Récemment, une équipe de recherche dirigée par la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences de l'Université Harvard a réalisé une percée dans le domaine de la biotechnologie : elle a réussi à développer une puce de silicium à base d'eau capable de synthétiser l'ADN en contrôlant avec précision les réactions enzymatiques via des courants électriques. Ce résultat a été publié dans la revue Nature Electronics le 17 juin 2026, offrant une nouvelle façon de créer un ADN plus sûr et plus respectueux de l'environnement.
Les puces en silicium ont longtemps été au cœur de la révolution informatique, mais leurs applications se sont désormais étendues à des domaines de pointe tels que l'enregistrement neuronal, le séquençage de l'ADN et même la fabrication de l'ADN. Actuellement, la grande majorité de l’ADN synthétique sur le marché utilise la chimie du phosphate amide. Bien que cette méthode puisse générer des séquences d’ADN parallélisme à grande échelle, son processus de production repose fortement sur des solvants organiques dangereux et est souvent concentré dans de grandes installations. En revanche, le processus de synthèse enzymatique utilisé cette fois par l'équipe de l'Université Harvard est plus proche de la manière naturelle dont les organismes vivants construisent l'ADN et présente un degré élevé d'avantages en matière de protection de l'environnement.
La puce de silicium développée cette fois-ci peut synthétiser simultanément 64 séquences d'ADN différentes, chacune pouvant mesurer jusqu'à 39 nucléotides, établissant ainsi un nouveau record de référence pour la synthèse enzymatique parallèle d'ADN. Le principe de fonctionnement de la technologie utilise intelligemment le courant électrique : 64 sites de synthèse d'ADN sont intégrés à la surface de la puce, chacun équipé d'une paire d'électrodes en anneau concentrique. Lorsqu'il est nécessaire d'ajouter des nucléotides, la puce injecte du courant à travers l'électrode interne pour générer des protons autour de la chaîne d'ADN afin d'abaisser la valeur du pH, démarrant ainsi la réaction enzymatique ; dans le même temps, l'électrode externe consomme simultanément les protons diffusants pour empêcher l'environnement acide de se propager aux zones adjacentes, garantissant ainsi un contrôle précis du processus de synthèse.
Woo-Bin Jung, membre de l'équipe de recherche et actuellement professeur adjoint à l'Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH), a déclaré que cette technologie était inspirée des puces à électrodes qui étaient auparavant utilisées pour enregistrer l'activité neuronale. En repensant les électrodes de surface, les chercheurs ont transformé leur fonction de manipulation des cellules en contrôle directionnel de la synthèse moléculaire. En outre, les chercheurs ont également réussi à encoder 169 octets de texte via la puce, démontrant ainsi son potentiel d'application dans le domaine du stockage de données ADN et jetant les bases d'une future fabrication d'ADN à grande échelle et à faible pollution.
Bien que la recherche ait rencontré des limites dans les expériences sur des réseaux à haute densité sur des tailles plus petites, les scientifiques ont découvert que cela était principalement limité par le mécanisme de réaction chimique de déprotection actuel plutôt que par les capacités de contrôle électronique de la puce elle-même. Cette découverte ouvre la voie à de futures recherches visant à développer des techniques chimiques plus directes pour la déprotection provoquée par l'acide. Ce projet rassemble les forces de recherche de l'Université Harvard, du Broad Institute, de DNA Script et d'autres parties, et devrait avoir un impact profond dans les domaines de la biologie synthétique, du diagnostic médical et du stockage d'informations numériques à l'avenir.