Cette technologie pourrait révolutionner le monde de l’archivage !
Une technologie pour révolutionner l'archivage
Le DNA Drive est une nouvelle technique qui permet d’encoder des documents sur de l’ADN grâce à des bactéries. Le but ? Conserver des archives en respectant les enjeux écologiques, sécuritaires et de pérennité.
23 novembre 2021. Pour la première fois, les Archives nationales conservent deux documents sur de l’ADN de synthèse : la Déclaration des Droits de l’Homme et du Citoyen (DDHC) de 1789 et la Déclaration des Droits de la Femme et de la Citoyenne (DDFC) de 1791. Deux scientifiques français, Pierre Crozet (maître de conférences à Sorbonne Université) et Stéphane Lemaire (directeur de recherche CNRS) sont à l’origine de cette innovation. L’idée est née d’un challenge intellectuel lancé par des étudiants. Le projet avait 2 objectifs : obtenir une preuve de concept de l’efficacité de leur technologie de stockage, appelée le DNA Drive, et encoder sur ADN des textes fondateurs français à forte valeur symbolique et historique.
Le DNA drive est une nouvelle technologie brevetée par les deux chercheurs. Cette méthode pourrait révolutionner l’archivage. En effet, les demandes ne cessent d’augmenter et le stockage numérique n’est pas pérenne. Les supports deviennent obsolètes avec le temps et les data centers, énergivores et volumineux, sont très polluants.
L’ADN pour stocker les données est prometteur. Ses atouts sont une réponse aux limites de l’archivage actuel. En effet, l’ADN occupe très peu d’espace : on stocke 1 bit dans 15 atomes, selon Pierre Crozet. Il est stable pendant des dizaines de milliers voire des millions d’années. Une fois encodé, il se conserve à température ambiante sans aucun apport énergétique. La taille du texte n’est pas limitée et l’étape de la copie est quasiment gratuite.
Mais dans son ensemble, cette technologie est très coûteuse à l’heure actuelle : environ 1000 dollars pour 1 mégaoctet. De plus, le temps d’écriture peut durer quelques heures, et le temps de lecture quelques jours, ce qui est plus long que les supports existants.
L’archivage sur ADN en 5 étapes
ENCODAGE
On encode des chiffres binaires (0 ou 1), que l’on passe en quaternaire (A, C, T, G – les 4 lettres de l’ADN) grâce au code « la 1 bit par base », ce qui signifie que pour 1 bit on va associer une base parmi deux.
ECRITURE
0 va être encodé par A ou C et 1 par T ou G. Ce passage du binaire à l’ADN permet d’écrire le texte que l’on souhaite archiver.
ASSEMBLAGE ET COPIE
Alors que les autres techniques d’archivage ADN s’arrêtent au stade de l’oligonucléotide (un fragment d’ADN avec un seul brin), le DNA Drive permet de les assembler pour faire de grandes molécules avec deux brins, comme chez les êtres vivants. Cela permet d’insérer l’ADN de synthèse dans une bactérie. Dans un milieu riche en glucose, les bactéries vivent et se reproduisent en dupliquant leur ADN, ce qui va générer de nombreuses copies.
Cela est possible grâce à un algorithme qui permet de rendre l’ADN compatible avec la bactérie : elle ne le détruit pas et au contraire, elle le reconnaît comme un ADN qu’elle peut copier. Mais il ne faut pas que la bactérie lise l’ADN, alors celui-ci est biosécurisé : cette étape permet de protéger la séquence d’ADN afin que la bactérie ne puisse pas décoder l’information
STOCKAGE
Qu’elle soit sur un disque dur ou non, l’information doit être organisée. Pour cela, un standard appelé le DNA drive va, comme sur un disque dur, indiquer où se trouve l’information.
DECODAGE
Pour lire les informations, il est nécessaire d’avoir un séquenceur d’ADN. Celui-ci va lire les bases une à une sur la molécule d’ADN pour récupérer les informations souhaitées.
Quelles applications concrètes pour l’archivage sur ADN ?
Le DNA drive permet l’archivage de documents sur des molécules d’ADN. Le coût de cette nouvelle technologie devrait diminuer au fil du temps et les applications concrètes seront alors multiples.
Applications pour l'ADN
Dans un premier temps, la technologie s’adresse aux datacenters et aux entreprises, par exemple des banques. L’archivage sur ADN pourrait venir en complément de l’existant, voire remplacer les bandes magnétiques. En effet, selon les deux chercheurs Pierre Crozet et Stéphane Lemaire, 70% des données mondiales sont des archives sur n’importe quel support informatique (disque dur, bande magnétique…) et on ne les lit quasiment jamais (copies de sauvegarde). Le temps de relecture des copies sur ADN ne sera donc pas un problème.
Le secteur du DNA of things, par rapport à l’internet of things, pourrait aussi être intéressé par cette technologie. L’idée serait d’encoder, par exemple, le plan d’assemblage d’un objet sur ce même objet. Cela permettrait, grâce à l’analyse d’un petit bout de l’objet, de savoir comment il a été fabriqué. Il pourrait y avoir plein d’applications : le mode d’emploi attaché à l’objet, le sceau de sécurité et de qualité garantissant l’authenticité de l’objet pour lutter contre la falsification…
Une autre application serait le calcul partagé entre les bactéries. Ces êtres-vivants unicellulaires intègrent des signaux externes, font des opérations et renvoient leurs résultats. La difficulté est de réussir à contrôler le calcul qu’elles vont effectuer grâce à un programme. Potentiellement, dans 1 millilitre, on a des milliards de bactéries, alors un grand nombre de calculs pourrait être fait dans un temps réduit. Cette méthode pourrait permettre d’effectuer des calculs plus puissants que ceux qui seraient effectués par un très bon ordinateur actuel. Ces perspectives à l’échelle mondiale sont envisageables sur le long terme puisqu’elles n’en sont qu’au stade de la recherche, mais elles sont très sérieuses.
Cléo DEHORS & Juline HUCHET
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