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