Une étude, dont les résultats intitulés «Mass spectrometry sequencing of long digital polymers facilitated by programmed inter-byte fragmentation» ont été publiés dans la revue Nature communications, a permis, pour la première fois, de lire, par simple spectrométrie de masse, plusieurs octets d'information stockés à l'échelle moléculaire sur des polymères synthétiques, ce qui représente un record du monde en termes de séquence moléculaire analysable via cette méthode de routine.

Depuis quelques années, le défi est lancé pour stocker de l'information au sein des polymères avec l'objectif de faire de ces grandes molécules «la base des disques durs du futur», car «leur potentiel est considérable, puisqu'ils contiennent des bits de taille cent fois inférieure à ceux des disques durs actuels», ce qui laisse espérer «une réduction drastique du matériel informatique de stockage».

L'obstacle actuel provient du fait que «les pistes explorées jusqu'à présent» se sont heurtées au problème de la lecture de l'information. Dans ce contexte, l'étude ici présentée ouvre une nouvelle piste en démontrant pour la première fois qu'il est possible «d'utiliser un spectromètre de masse pour lire de longues séquences d'information à l'échelle moléculaire». Pour cela, elle a eu recours «à des molécules synthétiques, plus faciles à manipuler et à lire que les molécules naturelles comme l'ADN», car la structure moléculaire des polymères en question «a été spécifiquement optimisée pour le séquençage par spectrométrie de masse».

Plus précisément, «deux types de monomères contenant un groupement phosphate ont été assemblés, chacun représentant un 0 ou un 1» et «tous les 8 monomères, un séparateur moléculaire a été introduit». Il en résulte que chaque macromolécule ainsi créée «contient autant d'octets d'information qu'il y a de groupes de 8 monomères».

Pour lire cette information, «une première étape de spectrométrie de masse permet de briser sélectivement les liaisons fragiles des séparateurs, divisant ainsi les octets», tandis qu'une seconde étape de fragmentation «permet de casser les groupements phosphates» pour séquencer chaque octet.

Par exemple, «le mot 'Sequence' en langage ASCII (qui associe à chaque octet une lettre ou signe de ponctuation)» a été créé et «en parvenant à lire ce mot par spectrométrie de masse», les auteurs de cette étude «signent un nouveau record en termes de longueur de molécule décodée par cette méthode».

Si, actuellement, «l'analyse manuelle des données numériques» dure quelques heures, «le développement d'un logiciel de lecture devrait permettre prochainement de réduire ce temps d'analyse à quelques millisecondes». En fin de compte, «en combinant un temps de lecture court et des méthodes d'écriture robotisées déjà existantes», une voie, «vers le stockage de plusieurs kilooctets de données sur des polymères synthétiques, soit le poids numérique d'une page de texte, ou l'espace de stockage des premières générations de disquette», s'ouvre désormais.