Des chercheurs de l'Université de Stanford essayent d'imaginer ce que pourrait être l'informatique du futur, utilisant les éléments et composants biologiques.
Dans un récent article, ces scientifiques ont présenté le concept d'un transistor biologique fabriqué à partir de matériel génétique - ADN et ARN - et baptisé "transcriptor." "Ces transcriptors seront à la bio-informatique ce que le transistor est à l'électronique" souligne Jérôme Bonnet, principal auteur de cet article. "Les ordinateurs biologiques pourraient être utilisés pour étudier et reprogrammer les systèmes vivants et contrôler des thérapies au niveau cellulaire", précise pour sa part Drew Endy, coauteur de l'article.
En électronique, un transistor commande le flux d'électrons le long d'un circuit. Le Transcriptor joue un rôle un peu similaire et contrôle le débit d'une protéine spécifique, l'ARN polymérase, qui se déplace le long d'un brin d'ADN. "Nous avons utilisé une famille de protéines naturelles, les intégrases, pour réaliser une commande numérique de la production d'ARN et concevoir une logique d'amplification génétique", précise Drew Endy.
En dépit de leurs différences apparentes, tous les ordinateurs modernes, de l'ENIAC à l'Apple, ont en commun trois fonctions de base : stockage, transmission et exécution d'opérations logiques.
Les chercheurs de Stanford ont réussi à concevoir deux "bio composants" qui pourraient être utilisés dans un futur ordinateur biologique. Le premier est un outil de stockage de données numériques réinscriptibles au sein de l'ADN. Le second est un mécanisme qui permet la transmission de l'information génétique entre les cellules, un peu comme un "Internet" biologique.
Cet article rappelle que toute l'informatique moderne repose sur la logique booléenne, du nom de George Boole, génial mathématicien qui a imaginé ce concept en 1854. Aujourd'hui, la logique booléenne prend généralement la forme de 1 et de 0 dans un ordinateur. Le zéro correspond à une porte logique fermée, sans passage de courant et le 1 correspond à une porte ouverte qui laisse passer le courant.
Comme toutes les grandes idées, celle de Boole est très simple mais elle permet d'accomplir une multitude de choses. L'étude rappelle que "dans un environnement biologique, les possibilités de fonctionnement et de commandes logiques sont aussi riches que dans l'électronique". Il est par exemple envisageable de commander et de programmer certaines fonctions de la cellule à l'aide de ces composants biologiques. Pour créer ces transcriptors et des portes logiques, l'équipe a utilisé des combinaisons d'enzymes - les intégrases - qui contrôlent le flux de l'ARN polymérase le long des brins d'ADN.
"Le choix des enzymes est déterminant et nous avons pris soin de sélectionner des enzymes qui fonctionnent dans les bactéries, les champignons, les plantes et les animaux, afin que ces bio-ordinateurs puissent fonctionner un jour dans tous les types d'organismes" précise l'étude.
Comme son cousin électronique, le transcriptor permet une forte amplification du signal : un minuscule changement dans l'expression d'une intégrase peut donc produire une modification très importante dans l'expression d'un gène. C'est la parfaite illustration de l'adage "les petites causes produisent de grands effets".
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
