Des chercheurs chinois ont développé un système de stockage ADN capable de conserver des données pendant des millénaires, avec une capacité de 36 petabytes, l’équivalent de trois milliards de chansons. Ce progrès pourrait transformer la manière dont les informations sont archivées à long terme.
Stockage du futur : ADN synthétique
Des chercheurs ont conçu une cassette en ADN capable de garder toutes les chansons jamais écrites. Des scientifiques de Shenzhen, en Chine, ont élaboré une cassette moléculaire pouvant stocker des données numériques sous forme de chains d’ADN synthétique dans un film plastique ultrafin.
Un seul prototype peut contenir 36 petabytes, soit environ un million de gigaoctets, suffisant pour plus de trois milliards de chansons. Une quantité étonnante d’informations compressées dans un support remarquablement léger.
Cassette rétro avec technologie avancée
Le principe est à la fois élégant et original : les fichiers numériques se transforment en séquences de A, T, C et G, les quatre lettres du code génétique. Chaque combinaison remplace les zéros et les uns utilisés par les ordinateurs traditionnels. Plutôt qu’un disque dur métallique, cette cassette conserve son contenu dans des molécules.
La cassette est obtenue en imprimant des milliers de points minuscules d’ADN synthétique sur un film flexible, qui est ensuite découpé et enroulé en une cassette fine, capable de glisser facilement entre deux bobines.
Le projet est dirigé par Xingyu Jiang, ingénieur biomédical à la Southern University of Science and Technology (SUST), dont les recherches explorent des dispositifs basés sur l’ADN pour stocker des informations et exécuter des tâches moléculaires.
La équipe a conçu la cassette pour qu’elle soit compatible avec les machines existantes qui manipulent l’ADN en laboratoire. Cela a nécessité des ajustements dans la géométrie et les matériaux afin que les outils standards de synthèse et de lecture puissent interagir avec chaque fragment de la bande sans nécessiter d’équipements entièrement nouveaux.
La bande cassette d’ADN ressemble aux anciennes cassettes audio.
Stockage de données dans l’ADN
Le long de la bande, de petits blocs blancs absorbent la solution d’ADN. Les bandes noires, recouvertes d’une peinture imperméable, empêchent le liquide de se répandre latéralement. Chaque section blanche fonctionne comme un compartiment, un fichier indépendant en miniature.
En un peu plus de 0,8 kilomètres de bande, les chercheurs estiment qu’il y a environ 550.000 encoches de stockage. Un scanner optique identifie les codes-barres tandis que les moteurs avancent la bande et localisent la position correcte en millisecondes.
Lors des tests, le système a pu reconnaître environ 1.570 zones par seconde, une vitesse remarquable pour un support moléculaire.
Avantages de l’ADN pour le stockage de données
Le volume global de données augmente de manière incontrôlable : vidéos en streaming, villes intelligentes, recherche scientifique… Tout compte. Certaines prévisions indiquent que le monde pourrait dépasser les 175 milliards de gigaoctets dans la deuxième moitié de cette décennie. Maintenir une telle quantité d’informations actives nécessite d’énormes centres de données, qui consomment de l’énergie à un rythme alarmant.
Aux États-Unis, le Département de l’Énergie estime que les centres de données utilisent déjà environ 4,4 % de l’électricité nationale. Un chiffre qui augmente d’année en année.
En revanche, l’ADN peut stocker d’énormes quantités d’informations avec très peu de masse. Selon l’équipe, un seul gramme pourrait contenir 455 exabytes, soit environ un milliard de gigaoctets. De plus, il s’agit d’un matériau extrêmement stable lorsqu’il est bien conservé ; des études sur des restes archéologiques indiquent une durée de conservation d’environ 521 ans sous terre.
Schéma de la bande d’ADN.
Lecture et réécriture des données
À l’intérieur du dispositif, les moteurs déplacent la bande jusqu’à la partition désirée. Une fois localisée, le système introduit cette partie dans une petite chambre remplie de liquide. Un réactif doux sépare un des filaments d’ADN, qui passe à la solution et peut être lu par séquençage. Le filament resté fixé sert de référence pour reconstruire le fragment de manière répétée.
L’équipe a réussi à récupérer le même fichier dix fois à partir du même point sans perte de capacité de lecture. Pour effacer des données, une enzyme coupe la séquence et la libère, laissant le support prêt à recevoir un nouveau fragment. Lors des tests initiaux, le système a réussi à remplacer 99,9 % de l’information précédente, ouvrant la voie à un support biologique réinscriptible.
Protéger l’ADN pendant des siècles
Pour garantir la stabilité du matériau, chaque section est recouverte d’une structure cristalline basée sur des structures métal-organiques (MOF), servant de barrière contre l’eau et les enzymes. Des expériences antérieures ont démontré que l’encapsulation de l’ADN dans de la silice peut préserver des données pendant des siècles, même à des températures élevées.
L’équipe a chauffé ses bandes pendant plusieurs semaines et a mesuré les dommages. À partir de ces observations, ils estiment que les données pourraient demeurer intactes pendant plus de trois siècles à température ambiante. Dans des environnements froids et secs, comme les zones de haute montagne, la stabilité pourrait s’étendre sur des milliers d’années.
La bande cassette d’ADN ne pourra pas être reproduite sur un enregistreur classique.
Une génération croissante de données
Cependant, les performances restent faibles par rapport aux dispositifs de stockage conventionnels. Transférer quelques centaines de kilooctets a pris des dizaines de minutes. De plus, la synthèse de grandes quantités d’ADN reste coûteuse, et de nombreuses machines de séquençage sont volumineuses et nécessitent des laboratoires spécialisés.
Néanmoins, les chercheurs estiment qu’avec la
Cette idée rappelle les premiers ordinateurs personnels : lents, encombrants, coûteux… et néanmoins précurseurs d’une innovation technologique.