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Posté par Publication le Jeudi 23/08/2012 à 12:00
Vidéo: quand l'ADN devient un périphérique de stockage
Deux chercheurs de l'université de Harvard ont réussi à stocker la copie numérique d'un ouvrage dans quelques microgrammes d'ADN. Si l'idée de voir l'ADN comme l'avenir du stockage numérique n'est pas nouvelle, les résultats de ces travaux, parus dans la revue Science, apporte une preuve concrète (La concrète est une pâte plus ou moins dure obtenue après extraction d’une matière première fraîche d’origine végétale (fleurs, feuille) par...) de cette possibilité.

Les chercheurs ont réussi à stocker 700 To de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) dans un gramme (Le gramme est une unité de masse du Système international (l'unité de base est le kilogramme) et du système CGS. L'abréviation du gramme est g.) de molécules d'ADN synthésisé. Après avoir analysé la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est...) de stockage et procédé à quelques calculs, ils affirment qu'il serait possible de stocker dans seulement 4 grammes d'ADN l'intégralité des données produites dans le monde (Le mot monde peut désigner :) sur l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) 2011, soit 1,8 zettaoctet (autrement dit, 1 800 milliards de gigaoctets) !

Pour comprendre le principe, rappelons la composition d'une molécule d'ADN

L'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) désoxyribonucléique (ADN) est une molécule composée de deux brins (en forme de double hélice). Chaque brin intègre une suite de nucléotides (on parle de polymère de nucléotides), et c'est l'ordre de ces nucléotides qui détermine l'information génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.).

Les nucléotides sont quant à eux constitués de trois éléments liés entre eux: un groupe phosphate (Un phosphate, en chimie inorganique, est un sel d'acide phosphorique résultant de l'attaque d'une base par de l'acide phosphorique.), un sucre (Ce que l'on nomme habituellement le sucre est, dès 1406, une "substance de saveur douce extraite de la canne à sucre" (Chrétien de Troyes, Le Chevalier au lion). Il est majoritairement formé d'un composé...) (le désoxyribose), et une base azotée. Il existe quatre bases azotées différentes: A (l'adénine), C (la cytosine), G (la guanine), et T (la thymine).

Comment cette molécule pourrait contenir des données informatiques ?

Les chercheurs sont partis du principe qu'il était possible de faire correspondre les nucléotides à un système binaire (Le système binaire est un système de numération utilisant la base 2. On nomme couramment bit (de l'anglais binary digit, soit « chiffre binaire ») les chiffres de la numération binaire....) (composé de 0 et de 1) tel qu'on l'utilise dans l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut...) de nos contenus numériques. L'idée retenue est la suivante: les nucléotides ayant une base T ou G représenteraient le 1, et les nucléotides ayant une base A ou C représenteraient le 0.


L'ADN, périphérique de stockage
Illustration: extrait de la vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou...) de présentation, Havard

En complément, chaque brin d'ADN comporterait des "bits" dédiés à l'enregistrement de code permettant d'identifier le brin et ainsi de déterminer l'ordre de lecture des fragments pour pouvoir lire l'intégralité d'un fichier ( Un fichier est un endroit où sont rangées des fiches. Cela peut-être un meuble, une pièce, un bâtiment, une base de données informatique. Par exemple : fichier des...) qui s'étalerait sur plusieurs brins.

Comment arriver à "coder" ces nucléotides ?

En synthétisant une molécule d'ADN, et grâce à une "imprimante (Les imprimantes ont été conçues dès l’apparition des premiers ordinateurs, pour permettre la consultation et la conservation sur support papier des...)" spéciale, il est possible de "graver" les fragments d'ADN sur une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa mesure, sa...) de verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus souvent, le verre...).

Pour cela, l'utilisation d'une cellule vivante a été exclue, car elle serait susceptible de mourir. En synthétisant la molécule sur un substrat de verre, l'ADN se trouve ainsi figé, inaltérable, et capable de résister à des températures extrêmes, ce qui n'est pas le cas de nos supports de stockages actuels.


Explications par les chercheurs (en anglais)

Comment lire les données stockées dans l'ADN ?

Pour exploiter les données ainsi "gravées", il faut tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord procéder à un séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des composants d'une macromolécule (les acides aminés d'une protéine, les...). Un algorithme informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information par des machines...) spécifique se charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un...) ensuite de lire les données, c'est à dire de reconstituer l'enchaînement de bits dans le bon ordre, comme un lecteur DVD (Le DVD officiellement Digital Versatile Disc - même si d'autres dénominations sont employées - est un disque optique numérique exploité pour la sauvegarde et le stockage de données, notamment la vidéo...) est capable de le faire aujourd'hui.

Toutefois, la mise en ?uvre de ce dispositif est complexe. Il nécessite en effet de disposer de l'équipement nécessaire pour synthétiser l'ADN, mais également d'un séquenceur capable d'assurer l'extraction.

Auteur de l'article: Cédric DEPOND
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