Utiliser des bactéries pour enregistrer des vidéos


À l’aide de l’ADN, bactéries et virus, les scientifiques ont réussit a créer une vidéo biologique. Quels sont leurs buts ? C’est qu’un jour, ils puissent observer à l’intérieur d’un organisme vivant, dont l’être humain. Ainsi, ils suivre en direct le développement d’un organe, et même l’apparition d’une maladie
Nuage

 

Utiliser des bactéries pour enregistrer des vidéos

 

Photo : NIMH

Pour la première fois, des chercheurs américains sont parvenus à encoder une vidéo dans l’ADN d’une bactérie. Une première étape vers la transformation des cellules vivantes en enregistreurs capables de documenter des événements biologiques invisibles à l’œil nu.

Un texte de Renaud Manuguerra-Gagné

À l’image des scientifiques miniaturisés dans le film de 1966 Le Voyage fantastique, ces chercheurs espèrent un jour permettre à des cellules d’enregistrer directement toutes les étapes d’un processus biologique, par exemple le développement d’une maladie.

Toutefois, avant de réussir une telle prouesse, il faut être en mesure de conserver de façon stable les données recueillies par de tels engins biologiques. Cette première étape a été franchie par une équipe américaine, dont l’article dans le journal Nature explique comment ils ont réussi le premier encodage d’un fichier vidéo dans l’ADN de bactéries vivantes.

Transformer le numérique en génétique

La vidéo en question comporte cinq images pixélisées d’un cheval qui galope, inspirées par l’une des premières animations de l’histoire produite par le photographe anglais Muybridge en 1880.

Réussir à enregistrer de telles données chez une bactérie nécessite deux grandes étapes : en premier lieu, il faut convertir le fichier vidéo en données biologiques.

L’ADN est composé de quatre molécules identifiées aux lettres ATGC, qui s’agencent entre elles pour encoder de l’information biologique.

Si des chercheurs veulent s’en servir pour enregistrer un autre type d’information, il faut arbitrairement associer une lettre de l’ADN à une valeur. Dans cette étude, l’équipe a associé des séquences de 33 lettres d’ADN à la couleur d’un pixel. Un code-barres a aussi été ajouté à la séquence pour indiquer la position du pixel parmi les 104 qui composent une image.

Dans un deuxième temps, les chercheurs ont profité du système de défense des bactéries pour réussir à y encoder de l’information. Ces dernières peuvent être attaquées par des virus de la même façon que des cellules humaines : un virus va s’y attacher, y injecter son ADN et en prendre le contrôle.

Toutefois, ces microorganismes ont une parade : elles peuvent intercepter cet ADN viral et le neutraliser. Les bactéries vont ensuite ajouter des séquences virales dans une région spécifique de leur propre code génétique. Ce système de mémorisation leur permet de mieux se défendre lors d’une prochaine attaque. C’est d’ailleurs ce système qui a inspiré la création du ciseau moléculaire CRISPR-cas9, qui révolutionne en ce moment le monde de la génétique.

En ce qui concerne l’enregistrement de la vidéo, la bactérie va se défendre contre les images de la même manière que pour les virus : elle va intercepter les séquences et les ajouter à son génome.

Les chercheurs ont donc donné aux bactéries de l’ADN représentant l’équivalent d’une image de la vidéo par jour. Ils ont ensuite laissé les bactéries poursuivre leur existence et se multiplier pendant une semaine.

De microscopiques documentaristes

En analysant l’ADN bactérien, les scientifiques ont été en mesure de retrouver toutes les séquences du film, un peu comme des pièces de casse-tête. Grâce à leur code-barres, ils ont reconstitué leur vidéo avec une efficacité de 90 %, et ce, malgré le temps qui s’était écoulé entre l’enregistrement et la récolte des données.

Bien qu’étant une réussite, l’étude en elle-même n’est qu’un premier pas. Les chercheurs doivent maintenant trouver le moyen de faire enregistrer aux bactéries tous les signaux moléculaires auxquels elles font face dans leur environnement.

S’ils réussissent, cela pourrait un jour permettre d’observer sans encombre des réactions à l’intérieur d’un organisme vivant, y compris le corps humain. Il serait possible, par exemple, de suivre toutes les étapes du développement d’un organe, ou comprendre ce qui mène à l’apparition d’une maladie. Des observateurs microscopiques en direct sur la vie, quoi qu’il arrive…

La vidéo qui suit explique (en anglais) la présente percée.

 

http://ici.radio-canada.ca/

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