Des chercheurs européens ont récemment montré l'extraordinaire capacité de stockage de l'ADN synthétique. On peut, grâce à lui, stocker toutes informations codables par la combinaison de 4 informations de base (base 4), que ce soit des textes, des images, des sons ou des combinaisons de ces dimensions.
Rappelons que l’acide désoxyribonucléique (ADN) est le support génétique de toutes les cellules vivantes. Il est constitué de quatre nucléotides (Adénine, Guanine, Thymine, Cytosine, respectivement désignés par leurs initiales A, T, C, G) qui s’organisent en succession sur deux brins en hélice pour stocker les informations génétiques de chaque être vivant, de la bactérie aux plantes les plus sophistiquées, en passant par les champignons, les algues, les animaux et ... les hommes.
L’ADN, support de l’information génétique, comporte des milliers de gènes sous la forme de succession des quatre nucléotides. Le code génétique permet d’associer chaque triplet de bases à un acide aminé particulier. Chaque région de l'ADN qui produit une molécule d'ARN fonctionnelle est un gène. Un gène est donc une unité d'hérédité contrôlant un caractère particulier. Cet élément génétique correspondant à un segment d'ADN (ou d'ARN dans le cas d'un virus), situé à un endroit précis (locus) sur un chromosome. Un chromosome est une structure constituée d'ADN replié sur lui-même. Chaque chromosome des 23 paires que l'on trouve dans chaque cellule du corps a une forme différente. 22 paires sont communes aux deux sexes, les deux chromosomes restants sont les chromosomes sexuels qui, chez la femme forment une paire (chromosomes X) et chez l'homme sont différents, l'un étant un chromosome X et l'autre, beaucoup plus court un chromosome Y. Ces chromosomes sont inclus dans le noyau de la cellule qui qui renferme tout le patrimoine héréditaire de l'individu. Le nombre de gène codant (qui servent à quelque chose) pour la synthèse des protéines est estimé à 40.000 chez l'homme, mais il existe aussi de nombreux morceaux d’ADN codant pour des ARN, pour des séquences régulatrices de l’expression des gènes, etc.
Métaphoriquement, on peut dire que le patrimoine génétique est à une bibliothèque ce qu'un chromosome est à un livre, alors que le gène correspond à une page d'un des livres de la bibliothèque.
La structure originale de l'ADN en double hélice lui permet de se dupliquer en deux molécules identiques entre elles et identiques à la molécule mère lors du phénomène de réplication qui a lieu avant la division cellulaire. L’information génétique n’est ainsi jamais perdue, et peut se transmettre aux nouvelles générations via les cellules germinales. Le séquençage de l'ADN correspond à la détermination de la succession des nucléotides A, T, C et G (A-T, T-A, C-G ou G-C) qui le composent. C'est aujourd'hui une technique de routine pour des laboratoires qui utilise les connaissances qui ont été acquises depuis une trentaine d'années sur les mécanismes de la réplication de l'ADN pour en dresser la carte unique de chaque individu. Certains scientifiques produisent aujourd'hui de l'ADN de synthèse qui peut se substituer de manière fonctionnelle à celui d'organismes vivants (voir dans ce blog). Mais au delà du vivant, on peut utiliser l'ADN comme moyen technologique de stockage informatique.
Ainsi, une équipe de chercheurs, coordonnée par le biologiste George Church de l'Université de Harvard, a publié en 2013 dans Science qu'elle avait réussi à coder 5,27 mégabits de données dans un milliardième de gramme d'ADN synthétique (Ref.: Church GM, Elowitz M, Smolke CD, Voigt CA, Weiss R. Realizing the potential of synthetic biology. Nature Reviews of Molec. Cell Bio. 2014). Une autre équipe coordonnée par Nick Goldman et Ewan Birney de l'Institut européen de bio-informatique (EMBL-EBI) de l'Université de Cambridge a publié dans Nature une nouvelle méthode pour stocker des données sous forme d'ADN synthétique à partir du système binaire informatique (suite de 0 et de 1) transcrivant le système trinaire (0, 1, 2), puis en code ADN qui peut être synthétisé en laboratoire.
Selon la société Agilent technologies qui a synthétisé l'ADN, il a été possible de coder, avec cette méthode de transcription un ensemble de fichiers dont un enregistrement MP3 du célèbre discours de Martin Luther King "J'ai fait un rêve", un fichier texte des Sonnets de Shakespeare et même un PDF de l'article de Watson et Crick sur la structure en double-hélice de l’ADN, pour la taille d'un grain de poussière. Le message a pu être envoyé et facilement décodé avec une précision totale (100%) par d'autres chercheurs de l'EBI sur des séquenceurs ADN standard.
Le principal avantage de l'ADN synthétique est qu'il est manométrique, dense, et d'une conservation sans énergie. Le prix pourrait être rapidement divisé selon la courbe actuelle du progrès du séquençage et lui permettre de devenir un outil trivial à moyen terme.
Référence : http://www.maxisciences.com/adn/l-039-adn-synthetique-le-support-de-stockage-du-futur_art28403.html
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