Melpomeni Dimopoulou primée pour ses travaux sur le stockage de données sur ADN synthétique

L’ADN est le meilleur système de stockage d’information du monde du vivant. Ce matériau offre aussi une durée de vie sans pareille, pouvant rester intact pendant une centaine d’années. Du fait de ces propriétés extraordinaires, l’ADN est une superbe source d’inspiration à une époque où la quantité de données numériques produites explose. Il intéresse particulièrement les chercheurs et chercheuses en quête d’un système pérenne de stockage de données, qui réduirait les demandes en centres de données, notoirement énergivores.

Après des études à l’Université de Patras en Grèce, son pays natal, Melpomeni Dimopoulou a rejoint la France pour passer son master 2 à l’Université de la Côte d’Azur de Nice. Elle s’intéressait alors à la biologie computationnelle et à la biomédecine. S’en est suivi une thèse au laboratoire d’Informatique, signaux et systèmes de Sophia Antipolis (I3S, CNRS/Université Côte d’Azur) sous la direction de Marc Antonini, soutenue en décembre 2020.

« Mon sujet portait sur le stockage de données numériques sur de l’ADN synthétique, ce qui est toujours mon thème de recherche maintenant que je suis en postdoctorat, toujours à l’I3S, explique Melpomeni Dimopoulou. C’est un domaine innovant, car l’ADN synthétique permet de stocker, à volume égal, un milliard de fois plus d’informations qu’un disque dur. »

Pour l’instant, le stockage sur ADN synthétique s’adresse principalement aux données froides, c’est-à-dire qui sont rarement consultées et n’ont pas besoin d’être instantanément accessibles, qui nécessitent une conservation sûre dans le temps. Cela correspond à de nombreuses archives historiques et liées au patrimoine culturel, ainsi qu’à des documents juridiques et des actes notariés.

Les travaux de Melpomeni Dimopoulou, dans le domaine de la théorie du signal, visent à optimiser les deux processus numériques cruciaux pour le stockage sur de l’ADN synthétique : l’encodage des données et leur décodage. Les données doivent en effet être transformées en une séquence quaternaire, composée d’une longue succession des quatre nucléotides formant l’ADN, qui seront ensuite synthétisés à l’aide de procédés chimiques. Différentes techniques numériques permettent de compresser les informations afin d’en stocker davantage sur des séquences d’ADN plus courtes, car la synthèse d’ADN reste chère. Au niveau du décodage, qui est réalisé après le séquençage de l’ADN synthétisé, il s’agit là encore de réduire les coûts, tout en s’assurant que l’opération de décodage n’introduise pas d’erreur dans la restitution des données finales.

« La plupart des travaux de l’état de l’art utilisent des méthodes de codage binaires, poursuit Melpomeni Dimopoulou. Notre approche prend mieux en compte les réalités biochimiques de l’ADN synthétique, ce qui nous permet de réduire encore davantage le risque d’erreurs lors du séquençage réalisé pendant le décodage ». Son postdoctorat s’accompagne d’un projet de prématuration autour de l’algorithme PAIRCODE, qu’elle a développé pendant sa thèse, devant aboutir à la création d’une startup dédiée au stockage de données sur ADN.

Ces résultats lui ont valu au mois de juillet le prix i-PhD 2021, financé par BPI France, un trophée à présent rejoint par celui de la Jeune talent France L’Oréal-UNESCO pour les femmes et la science. « C’est une superbe récompense pour mes efforts et une motivation supplémentaire pour poursuivre mes travaux de recherche, se réjouit Melpomeni Dimopoulou. C’est rassurant de savoir que de tels prix soutiennent les femmes. J’ai toujours rêvé de faire carrière dans la science et de contribuer à des changements positifs dans le monde. Je suis vraiment passionnée par mon travail et par ses résultats. »