Polymères synthétiques : « stocker le savoir humain dans une seule pièce »

08/02/2022

MoleculArXiv compte parmi les quatre projets retenus dans le cadre de la première vague de l’appel à projets sur les Programmes et équipements prioritaires (PEPR) exploratoires. Piloté par le CNRS, en partenariat avec l’Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique, l’Université de Strasbourg, l’Université Paris Sciences et Lettres et l’Université Côte d’Azur, il porte sur le stockage macromoléculaire de données sur ADN ou sur des polymères synthétiques. Le point en chiffres avec Jean-François Lutz, chercheur à l’Institut Charles Sadron, qui dirige un des axes du projet.

20 millions d’euros pour rester dans la course

« Les projets PEPR exploratoires ont été financés pour relancer l’économie et la recherche suite à la crise sanitaire. L’idée étant d’unir les forces nationales autour d’un sujet précis », souligne Jean-François Lutz. Parmi les projets retenus, MoleculArXiv est « un petit projet », doté tout de même d’une enveloppe de 20 millions d’euros. Objectif : créer une alliance nationale pour travailler sur le stockage de données sur ADN en réponse notamment à la DNA alliance pilotée par Microsoft aux États-Unis. « Nous sommes le seul pays européen à l’avoir fait, ce qui montre la réactivité de la France. Elle était parmi les premières à s’intéresser à ce sujet en 2012. Un domaine rapidement investi par les Américains avec beaucoup de moyens. » Lancé officiellement en janvier pour une durée de sept ans, le projet devrait démarrer à la rentrée.

4 volets

Six laboratoires dont l’Institut Charles Sadron (ICS) sont à l’initiative du projet pour une trentaine d’acteurs impliqués et quatre axes de recherche. Un premier sur la synthèse chimique de l’ADN, un second sur le lien entre chimie macromoléculaire et sciences de l’information, un troisième sur le stockage de données sur des polymères synthétiques. Et le quatrième sur les applications pratiques et un premier pas vers des prototypes de mémoires. Même si les recherches se feront principalement au sein de ces axes, des collaborations inter-axes seront également mises en place pour favoriser le caractère multidisciplinaire du projet.

7 laboratoires pour étudier les polymères

Le troisième volet piloté par Jean-François Lutz implique sept laboratoires dont quatre strasbourgeois (l’ICS, l’IPHC, l’IGBMC et le Lima), un laboratoire mulhousien (IS2M) ainsi que des partenaires de l’Université d’Evry (Lambe) et de l’Université Aix Marseille (ICR). « A Strasbourg, nous avons été parmi les premiers au monde à travailler sur le stockage de données sur des polymères synthétiques. Dans ces macromolécules, il y a des unités constitutives appelées monomères, que nous pouvons ordonner pour créer des séquences d’information. Nous utilisons ainsi deux monomères différents 0 et 1 pour écrire une séquence binaire. A ce jour, nous avons déjà démontré ce principe sur une quinzaine de polymères synthétiques. Les informations peuvent ensuite être lues grâce à des outils de séquençage que nous avons développés avec des collaborateurs spécialistes de chimie analytique. Nous pensons que ces polymères synthétiques pourront surpasser un jour l’ADN. En effet, notre chimie est plus variée et plus flexible que celle de l’ADN et cette « chimiodiversité » permet d’ajuster plus facilement les propriétés de stockage de ces polymères numériques. »

Plusieurs millions d’années

« Le grand verrou à ouvrir dans le cadre de ce projet sera le stockage de megadonnées. Pour cela, nous devons tout d’abord réduire considérablement les temps d’écriture et de lecture. » Plusieurs applications majeures existent notamment dans le domaine du stockage froid, c’est-à-dire le stockage de grandes quantités de données très peu consultées. Dans ce contexte, les polymères synthétiques sont des candidats très sérieux puisqu’ils se dégradent souvent très lentement à température ambiante. « Les disques durs ont une durée de vie de 10 ans environ, alors que l’on retrouve de l’ADN archéologique vieux de plusieurs millions d’années. Pour les plastiques synthétiques ces temps de stockage pourraient même être plus longs. La préservation de ces polymères à température ambiante requiert par ailleurs très peu d’énergie contrairement aux data center conventionnels qui sont extrêmement énergivores », précise Jean-François Lutz. Autre avantage : les unités de stockage moléculaires sont beaucoup plus petites que dans un disque dur. « Dans un monde idéal, nous pourrions ainsi stocker tout le savoir humain dans une pièce de quelques mètres cubes. »

Marion Riegert

Les PEPR exploratoires en bref

Avec un budget de 20 milliards d'euros sur 5 ans, le quatrième programme d’investissements d’avenir (PIA4), détaillé le 8 janvier 2021, présente plusieurs dispositifs pour soutenir la recherche et l’innovation françaises. Les PEPR sont consacrés à la structuration des communautés de recherche et aux premières avancées scientifiques.

Outre les 10 PEPR des stratégies nationales, plusieurs vagues de PEPR exploratoires sont prévues avec une enveloppe globale d’un milliard d’euros. Ces PEPR visent des secteurs scientifiques ou technologiques en émergence pour lesquels l’État souhaite identifier et structurer les communautés en prévision d’éventuelles stratégies nationales à venir. Tous pilotés ou copilotés par le CNRS, les quatre projets sélectionnés par un jury international dans le cadre de la première vague de l’appel à projets couvrent des domaines variés, avec des budgets compris entre 20 M€ et 80 M€. Un deuxième appel est déjà annoncé.

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