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Stockage de données sur polymères : une première mondiale

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Des chercheurs sont pour la première fois parvenus à inscrire un code binaire sur un polymère synthétique. Inspirée par la manière dont l'ADN conserve une énorme quantité de données génétiques, des chercheurs ont synthétisé et lu un message de plusieurs bits sur un polymère artificiel.

Pour inscrire de l’information sur les longues chaînes de molécules, il suffit de donner à chaque monomère une valeur donnée, 0 ou 1. © W.Rebel, Wikimedia, CC BY-SA 3.0

Avec ses 3,4 milliards de paires de base, l'ADN humain compile une gigantesque masse d'informations dans un volume infime. Toute l'information qui y est stockée s'exprime grâce à quatre bases azotées : A, T, G et C. Des chercheurs avaient déjà réussi à utiliser l'alternance de ces véritables briques moléculaires pour reproduire un code binaire. Mais face aux limites techniques que pose l'ADN, il fallait encore développer le premier polymère synthétique, plus maniable et moins onéreux, apte à conserver des données binaires. Cette première mondiale vient d'être accomplie par une équipe de l'Institut Charles Sadron de Strasbourg (CNRS) et de l'Institut de chimie radicalaire (CNRS, université Aix-Marseille).

Dans cette étude publiée dans Nature Communications le 26 mai 2015, plutôt que de se servir des quatre bases azotées de l'ADN, les chercheurs ont utilisé trois monomères. Deux d'entre eux représentent les chiffres 0 et 1 du langage binaire et peuvent être utilisés de manière interchangeable au cours de la synthèse. Un troisième monomère de type nitroxide est intercalé entre les bits afin de faciliter l'écriture et la lecture de la séquence codée.

Inspirés par le code génétique et les capacités de stockage de l’ADN, un groupe de chercheurs du CNRS a créé un code pour un polymère synthétique pouvant permettre d’enregistrer des informations en binaire. © Drexel University

Un code-barres moléculaire durant des années

Un court message binaire est synthétisé à la main, monomère par monomère, sur une chaîne en croissance. L'opération prend environ une journée, mais devrait encore se réduire une fois robotisée. La lecture fonctionne par séquençage, de la même manière que l'ADN est décodé depuis des dizaines d'années. Un spectromètre de masse met ainsi moins de cinq minutes à déchiffrer les données, une durée elle aussi vouée à diminuer à court terme.

Il est aussi possible d'effacer le code à tout moment en l'exposant à une température supérieure à 60 degrés Celsius ou à un laser alors que le séquençage détruit le polymère. Les chercheurs ont montré qu'à température ambiante, le polymère se conserve plusieurs mois, même s'il pourrait en fait tenir plusieurs années tant la molécule est stable.

L'équipe souhaite stocker des messages de quelques kilos-octets, voire méga-octets, d'ici trois à cinq ans. Cette technique, brevetée par le CNRS, permet aussi le développement à court terme de codes-barres moléculaires. Les séquences fourniraient un étiquetage extrêmement complexe à falsifier, idéal pour des denrées à forte valeur ajoutée comme les produits de luxe et les médicaments. L'utilisation de monomères et de codes secrets, connus seulement par le laboratoire et l'industriel, rendrait les contrefaçons extrêmement difficiles.

Sur le même sujet, voir un article du CNRS le journal.

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