MoleculArXiv : Polymères synthétiques numériques

Le PEPR MoleculArXiv permettra de développer les savoirs et technologies indispensables aux futures solutions de stockage massif de données. Initié en 2022, ce programme mobilise une communauté scientifique pluridisciplinaire, dans des domaines comme la chimie, la biologie, l’informatique, la micro-fluidique et les nanotechnologies, au travers de sept projets ciblés (PC) dont le PC3 "Polymères synthétiques numériques".

Le projet ciblé Polymères synthétiques numériques (n°ANR : ANR-22-PEXM-0004) a reçu des subventions de France 2030 dans le cadre du PEPR MoleculArXiv, piloté par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR).

Objectifs

L’objectif du projet PC3 "Polymères synthétiques numériques" est de concevoir des polymères synthétiques comme alternative à l’ADN pour le stockage moléculaire de données. Dans ce projet, la structure moléculaire des polymères numériques sera optimisée pour faciliter leur vitesse d’écriture et de lecture ainsi que leur stabilité dans le temps. Les partenaires de ce projet exploreront aussi des pistes pour créer des polymères numériques effaçables ou réinscriptibles.

Bien que plusieurs aspects importants (écriture, lecture et stockage) aient déjà été démontrés, les polymères numériques synthétiques n’ont été découverts que très récemment. Ainsi, la recherche au sein du PC3 est développée autour de 4 axes qui visent les défis scientifiques et technologiques restant encore à relever pour parvenir à un stockage massif de données : 

1. Accélérer la synthèse de polymères numériques – Écrire les polymères plus rapidement et accroître leur longueur. Sélectionner des réactions à haut rendement et ultra-rapides pour la construction des polymères. Développer des alphabets « augmentés » (c’est à dire contenant plus de symboles codés que les quatre bases de l’ADN).
2. Développer des bibliothèques de polymères organisés – Organiser dans l’espace des bibliothèques de polymères numériques. Explorer différents types de matériaux (micro-puces, réseaux, cristaux) permettant de stocker de l’information en 2D ou en 3D.
3. Optimiser les méthodes de séquençage des polymères synthétiques – Lire les polymères numériques rapidement et sans erreur. Étudier des techniques analytiques non destructives comme le séquençage nanopore. Mettre au point des méthodes d’analyse parallèles permettant le séquençage haut-débit.
4. Écrire les données stockées dans les polymères – Effacer l’information stockée sur les polymères à l’aide de procédés thermo- ou photo-stimulés. Modifier ou réparer l’information des fichiers moléculaires. Explorer de nouvelles stratégies pour obtenir des polymères réinscriptibles.

Le budget du projet est réparti au sein d'un consortium de recherche composé de 7 laboratoires :

• Institut de Science et d’Ingénierie Supramoléculaires (ISIS) – Université de Strasbourg, CNRS
• Institut de Chimie Radicalaire (ICR) – Université Aix Marseille, CNRS
• Institut des Matériaux de Mulhouse (IS2M) – Université de Haute Alsace, CNRS
• Laboratoire d’Innovation Moléculaire et Applications (LIMA) – Université de Haute Alsace, Université de Strasbourg, CNRS
• Laboratoire Analyse, Modélisation, Matériaux pour la Biologie et l’Environnement (LAMBE) – Université d’Evry Val d’Essonne, CNRS
• Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (IGBMC) – Université de Strasbourg, CNRS, INSERM
• Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC) –Université de Strasbourg, CNRS

Impacts

Le projet comporte plusieurs attendus scientifiques et permettra de :

• Mobiliser la communauté française de la recherche pour créer un écosystème dédié au stockage de l'information moléculaire
• Apporter de nouvelles solutions de synthèse permettant de faire du stockage massif de données
• Aboutir à des brevets fondateurs dans le domaine du stockage moléculaire de données