Pourquoi l'ADN remplacera un jour le disque dur

L'ADN pourrait un jour stocker plus que des plans pour la vie - il pourrait également abriter de vastes collections de documents, de musique ou de vidéo dans un format incroyablement compact qui dure des milliers d'années.

Les chercheurs du Institut Européen de Bioinformatique à Hinxton, au Royaume-Uni, ont démontré une nouvelle méthode pour coder de manière fiable plusieurs formats de fichiers informatiques courants de cette façon. Alors que le prix du séquençage et de la synthèse d'ADN continue de baisser, estiment les chercheurs, ce support de stockage biologique sera compétitif dans les prochaines décennies.

La densité de stockage d'informations de l'ADN est au moins mille fois supérieure à celle des médias existants, mais jusqu'à récemment, le coût de la synthèse de l'ADN était trop élevé pour que la technologie soit autre chose qu'une curiosité. Les méthodes conventionnelles de stockage d'informations numériques pendant des périodes prolongées continuent cependant de poser des problèmes. Les bandes magnétiques généralement utilisées pour le stockage d'archives deviennent cassantes et perdent leur revêtement après quelques décennies. Et même si le support physique utilisé pour stocker les informations reste intact, les formats de stockage changent constamment. Cela signifie que les données doivent être transférées dans un nouveau format ou elles peuvent devenir illisibles.

L'ADN, en revanche, reste stable dans le temps - et c'est un format qui est toujours susceptible d'être utile. Nous voulons séparer le support de stockage de la machine qui va le lire, explique le chef de projet Nick Goldman . Nous aurons toujours des technologies pour lire l'ADN. Goldman note que des fragments d'ADN intacts vieux de dizaines de milliers d'années ont été trouvés et que l'ADN est stable encore plus longtemps s'il est réfrigéré ou congelé.

Les chercheurs britanniques ont codé l'ADN avec un MP3 du discours I Have a Dream de Martin Luther King Jr., un PDF d'un article scientifique, un fichier texte ASCII des sonnets de Shakespeare et une photographie en couleur JPEG. La densité de stockage des fichiers ADN est d'environ 2,2 pétaoctets par gramme.

D'autres ont déjà fait la démonstration du stockage de données ADN. Cet été, par exemple, des chercheurs dirigés par un professeur de génétique de l'Université Harvard Église Saint-Georges utilisé la technologie pour encoder un livre (voir Un livre entier stocké dans l'ADN ).

La différence avec les nouveaux travaux, dit Goldman, est que les chercheurs se sont concentrés sur une conception pratique et tolérante aux erreurs. Pour créer les fichiers ADN, les chercheurs ont créé un logiciel qui a converti le un sable 0 s du domaine numérique dans l'alphabet génétique des bases d'ADN, étiquetées A, T, G et C. Le programme garantit qu'il n'y a pas de bases répétées telles que AA ou GG, ce qui entraîne des taux d'erreur plus élevés lors de la synthèse et du séquençage de l'ADN.

Les fichiers ont été divisés en segments, chacun fermé par un code d'index qui contient des informations sur le fichier auquel il appartient et où il appartient dans ce fichier, de manière analogue au titre et au numéro de page sur les pages d'un livre.

Le logiciel d'encodage assure également une certaine redondance. Chaque partie d'un fichier est représentée dans quatre fragments différents, donc même si plusieurs se dégradent, il devrait toujours être possible de reconstruire les données.

Travailler avec Technologies Agilent de Santa Clara, en Californie, les chercheurs ont synthétisé les fragments d'ADN et ont ensuite démontré qu'ils pouvaient les séquencer et reconstruire avec précision les fichiers. Ce travail est décrit aujourd'hui dans la revue La nature .

Le groupe de Goldman estime que l'encodage des données dans l'ADN coûte actuellement 12 400 $ par mégaoctet, plus 220 $ par mégaoctet pour relire ces données. Si le prix de la synthèse d'ADN baisse de deux ordres de grandeur, comme cela devrait être le cas au cours de la prochaine décennie, dit Goldman, le stockage des données ADN coûtera bientôt moins cher que l'archivage des données sur bandes magnétiques.

Victor Zhirnov, directeur de programme pour les technologies de la mémoire au Société de recherche sur les semi-conducteurs à Durham, en Caroline du Nord, affirme qu'en raison du coût actuel si élevé, l'ADN de stockage de données trouvera probablement sa première utilisation dans les archives à long terme qui ne sont pas consultées fréquemment. À l'avenir, dit-il, il peut envisager une technologie plus agressive pour remplacer le flash, la technologie de mémoire non volatile présente dans l'électronique portable, qui atteint déjà ses limites d'évolutivité. La clé sera de développer des systèmes matériels entiers qui fonctionnent avec l'ADN, pas seulement des séquenceurs et des synthétiseurs.

L'église de Harvard dit qu'il travaille sur ce même problème. Nous pouvons continuer à améliorer progressivement notre capacité à lire et à écrire l'ADN, mais je veux sortir complètement de cette boîte, dit-il. Church développe actuellement un système pour coder directement les signaux analogiques tels que la vidéo et l'audio dans l'ADN, éliminant complètement l'électronique conventionnelle.

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