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En vidéo : IBM séquence l'ADN sur une puce

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Trois milliards de dollars, c'est le coût du premier séquençage historique du génome humain effectué par l'HGP (Human Genom Project). Surnommé en son temps le « $3 billions project » (projet à 3 milliards de dollars), il voit sa succession arriver avec le « 1000$ project » d'IBM.

Schéma de principe du transistor à ADN. © IBM

On dit parfois en parlant des avancées technologiques que la réalité rattrape la fiction, ce n'est pas cette actualité qui dérogera à la règle. En 1998, le film Bienvenue à Gattaca présentait une analyse du génome accélérée et bon marché. Une scène montrait la lecture instantanée de l'information génétique d'un nouveau-né, grâce à laquelle étaient établies son espérance de vie et ses prédispositions à différentes pathologies. La comparaison s'arrête là. Car si l'utilisation de la technologie avait un but eugénique dans le film d'Andrew Niccol, les pesrpectives d'une telle analyse dévoilées par les chercheurs d'IBM sont toutes autres.

Pour parvenir à son but la firme a mêlé quatre disciplines : la nanotechnologie, la microélectronique, la physique et la biologie. Le résultat est une puce électronique capable de lire l'information génétique d'une molécule d'ADN. La technologie est donc celle, largement éprouvée, des semi-conducteurs classiques, ce qui permet d'imaginer une fabrication industrialisée.

Selon Gustavo Stolovitzky, un membre de l'équipe, « à terme, le dispositif pourrait améliorer la condition physique de tout un chacun et apporter des diagnostics plus efficaces ou des traitements mieux adaptés en identifiant les patients qui tirent le plus de bénéfices d'un traitement et ceux qui sont le plus à même de développer des réactions allergiques ».

Délicates manipulations

C'est dans un trou de trois nanomètres de large, un nanopore, percé dans une puce de silicium que les scientifiques espèrent faire passer une unique molécule d'ADN. Celle-ci sera capturée dans son substrat à l'aide d'un champ électrique puis canalisée dans le nanopore. Une fois la molécule installée dans ce minuscule tube, le dispositif fait défiler un par un les nucléotides, porteurs des bases azotées qui constituent le code génétique. Placé au bout, un capteur électrique détermine la nature des bases (amine, cytosine, thymine ou guanine).

Modélisation du nanopore. © IBM

La vitesse à laquelle l'ADN se déplace dans le nanopore est contrôlée par une structure comportant plusieurs couches alternant des matériaux métalliques (conducteurs) et diélectriques (résistants). Un changement de tension appliqué entre ces différentes strates module le champ électrique, lui-même en interaction avec les charges discrètes de la base à reconnaître. L'efficacité de ce système a été éprouvée en théorie et dans des modélisations informatiques. Il reste maintenant à la démontrer expérimentalement, l'étude dévoilant un taux de traitement probable d'un nucléotide par cycle. En ce qui concerne la lecture, le capteur électrique censé reconnaître les bases azotées est encore à l'étude.


Présentation du nanopore en vidéo.

Les utilisations de ce lecteur ultra-rapide de génome pourraient-elles dériver au-delà du strict besoin médical ? Pour prévenir les critiques, IBM a revu sa politique interne en 2005 afin de garantir la protection de l'individu et son génome d'un usage abusif. De même, le 21 mai 2008, les Etats-Unis ont ratifié une loi contre la discrimination génétique.

A terme le dispositif pourrait coûter de 100 à 1.000 dollars. Il reste à IBM du chemin à parcourir avant d'inonder nos hôpitaux de ces « transistors à ADN ».

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