On prend quelquefois nos ordinateurs pour des organismes vivants. C’est maintenant au tour des organismes vivants de devenir des ordinateurs. C’est le projet d’une équipe de chercheurs de Harvard : utiliser des bactéries de telle sorte qu’elles soient capables de conserver nos données, avec plus d’efficacité que ne le ferait n’importe quel disque dur.
Une équipe de scientifiques de Harvard, dirigés par les généticiens Seth Shipman et Jeff Nivala viennent de développer une méthode pour écrire des informations dans le code génétique du vivant. En l’occurrence il s’agit de bactéries e-Coli qui deviennent le support vivant d’informations non-vivantes : un passage de poème ou un programme informatique, peu importe. Ce qui est encore plus remarquable, c’est que ces informations apportées à la bactérie se transmettent par voie héréditaire vers les descendants de la bactérie porteuse. Il suffit ensuite aux scientifiques de lire les données par génotypage des bactéries. L’article des auteurs de cette expérimentation publié dans la revue Science affirme que la méthode permet aujourd’hui de stocker 100 octets de données mais que la capacité va croître très rapidement.
Nous voulions savoir si nous pouvions utiliser des méthodes propres à la nature pour écrire directement sur le génome »
Comment les chercheurs sont-ils arrivés à cette prouesse ? En s’inspirant du désormais fameux outil d’éditing génétique, CRISPR. Dans la nature, quand une bactérie est attaquée par un virus, elle déploie une défense immunitaire très sophistiquée : la bactérie attaquée va découper un segment d’ADN du virus et la coller dans une région spécifique de son propre génome. Elle procède comme si elle disposait de ciseaux CISPR naturels. Cela permet à la bactérie de récupérer la « signature » du virus afin de s’en rappeler s’il l’attaquait à nouveau. Cette mémoire génétique est non seulement conservée mais aussi transmise aux descendants de la bactérie.
L’équipe de généticiens d’Harvard a constaté que si l’on introduisait un segment de données génétiques qui ressemble à de l’ADN viral dans une colonie de bactéries, ces petites bestioles vont utiliser leur CRISPR naturel pour incorporer la donnée dans leur code génétique. Alors, pour transformer une colonie de bactéries e-Coli en autant de disques durs, Shipman et Nivala ont dispersé dans la colonie des segments libres de faux ADN viral.
Les chercheurs ont, pour leur expérience, introduit des chaînes arbitraires de données sous forme de messages écrits avec les quatre principales lettres de l’alphabet génétique de la vie : A, T, C, G. Une fois ces données introduites, les bactéries font le reste du travail est rangent les informations comme de parfaits bibliothécaires.
Un détail important n’a pas échappé aux chercheurs : les bactéries stockent les nouveaux souvenirs de leur système immunitaire séquentiellement. Cela signifie que les données extraites de l’ADN viral sont rangées par ordre chronologique de leur apparition dans la vie de la bactérie. Cette caractéristique est fondamentale pour Steh Shipman qui déclare à la revue scientifique Popular Mechanics : « Si la nouvelle information était juste stockée par hasard, ce ne serait pas aussi instructif. Il faudrait placer des étiquettes sur chaque élément d’information pour savoir quand il a été introduit dans la cellule. Ici, il est ordonné séquentiellement, de la même façon que vous organisez des mots dans une phrase ».
Alors certes, toutes les bactéries d’une colonie ne récupèrent pas le message codé. Certaines le manquent. Si le message était une phrase, tous les mots de la phrase ne se retrouveraient pas dans toutes les bactéries. Mais cela n’est pas un réel problème pour les chercheurs. En effet, Shipman explique que l’on peut très rapidement génotyper des millions de bactéries d’une colonie pour extraire statistiquement l’intégralité du message., sans aucune perte d’informations.
L’expérience menée par l’équipe d’Harvard porte sur la bactérie e-Coli qui ne peut supporter que 100 octets de données. Mais d’autres micro-organismes comme Sulfolobus tokodaii seraient en mesure de stocker d’ores et déjà 3000 octets de données. Les chercheurs affirment qu’avec l’ingénierie de synthèse, il est facile d’imaginer des bactéries conçues spécialement pour faire fonction de disques durs, possédant des régions élargies de stockage dans leur code génétique. Ce sera alors la voie ouverte au téléchargement et au stockage de très grandes quantités de données. Des données indestructibles car répliquées fidèlement au fil des générations des organismes porteurs.
