L’ordinateur à ADN : super disque dur du futur ?

Une infor­ma­tique vivante, c’est la promesse des ordi­na­teurs à ADN ou « DNA com­put­ing ». Cette tech­nolo­gie pro­pose d’exploiter les capac­ités com­pu­ta­tion­nelles des cel­lules et de rem­plac­er ain­si des sys­tèmes de sili­ci­um par de la biotech­nolo­gie. Si l’approche est encore bal­bu­tiante, elle sus­cite déjà un mélange d’émerveillement et de crainte.

A pour adé­nine, T pour thymine, C pour cyto­sine et G pour la gua­nine. Ce sont les qua­tre sym­bol­es des bases nucléo­tidiques, les molécules qui con­stituent l’unité de l’alphabet de l’ADN. Ain­si, comme on code en binaire en jouant sur la dif­férence de charge élec­trique, on peut encoder une infor­ma­tion en A, T, C et G.

Ce n’est pas par­ti­c­ulière­ment com­pliqué. La preuve, en 2020, Twist Bio­science, une entre­prise améri­caine spé­cial­isée dans la syn­thèse d’ADN, Net­flix et l’École poly­tech­nique de Zurich ont annon­cé avoir encodé l’intégralité de la série alle­mande Bio­hack­ers – qui cen­tre son intrigue sur le milieu de la biolo­gie syn­thé­tique – dans quelques brins d’ADN. Un coup de com de pointe.

Effec­tive­ment, en ter­mes de stock­age, les ordi­na­teurs à ADN sont bien meilleurs que les sys­tèmes élec­tron­iques. L’ADN con­serve, sans apport d’énergie, des infor­ma­tions pen­dant des mil­liers, et même des mil­lions d’années. L’ADN fos­sile nous l’a démon­tré. En ce sens, c’est une solu­tion plus durable, avec une plus grande den­sité d’information et biodégradable.

Mais la tech­nolo­gie ne s’arrêtera pas là. Avec une enzyme qui peut éditer les bases, une séquence d’ADN et une machiner­ie cel­lu­laire qui lit l’ADN et qui pro­duit des molécules biologiques, on dis­pose déjà d’un ordi­na­teur à ADN. Le vrai défi c’est l’architecture de tels sys­tèmes. Sou­venons-nous de John von Neu­mann… Ce math­é­mati­cien améri­cano-hon­grois a per­mis à l’informatique mod­erne d’émerger en inven­tant une archi­tec­ture per­me­t­tant aux processeurs de com­mu­ni­quer aux mémoires vives (RAM) alors qu’il était con­sul­tant chez IBM. C’est de cela dont les ordi­na­teurs à ADN ont besoin aujourd’hui : d’une architecture.

Les molécules d’ADN sont des mémoires. Pour les processeurs, des travaux récents ont mis en évi­dence des « hubs de tran­scrip­tions » dans les cel­lules souch­es, c’est-à-dire des régions con­cen­trant un grand nom­bre de sys­tèmes de lec­ture et de con­trôle des machiner­ies ADN. Ces régions sont liées à l’organisation de l’ADN dans l’espace, à la manière dont des séquences dis­tantes du génome peu­vent se rap­procher quand le brin d’ADN se replie. Ce sont un peu les micro­processeurs des ordi­na­teurs à ADN. Ils peu­vent con­trôler l’accès et la lec­ture de dif­férentes régions du génome. Grâce à cette décou­verte, on peut imag­in­er que d’ici 10 ou 20 ans, les lab­o­ra­toires dis­poseront de véri­ta­bles démon­stra­teurs des ordi­na­teurs biologiques.

L’ADN est un matéri­au biodégrad­able. Pour autant, les ordi­na­teurs à ADN ne rem­placeront pas les puces en sili­ci­um. Il ne faut pas s’attendre à avoir des télé­phones à ADN. Car pour lire une infor­ma­tion dans l’ADN, avec les tech­niques actuelles de séquençage, il faut extraire le matériel géné­tique et donc détru­ire la puce ou cel­lule qui le con­te­nait. Pour l’encoder, il faut faire appel à la biolo­gie de syn­thèse, qui est longue, encore coû­teuse et qui peine à génér­er de longs frag­ments. Beau­coup de recherch­es sont néces­saires pour amélior­er ces processus.

Dans tous les cas, la recherche qu’il faut men­er pour les imag­in­er sera très instruc­tive sur le fonc­tion­nement du vivant. En ce sens, même si cette tech­nolo­gie n’aboutit jamais, elle nous fera pro­gress­er dans la com­préhen­sion de la vie. Au même titre que la machine à vapeur a per­mis de maîtris­er les lois de la ther­mo­dy­namique, les ordi­na­teurs à ADN aideront à com­pren­dre la ther­mo­dy­namique du vivant.

Pro­gram­mer une cel­lule, c’est une façon de par­ler à une forme de vie. En pro­duisant des trans­for­ma­tions héri­ta­bles dans ces ordi­na­teurs à ADN, nous com­mu­ni­querons avec le vivant sur plusieurs généra­tions. L’ADN est un lan­gage uni­versel entre les espèces sur la Terre. En ce sens, lire l’ADN d’une espèce dis­parue, n’est-ce pas une forme de com­mu­ni­ca­tion, même uni­di­rec­tion­nelle ? Mais le lan­gage du vivant n’est pas comme une langue humaine. N’espérons pas faire des blagues à des arbres ou dis­cuter avec un mam­mouth laineux comme on par­le à son chien.

Elle en a le poten­tiel ; oui. Mais est-ce accept­able ? Ce n’est pas parce qu’on a le pou­voir de faire quelque chose qu’il faut le faire. La final­ité est un enjeu de bioéthique, qu’il ne faut pas laiss­er de côté alors qu’on développe cette technologie.

Cette ques­tion est d’autant plus impor­tante que la plu­part des ordi­na­teurs à ADN ne seront pas vis­i­bles. Ce seront des cel­lules, sem­blables à celles qui com­posent notre corps. Seuls les spé­cial­istes recon­naîtront la présence des ordi­na­teurs à ADN. 

Agnès Vernet