l'ADN a un avenir en tant que mémoire de données. Dans cette revue, les chercheurs de l'université JMU montrent comment une combinaison de biologie moléculaire, de nanotechnologie, de nouveaux polymères, d'électronique et d'automatisation, associée à un développement systématique, pourrait rendre possible, dans quelques années, le stockage de données sur l'ADN pour un usage quotidien.
Puces à ADN en nanocellulose
Au biocentre de l'université JMU, l'équipe de M. Dandekar met au point des puces à ADN fabriquées à partir de nanocellulose semi-conductrice produite par des bactéries. "Avec notre démonstration de faisabilité, nous pouvons montrer comment l'électronique et l'informatique actuelles peuvent être partiellement remplacées par des composants biologiques moléculaires", explique le professeur. De cette manière, il serait possible d'obtenir une durabilité, une recyclabilité totale et une grande robustesse, même contre les impulsions électromagnétiques ou les pannes de courant, mais aussi une densité de stockage élevée, pouvant atteindre un milliard de gigaoctets par gramme d'ADN.
Thomas Dandekar estime que le développement des puces à ADN est extrêmement important : "Notre civilisation ne durera à long terme que si nous franchissons le pas vers ce nouveau type de technologie informatique durable combinant la biologie moléculaire, l'électronique et la nouvelle technologie des polymères.
Selon lui, l'important pour l'humanité est de passer à une économie circulaire en harmonie avec les limites planétaires et l'environnement. "Nous devons y parvenir d'ici 20 à 30 ans. La technologie des puces en est un exemple important, mais les technologies durables permettant de produire des puces sans déchets électroniques ni pollution de l'environnement ne sont pas encore au point. Notre concept de puce en nanocellulose apporte une contribution précieuse à cet égard. Dans ce nouvel article, nous avons examiné notre concept d'un œil critique et l'avons fait progresser grâce aux innovations actuelles de la recherche.
Améliorer encore les supports de stockage de l'ADN
L'équipe de Dandekar s'efforce actuellement de combiner encore mieux les puces à ADN en nanocellulose semi-conductrice avec les enzymes de conception qu'elle a mises au point. Les enzymes doivent également être améliorées. "De cette manière, nous voulons contrôler de mieux en mieux le support de stockage de l'ADN et être en mesure d'y stocker encore plus de choses, mais aussi de réduire les coûts et donc de permettre progressivement une utilisation pratique comme support de stockage dans la vie de tous les jours".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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