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L'ADN pourrait-il conserver à long terme le savoir de l'humanité ?

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Alors que les microfilms ne conservent les informations que pendant 500 ans tout au plus, l'ADN peut les conserver pendant un million d'années, comme vient de le démontrer un groupe de chercheurs en Suisse. De quoi préserver la culture et la mémoire numérique, pour mieux la transmettre aux nouvelles générations. Avec la baisse du coût du séquençage de l'ADN, il serait possible d'archiver sous cette forme l'ensemble des données du cerveau collectif de l'humanité, que certains ont baptisé « extelligence ».

Inspiré par la longue conservation de l'ADN dans les os en paléontologie, un groupe de chercheurs de l'ETH, en Suisse, a développé une technologie ingénieuse pour stocker l'information numérique moderne dans de l'ADN. © Philipp Stössel, ETH Zurich

Le Catlin Seaview Survey est un exemple frappant montrant que nous sommes bel et bien rentrés dans l'ère du village global grâce aux ordinateurs d'Alan Turing et à l'astronautique de Tsiolkovski. Il s'agit aussi d'une belle illustration du concept de noosphère introduit par le géochimiste Vladimir Vernadsky et le paléontologue Pierre Teilhard de Chardin. Sous une forme plus sobre, ce concept a été rebaptisé du nom d'« extelligence » par le biologiste Jack Cohen et le mathématicien Ian Stewart dans leur livre Figments of Reality: The Evolution of the Curious Mind (1997). Ce néologisme désigne l'information et l'intelligence collective de l'humanité sous forme d'œuvres culturelles, de livres, de DVD, de bibliothèques, de réseaux sociaux ainsi que les interactions culturelles et intellectuelles entre les membres de l'humanité. On peut donc penser l'extelligence comme l'intelligence et la mémoire d'une sorte de cerveau collectif de l'humanité.

Un problème se pose naturellement à son sujet : comment transmettre de façon fiable et pérenne l'information contenue dans l'extelligence de l'humanité aux générations futures alors que sa mémoire tend à devenir de plus en plus volatile à l'heure du numérique ? Comment stocker pendant des dizaines d'années et même des siècles les colossales quantités de données qui ne cessent de croître sur le réseau mondial ? Songeons par exemple à nos informations sur notre profil Facebook ou à celles concernant notre dossier médical alors que la génétique et les neurosciences s'apprêtent à faire des bonds de géant tout en réduisant leurs coûts... Comment éviter une amnésie bien pire que celle qui a frappé l'Europe à la suite de la chute de l'Empire romain et qui nous a fait perdre bon nombre des accomplissements et des œuvres de la culture grecque ?

L’ADN, cette molécule présente dans toutes les cellules vivantes, renferme les clés du développement et du fonctionnement d’un organisme. Nous avons actuellement les moyens de la séquencer pour mieux la comprendre. Unisciel et l’université de Lille 1 nous expliquent, avec le programme Kezako, comment percer les mystères de cette molécule. © Unisciel et l’université de Lille 1

L'ADN, une alternative aux disques durs

Il faudrait trouver des alternatives aux serveurs et aux disques durs. Une solution a été avancée et une première preuve de son efficacité a été donnée il y a environ 3 ans lorsqu'un groupe de chercheurs américains a montré qu'il pouvait enregistrer un livre entier dans seulement 1 picogramme d'ADN. Il s'agissait de Regenesis: How Synthetic Biology Will Reinvent Nature and Ourselves, écrit par le célèbre biologiste George Church, membre entre autre du FLI (Future of Life Institute), fondé par Max Tegmark. Un millionième de millionième de gramme d'ADN a donc suffi pour enregistrer une quantité d'informations de 5,37 mégabits. Cela représente une densité de stockage spectaculaire d'1 million de gigabits par centimètre cube. Une capacité très largement supérieure à celle des disques durs et qui représente plus de 10 milliards de fois la densité de stockage d'un CD.

L'ADN semble fragile mais en réalité il est capable de franchir les millénaires comme on peut s'en rendre compte avec les analyses ADN effectuées en archéologie et en paléontologie. Pour convaincre les sceptiques, des membres de l'École polytechnique fédérale de Zurich (ETH), en Suisse, viennent de publier un article à ce sujet dans Angewandte Chemie International Edition.

Il est possible d'encoder une information en binaire sous la forme d'une série de bases de l'ADN représentées par les lettres A, C, G et T. Il faut ensuite synthétiser un brin d'ADN contenant cette information puis le stocker dans une nanosphère de silice. L'ADN peut ultérieurement être extrait, séquencé et décodé. L'expérience montre que, même après un traitement thermique pour simuler une dégradation du temps de plusieurs millénaires, il est possible de retrouver exactement l'information initiale. © Robert N. Grass et al., ANIE

Un code correcteur pour une mémoire d'un million d'années

Les chercheurs ont commencé par stocker de l'information dans des brins d'ADN qu'ils ont introduits dans des sphères de silice de 150 nanomètres de diamètre environ. Objectif : simuler en accéléré le processus de dégradation de l'ADN dans des os au cours de milliers d'années. Le principe est simple : dans le cadre de la conservation par le froid, la température ralentit les réactions chimiques. À l'inverse, si la température augmente, les réactions chimiques s'accélèrent. Les membres de l'ETH ont donc soumis les sphères à des températures comprises entre 60 et 70 °C pendant un mois, ce qui équivaut à une durée de plusieurs centaines d'années.

Inévitablement, tout processus de traitement et de transmission de l'information conduit à des erreurs. Mais, comme l'explique clairement le prix Nobel Richard Feynman dans son cours sur l'informatique, il est possible d'utiliser des codes correcteurs basés sur des informations supplémentaires incluses dans les messages transmis permettant de réduire ces erreurs en les corrigeant. Les chercheurs de l'ETH ont donc développé un analogue des codes de Reed-Solomon, très utilisés pour le stockage des données sur les CD, les DVD et pour la transmission d'information par satellite.

Au final, les chercheurs ont montré que l'ADN placé dans des nanosphères de silice et maintenu à des températures de 18 °C pouvait conserver intact l'information codée avec un code correcteur de Reed-Solomon pendant au moins un million d'années...