Concrètement, ce dispositif, qui a été décrit dans Nature Electronics, est capable de synthétiser simultanément 64 séquences, chacune pouvant atteindre 39 nucléotides, avec une approche moins polluante que les méthodes chimiques actuelles, qui pourrait aussi intéresser le stockage de données.

Une alternative plus propre pour fabriquer de l’ADN

L'ADN synthétique est indispensable au diagnostic, à l'ingénierie génomique ou à la recherche sur le cancer. Sa fabrication repose surtout sur la chimie des phosphoramidites, une technique capable de produire des millions de séquences en parallèle.

Pour ce faire, le procédé utilise des solvants organiques dangereux et nécessite souvent des installations spécialisées. La synthèse enzymatique apparaît comme une alternative prometteuse car elle pourrait déboucher sur des systèmes plus petits, moins impactants pour l'environnement, plus sûrs et plus accessibles.

Dans le détail, la synthèse de l'ADN se fait nucléotide par nucléotide. Après chaque ajout, un groupe chimique bloque temporairement la chaîne. Pour poursuivre l'assemblage, il faut retirer ce verrou lors d'une phase de « déprotection », qui nécessite un environnement acide.

Le défi consiste donc à abaisser le pH uniquement là où une réaction doit avoir lieu. La puce y parvient grâce à 64 sites indépendants. Chacun comporte deux électrodes concentriques entourant les molécules d'ADN fixées à la surface. Lorsqu'un site est activé, l'électrode interne produit des protons et crée localement une zone acide. L'électrode externe élimine les protons qui se diffusent, confinant le changement de pH autour du site sélectionné. Cycle après cycle, la puce construit ainsi différentes séquences d'ADN en parallèle.

Vers le stockage de données dans l’ADN ?

Pour démontrer le potentiel de leur puce, les chercheurs ont utilisé les 64 séquences produites pour encoder un texte de 169 octets. Une réussite modeste, mais qui constitue une étape supplémentaire vers le stockage des données numériques dans l'ADN.

Cette perspective reste cependant encore lointaine car elle nécessiterait de produire de l'ADN à une échelle bien supérieure aux besoins actuels, mais c'est précisément là que la synthèse enzymatique en milieu aqueux pourrait devenir intéressante car elle limiterait fortement l'impact environnemental d'une production massive.

Après avoir servi à calculer, les puces de silicium pourraient donc apprendre à écrire le code du vivant en faisant converger électronique et biotechnologie.