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Un coup de laser rouge et les protéines atteintes changent d’état. Un coup de laser vert et elles reviennent à l’état initial. Il n’en faut pas plus pour écrire des 0 et des 1… © Amitabh Avasthi: / Technology Review
Stocker des données dans un gelgel imbibé de protéinesprotéines : c'est ce qu'a réussi à faire une équipe du centre de recherche en Nanobionique, à l'université du Connecticut. L'enregistrement prend la forme d'un hologrammehologramme et s'étale donc en trois dimensions, atteignant une densité élevée.
Ces deux idées - l'enregistrement holographique et l'utilisation d'une protéine - ne sont ni l'une ni l'autre une nouveauté. L'hologramme est présenté comme le principe de la prochaine génération de stockage, qui viendra remplacer les DVD. Connu depuis longtemps, il consiste à figer dans un support matériel transparenttransparent les franges d'interférenceinterférence créées par l'interaction entre deux rayons lumineux (en principe des laserslasers). L'un sert de référence tandis que l'autre a été modulé et est donc porteur de l'information. Pour la lecture, on éclaire le substratsubstrat avec le rayon de référence. Après avoir traversé les traces de l'interférence, la lumièrelumière ressort avec la modulation initiale : on retrouve l'information stockée.
Une protéine domptée par la lumière
Quant à la protéine, il s'agit de la bactériorhodopsine, une moléculemolécule capable de transformer la lumière en énergieénergie, comme le fait la chlorophyllechlorophylle. Certains micro-organismesmicro-organismes proches des bactériesbactéries, appartenant au groupe des archéesarchées, savent la fabriquer et l'installer dans leur membrane. C'est le cas notamment de Halobacterium salinarum, qui aime à vivre dans les environnements extrêmement salés. Quand l'oxygène vient à manquer, cette protéine capte la lumière et se transforme pour produire des protonsprotons qui serviront à la machinerie chimique de l'archée. La chlorophylle fonctionne de la même manière. Une fois le proton largué, la bactériorhodopsine retourne à son état initial, capte à nouveau un peu d'énergie lumineuse et le cycle recommence.
Depuis quelques années, cette protéine sensible à la lumière attire les convoitises des chercheurs qui voient en elle une possibilité d'enregistrer de l'information. Mais la protéine ne se laisse pas facilement apprivoiser : son cycle dure entre 10 et 20 millisecondes et ne s'arrête jamais. Pour stocker des données, les scientifiques aimeraient obtenir un état stable. Ils y étaient déjà parvenus avec un flashflash de lumière rouge. La protéine est alors bloquée et devient insensible à la lumière. Mais ce coup de baguette magique ne fonctionne que lorsque la protéine est dans un état particulier, l'état « Q ». Hélas, cette forme ne fait pas partie du cycle habituel et il n'est donc pas facile d'obtenir la protéine dans cet état en l'extrayant des micro-organismes.
DRam des OGM…
Appelés à la rescousse, des généticiensgénéticiens ont bricolé une Halobacterium salinarum génétiquement modifiée qui produit davantage de bactériorhodopsine à l'état Q. C'est elle que Jeffrey Stuart et ses collègues de l'université du Connecticut ont incluse dans un gel. La lumière (laser) la fait alors changer de forme. Ce nouvel état est stable lui aussi. Un coup de lumière d'une autre couleurcouleur et la protéine revient à l'état Q. On peut ainsi enregistrer un 0 ou un 1. Dans l'épaisseur du gel, transparent, il est facile de travailler en trois dimensions et on peut obtenir un hologramme.
Très avancé, ce travail commence déjà à sortir du laboratoire. Une société, Starzent, vient d'être créée par le Darpa (Defense Advanced Research Projects Agency) pour réaliser un prototype industrialisable. Tim Harvey, son président, assure que cette mémoire holographique à protéines peut être réécrite dix millions de fois et compte sur les biologistes pour fabriquer une quantité suffisante de bactériorhodopsine par des archées génétiquement modifiées. On obtiendra alors la première mémoire OGMOGM...
