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DORIS : un nouveau pas de géant dans le domaine du stockage ADN

Une équipe de chercheurs de la North Carolina State University a développé une nouvelle approche pour le stockage de données ADN. Leur système, DORIS, permet de stocker et de lire les données plus facilement et sans les dégrader…

Aux yeux de nombreux experts, l’ADN se présente comme le futur du stockage de données. En effet, cette technologie permet de stocker les données de façon beaucoup plus dense que sur les supports existants.

De fait, à dimensions égales, un système de stockage ADN permet de stocker largement plus d’informations tout en résistant à des conditions climatiques extrêmes et sur une très longue durée. Cependant, jusqu’à présent, les technologies développées se sont heurtées à des barrières freinant leur implémentation pratique.

À présent, une nouvelle approche développée par une équipe de chercheurs de la North Carolina State University pourrait permettre de remédier à ces problèmes. Elle permet de lire ou de modifier les fichiers de données sans les détruire, et pourrait donc faciliter l’extension des systèmes pour un usage pratique.

Comme l’explique Albert Keung, professeur d’ingénierie chimique et biomoléculaire, co-auteur de l’étude publiée dans Nature Communications, l’un des principaux points faibles du stockage ADN est que les systèmes reposent sur l’amplification en chaîne par polymérase pour l’accès aux fichiers stockés.

Or, si cette technique est très efficace pour copier les informations, elle présente d’importants inconvénients. Les systèmes reposent sur des séquences d’ADN appelées séquences de liaison d’amorce.

Ces séquences sont ajoutées aux extrémités des brins d’ADN, afin d’y stocker des informations. Les séquences de liaison d’amorce font donc office de noms de fichiers. Rechercher les brins d’ADN portant la séquence permet donc de trouver le fichier correspondant.

Néanmoins, pour révéler la séquence de liaison d’amorçage, il est nécessaire de dissocier l’ADN à double brin. Ceci requiert d’augmenter et de réduire fortement la température du matériel génétique stocké.

Par conséquent, l’intégralité de l’ADN, y compris les séquences de liaison et les séquences de stockage de données, se retrouvent mélangées. Des technologies existantes permettent ensuite de trier ce mélange pour trouver, restaurer et copier les données.

Au fil du temps, toutefois, les fichiers peuvent s’en trouver altérés, voire dégradés. Il est donc très difficile actuellement d’implémenter cette technologie pour des applications pratiques.

DORIS : un système de stockage ADN qui ne repose pas sur l’ACR

En guise d’alternative, les chercheurs ont développé un système intitulé ” Dynamic Operations and Reusable Information Storage ” ou ” DORIS “. Ce système ne repose pas sur l’ACR, et opte pour une approche différente.

Plutôt que d’utiliser l’ADN à double brin comme séquence de liaison d’amorçage, DORIS utilise un ” surplomb ” constitué d’un seul brin d’ADN. Celui-ci se présente comme une queue derrière l’ADN à double brin où sont effectivement stockées les données.

Il n’est donc plus nécessaire d’altérer les températures pour déchirer l’ADN afin de retrouver les séquences de liaison. Le système DORIS peut donc fonctionner à température ambiante, ce qui le rend exploitable dans le monde réel.

Par ailleurs, le surplomb peut être la même séquence ADN que celle de la région à double brin où se trouvent les données. C’est un autre avantage, dont il est difficile de profiter avec les systèmes basés sur l’ACR sans sacrifier la densité de l’information. Pour cause, le système serait incapable de distinguer les séquences de liaison d’amorçage et les séquences de stockage de données.

Ainsi, DORIS permet d’augmenter la densité d’informations dans le système de façon significative et facilite aussi l’extension pour prendre en charge de très larges bases de données.

Après avoir identifié la séquence ADN correcte, DORIS ne repose pas sur l’ACR pour réaliser des copies. Le système transcrit l’ADN en ARN, et celui-ci est ensuite reconverti en ADN pour que le système de stockage de données puisse le lire. Le fichier d’origine n’a donc pas besoin d’être consumé pour être lu.

Le surplomb peut lui aussi être modifié, pour permettre aux utilisateurs de renommer les fichiers, de les supprimer ou de les verrouiller pour les rendre invisibles pour les autres utilisateurs.

Un prototype fonctionnel est d’ores et déjà développé. Les chercheurs cherchent à présent à l’étendre, à l’accélérer, et à l’incorporer à un appareil permettant d’automatiser le processus et de le rendre intuitif