Comment faire des calculs à partir d'ADN ?

L’ADN est un support de l’information, c'est pourquoi de nombreuses équipes de recherche s'intéressent au stockage de données sur de l’ADN. Au lieu d’avoir une succession binaire de 0 et de 1, on utilise les 4 bases de l’ADN, ATGC.

D’autres chercheurs s'intéressent à la manipulation de ces données et c’est le cas pour ce qui nous intéresse. Ils étudient la manipulation d’ADN pour faire du calcul moléculaire, en l'utilisant comme le support d'instructions d'un algorithme.

Il faut imaginer une base de données comparable à Wikipédia. C’est l'ADN, donc le support de l'information. Quand vous recherchez par exemple la page Wikipédia de Guillaume Erner, un algorithme va piocher des mots-clés pour trouver la page. Ici, c’est un peu pareil, un algorithme est utilisé pour déterminer si la page existe. L’objectif de ces travaux est ainsi de créer une sorte d’algorithme pour dire si un brin d’ADN est bien présent dans la base de données.

Pour cela, les chercheurs utilisent ce qu’on appelle des neurones artificiels. En encodant un réseau de neurones dans des séquences d'ADN, des réactions chimiques en chaînes vont s’opérer, comme les calculs d’un algorithme dans le but de nous fournir des informations.

Entretien avec Guillaume Gines, chargé de recherche au CNRS au laboratoire Gulliver à l’ESPCI Paris, et co-auteur de l’étude

Comment les plantes survivent-elles dans un même espace sans compétition ?

La compétition est un élément essentiel de l’évolution. C’est une notion fondamentale en écologie et dans l’évolution : différentes espèces présentes dans le même lieu entrent en compétition, elles doivent se battre lorsqu’il n’y a plus de nutriments, plus assez d’éléments pour se nourrir convenablement. C'est le cas pour les animaux comme pour les plantes. Mais certaines espèces sont un mystère pour l’évolution, car elles cohabitent ensemble.

C'est le cas des plantes étudiées ici, à savoir les rhododendrons. Des dizaines d'espèces colonisent ensemble les prairies fleuries des montagnes en Chine. Pour comprendre comment elles parviennent à survivre en harmonie, des chercheurs ont documenté les schémas de floraison de 34 espèces de rhododendrons. Ils ont ainsi noté le moment de chaque floraison, de chaque plante, de chaque espèce. Résultat, les rhododendrons fleurissent à différents moments de la saison, sans se chevaucher, pour ne pas avoir à se partager et donc à se disputer les pollinisateurs.

Des chercheurs ont réussi à transmettre 1,84 péta-bits de données en une seconde

Un peta-bit, 10 puissance 15 bits. Le chiffre n'évoque pas grand-chose pris de manière isolée, mais il représente deux fois le trafic mondial d’internet, en une seule seconde, et avec une seule fibre optique. Il s'agit bien d'un taux de transfert record.

Pour réaliser cet exploit, des chercheurs suédois et suisses ont utilisé une puce optique. Un rayon laser est transmis à cette puce qui va éparpiller les flux de données en des centaines de fréquences, rangées dans 37 canaux, c'est-à-dire 37 cœurs de fibre optique. C’est comme si pour fluidifier le trafic routier, on utilisait une autoroute à 37 voies au lieu de 3. Les données ont ainsi pu être transmises en parallèle sans interférer les unes avec les autres.

Mais une des limitations de ce procédé est pour l’instant la distance d’envoi car la fibre ne mesure “que” 8 km de long. Cela ouvre néanmoins des perspectives pour le développement de dispositifs de transmission de données qui serait beaucoup moins coûteux en énergie.

Les compléments alimentaires à base de curcuma peuvent provoquer des dommages au foie

Le curcuma est une plante et une épice. Depuis plusieurs années, il suscite l’engouement, parce qu’il contient de la curcumine, une molécule qui a, dans de très rares et petites études, montré un effet positif contre l’arthrite. Pourtant, à partir de ces travaux, cette épice a été vantée dans des promesses innombrables : antioxydante, aide à la digestion, anti-inflammatoire, anticancéreuse...

Seulement, le congrès annuel de gastroentérologie de Caroline du Nord rapporte cinq cas d’atteinte du foie liés à des suppléments ou à du thé au curcuma. Ce n’est pas la première fois que ces cas sont rapportés. En effet, aux États-Unis l’année dernière, on a dénombré 12 cas, et en France, l’ANSES a répertorié 100 signalements d’effets indésirables suite à la prise de ces compléments alimentaires, dont 15 cas d’hépatite.

Cela ne signifie pas pour autant qu’il y a une épidémie d’hépatite à cause du curcuma. Mais il faut faire preuve de vigilance car une atteinte du foie n’est pas sans risque. Donc en cas de doute sur le besoin d’une supplémentation quelle qu’elle soit, il vaut mieux se tourner vers son médecin.

Merci à Guillaume Gines pour ses précieuses explications

Pour aller plus loin

L’étude sur le calcul sur ADN (Nature, en anglais)

L'étude sur les fleurs (Journal of Ecology, en anglais)

Des calendriers de floraison différents ont empêché ces fleurs de s'éteindre mutuellement (Science Daily, en anglais)

L’étude sur la puce (Nature, en anglais)

Une puce capable de transmettre l’équivalent (en données) du trafic Internet mondial en une seconde (Trust My Science)

Les suppléments de curcuma ont été liés à des lésions hépatiques chez cinq personnes (New Scientist, en anglais)