Paul Rothemund: The astonishing promise of DNA folding

Paul Rothemund détaille le pliage de l'ADN

Traducteur: Bertrand Vidal Relecteur: François ANDRE

So, people argue vigorously about the definition of life.

Les gens débattent vigoureusement sur la définition de la Vie.

They ask if it should have reproduction in it, or metabolism, or evolution.

Ils se demandent si on devrait parler de reproduction, de métabolisme ou d'évolution.

And I don't know the answer to that, so I'm not going to tell you.

Je ne saurais y répondre, je ne vous parlerai donc pas de cela.

I will say that life involves computation.

Je dirai plutôt que la vie implique des procédés calculatoires et logiques.

So this is a computer program.

Voici donc un programme informatique.

Booted up in a cell, the program would execute,

Lancé dans une cellule le programme va s'exécuter

and it could result in this person;

et il pourrait en résulter cette personne

or with a small change, it could result in this person;

ou, avec un petit changement, cette personne,

or another small change, this person;

ou, avec un autre petit changement, cette personne,

or with a larger change, this dog,

ou, avec un changement plus important, ce chien

or this tree, or this whale.

ou cet arbre ou cette baleine

So now, if you take this metaphor

Donc, si maintenant vous acceptez cette métaphore

[of] genome as program seriously,

du génome en tant que programme,

you have to consider that Chris Anderson

vous devez admettre que Chris Anderson

is a computer-fabricated artifact, as is Jim Watson,

est un objet fabriqué par ordinateur, tout comme Jim Watson,

Craig Venter, as are all of us.

Craig Venter, ainsi que nous tous.

And in convincing yourself that this metaphor is true,

Et pour vous convaincre que cette métaphore est vraie,

there are lots of similarities between genetic programs

il y a des tas de ressemblances entre les programmes génétiques

and computer programs that could help to convince you.

et les programmes informatiques qui pourraient vous y aider.

But one, to me, that's most compelling

Mais celle qui est pour moi la plus convaincante

is the peculiar sensitivity to small changes

c'est la curieuse sensibilité aux petits changements

that can make large changes in biological development -- the output.

qui peuvent entraîner de grands changements dans le développement du résultat.

A small mutation can take a two-wing fly

Une petite mutation peut transformer une mouche avec deux ailes

and make it a four-wing fly.

en une mouche à quatre ailes.

Or it could take a fly and put legs where its antennae should be.

Elle pourrait aussi faire pousser des pattes là où devraient se trouver ses antennes.

Or if you're familiar with "The Princess Bride,"

Ou si vous connaissez "Le Mariage de la Princesse au Bouton d'Or",

it could create a six-fingered man.

elle pourrait être à l'origine d'un homme à six doigts.

Now, a hallmark of computer programs

Or l'une des caractéristiques des programmes informatiques

is just this kind of sensitivity to small changes.

est justement cette sensibilité aux petits changements.

If your bank account's one dollar, and you flip a single bit,

Si votre compte en banque contient un dollar et que vous inversez un seul bit

you could end up with a thousand dollars.

vous pourriez finir avec mille dollars.

So these small changes are things that I think

Ainsi je pense que ces petits changements sont les choses qui

that -- they indicate to us that a complicated computation

nous permettent de comprendre que les grandes modifications

in development is underlying these amplified, large changes.

de l'évolution sont issues de processus calculatoires complexes.

So now, all of this indicates that there are molecular programs underlying biology,

Donc, tout ceci nous indique que des programmes moléculaires sont sous-jacents à la biologie

and it shows the power of molecular programs -- biology does.

et cela montre la puissance de ces programmes que la biologie crée.

And what I want to do is write molecular programs,

Et ce que j'aimerais faire c'est écrire des programmes moléculaires

potentially to build technology.

pour potentiellement aboutir à un objet technologique

And there are a lot of people doing this,

Et il y a beaucoup de gens qui travaillent sur ce sujet,

a lot of synthetic biologists doing this, like Craig Venter.

beaucoup de biologistes spécialisés dans la synthèse y travaillent, comme Craig Venter,

And they concentrate on using cells.

et ils se concentrent sur l'utilisation des cellules.

They're cell-oriented.

Ils se basent sur les cellules.

So my friends, molecular programmers, and I

Parallèlement, mes amis, des programmeurs moléculaires, et moi même

have a sort of biomolecule-centric approach.

avons une approche centrée sur les bio-molécules.

We're interested in using DNA, RNA and protein,

Nous sommes intéressés par l'utilisation de l'ADN, l'ARN et des protéines

and building new languages for building things from the bottom up,

et nous créons de nouveaux langages pour construire en partant de la base,

using biomolecules,

en utilisant les molécules bio-molécules,

potentially having nothing to do with biology.

des objets n'ayant potentiellement rien à voir avec la biologie.

So, these are all the machines in a cell.

Donc, voici toute la machinerie qui se trouve dans la cellule.

There's a camera.

Il y a une camera.

There's the solar panels of the cell,

Il y a les panneaux solaires de la cellule,

some switches that turn your genes on and off,

des interrupteurs pour activer ou non les gènes,

the girders of the cell, motors that move your muscles.

les étais de la cellule, les moteurs qui bougent vos muscles.

My little group of molecular programmers

Mon petit groupe de programmeurs moléculaires

are trying to refashion all of these parts from DNA.

essaye de refaçonner toutes ces parties à partir de l'ADN.

We're not DNA zealots, but DNA is the cheapest,

Nous ne sommes pas de fanatiques de l'ADN, mais l'ADN est le meilleur matériau

easiest to understand and easy to program material to do this.

pour faire ça, il est bon marché, facile à comprendre et à programmer.

And as other things become easier to use --

Et comme d'autres choses qui sont devenues plus faciles à utiliser,

maybe protein -- we'll work with those.

comme les protéines, nous travaillerons aussi avec.

If we succeed, what will molecular programming look like?

Si nous réussissons, à quoi ressemblera la programmation moléculaire ?

You're going to sit in front of your computer.

Vous allez vous asseoir en face de votre ordinateur.

You're going to design something like a cell phone,

Vous allez créer quelque chose comme un téléphone portable,

and in a high-level language, you'll describe that cell phone.

et dans un langage haut niveau, vous décririez ce qu'est un téléphone portable.

Then you're going to have a compiler

Puis vous allez avoir un compilateur

that's going to take that description

qui va prendre cette description

and it's going to turn it into actual molecules

et la transformer en de véritables molécules

that can be sent to a synthesizer

qui peuvent être envoyées à un synthétiseur

and that synthesizer will pack those molecules into a seed.

et ce synthétiseur réunira ces molécules dans une graine.

And what happens if you water and feed that seed appropriately,

Ce qu'il se passera si vous arrosez et nourrissez cette graine correctement,

is it will do a developmental computation,

c'est que cela entrainera un processus de croissance,

a molecular computation, and it'll build an electronic computer.

un processus moléculaire, et cela créera un ordinateur électronique.

And if I haven't revealed my prejudices already,

Et même si je n'ai pas encore mis en avant mes idées,

I think that life has been about molecular computers

je pense que la vie est faite d'ordinateurs moléculaires

building electrochemical computers,

qui construisent des ordinateurs électrochimiques

building electronic computers,

qui eux-mêmes construisent des ordinateurs électroniques

which together with electrochemical computers

qui associés aux ordinateurs électrochimiques

will build new molecular computers,

construiront de nouveaux ordinateurs moléculaires

which will build new electronic computers, and so forth.

qui construiront de nouveaux ordinateurs électroniques et ainsi de suite.

And if you buy all of this,

Si vous adhérez à cette idée et

and you think life is about computation, as I do,

que vous pensez que la vie est assimilable à la programmation, comme je le crois,

then you look at big questions through the eyes of a computer scientist.

alors vous appréhendez les questions importantes comme le ferait un informaticien.

So one big question is, how does a baby know when to stop growing?

Et l'une des grandes questions est : comment un bébé sait-il quand il doit s'arrêter de grandir ?

And for molecular programming,

Pour la programmation moléculaire

the question is how does your cell phone know when to stop growing?

la question est : comment votre téléphone cellulaire sait-il quand il faut s'arrêter de grandir ?

(Laughter)

(Rires)

Or how does a computer program know when to stop running?

Ou comment un programme sait-il quand il faut s'arrêter de tourner ?

Or more to the point, how do you know if a program will ever stop?

Ou plus précisément, comment sait-on si un programme s'arrêtera un jour ?

There are other questions like this, too.

Il y a d'autres questions comme celles-ci.

One of them is Craig Venter's question.

L'une d'entre elle nous vient de Craig Venter.

Turns out I think he's actually a computer scientist.

Je pense qu'il se révèle être au final un informaticien.

He asked, how big is the minimal genome

Il se demandait qu'elle est la taille minimale d'un génome

that will give me a functioning microorganism?

qui me donnerait un micro-organisme fonctionnel ?

How few genes can I use?

Quelle est le nombre minimal de gènes que je pourrais utiliser ?

This is exactly analogous to the question,

C'est exactement la même question que :

what's the smallest program I can write

quelle est le plus petit programme que je puisse écrire

that will act exactly like Microsoft Word?

qui marcherait exactement comme Microsoft Word ?

(Laughter)

(rires)

And just as he's writing, you know, bacteria that will be smaller,

Et de la même manière qu'il écrit une bactérie plus petite,

he's writing genomes that will work,

qu'il écrit un génome fonctionnel,

we could write smaller programs

nous pourrions écrire des programmes plus petits

that would do what Microsoft Word does.

qui feraient ce que fait Microsoft Word.

But for molecular programming, our question is,

Mais pour la programmation moléculaire, notre question est :

how many molecules do we need to put in that seed to get a cell phone?

combien de molécules devons-nous mettre dans la graine pour obtenir un téléphone cellulaire ?

What's the smallest number we can get away with?

Quelle est la plus petite quantité pour y arriver ?

Now, these are big questions in computer science.

Bon, ce sont les grandes questions du domaine informatique.

These are all complexity questions,

Ce sont des questions en lien avec la complexité,

and computer science tells us that these are very hard questions.

et l'informatique nous dis que ce sont des questions très difficiles.

Almost -- many of them are impossible.

Presque -- beaucoup d'entre elles sont impossibles à résoudre.

But for some tasks, we can start to answer them.

Mais pour certaines tâches, on peut commencer à y répondre.

So, I'm going to start asking those questions

Donc, je vais commencer par poser ces questions

for the DNA structures I'm going to talk about next.

pour la structure de l'ADN dont je vais vous parler.

So, this is normal DNA, what you think of as normal DNA.

Bon, voici de l'ADN normal, ce que vous pensez être de l'ADN normal.

It's double-stranded, it's a double helix,

il est a deux brins, c'est une double hélice,

has the As, Ts, Cs and Gs that pair to hold the strands together.

qui possèdent l'adénine (A), la thymine (T), la cytosine (C) et la guanine (G) qui s'associent pour maintenir les deux brins ensemble.

And I'm going to draw it like this sometimes,

Et je vais les représenter comme ça,

just so I don't scare you.

de sorte à ce que je ne vous effraie pas.

We want to look at individual strands and not think about the double helix.

On se concentre uniquement sur un seul brin et non la double hélice.

When we synthesize it, it comes single-stranded,

Quand nous synthétisons de l'ADN nous n'obtenons qu'un brin,

so we can take the blue strand in one tube

on peut donc avoir le brin bleu dans un tube

and make an orange strand in the other tube,

et le brin orange dans un autre tube

and they're floppy when they're single-stranded.

et ils sont tout mous quand il n'y a qu'un brin.

You mix them together and they make a rigid double helix.

Vous les mélangez et ils forment une double hélice rigide.

Now for the last 25 years,

Durant les 25 dernières années,

Ned Seeman and a bunch of his descendants

Ned Seeman et plusieurs de ces disciples

have worked very hard and made beautiful three-dimensional structures

ont travaillé très dur et ont fait de très belles structures tri-dimensionnelles

using this kind of reaction of DNA strands coming together.

utilisant la capacité des brins d'ADN à s'associer.

But a lot of their approaches, though elegant, take a long time.

Mais beaucoup de leurs approches, bien qu'élégantes, prennent du temps.

They can take a couple of years, or it can be difficult to design.

Elles pouvaient prendre des années ou être compliquées à concevoir.

So I came up with a new method a couple of years ago

J'ai donc eu l'idée d'une nouvelle méthode il y a quelques années de cela,

I call DNA origami

je l'appelle l'ADN origami

that's so easy you could do it at home in your kitchen

c'est si simple que vous pourriez le faire chez vous dans votre cuisine

and design the stuff on a laptop.

et concevoir la chose sur votre ordinateur portable.

But to do it, you need a long, single strand of DNA,

Mais pour cela, vous avez besoin d'un long brin d'ADN,

which is technically very difficult to get.

qui est techniquement très difficile à obtenir.

So, you can go to a natural source.

Vous pouvez aller le chercher dans une source naturelle.

You can look in this computer-fabricated artifact,

Vous pouvez regarder dans cet objet conçu par ordinateur,

and he's got a double-stranded genome -- that's no good.

il possède un génome en double hélice qui ne correspond pas.

You look in his intestines. There are billions of bacteria.

En regardant dans ses intestins. Il y a des milliards de bactéries.

They're no good either.

Elles ne sont pas bonnes non plus.

Double strand again, but inside them, they're infected with a virus

Toujours double brin, mais à l'intérieur, elles sont infectées par un virus

that has a nice, long, single-stranded genome

qui possède un génome en brin suffisamment long.

that we can fold like a piece of paper.

que l'on peut plier comme une feuille de papier,

And here's how we do it.

et voici comment nous faisons.

This is part of that genome.

Voici une partie du génome.

We add a bunch of short, synthetic DNAs that I call staples.

Nous ajoutons quelques brins d'ADN synthétiques que j'appelle "agrafes".

Each one has a left half that binds the long strand in one place,

Chacune d'entre elles a une moitié gauche qui se lie au grand brin à un endroit

and a right half that binds it in a different place,

et une moitié droite qui se lie à un autre endroit

and brings the long strand together like this.

et rassemble le long brin de cette manière.

The net action of many of these on that long strand

L'effet cumulé de plusieurs de ces pliages sur le long brin

is to fold it into something like a rectangle.

est de le plier comme un rectangle.

Now, we can't actually take a movie of this process,

On ne peut pas filmer le procédés

but Shawn Douglas at Harvard

mais Shawn Douglas de Havard

has made a nice visualization for us

en a fait une bonne visualisation pour nous

that begins with a long strand and has some short strands in it.

qui commence avec un brin long et des plus petits.

And what happens is that we mix these strands together.

Et ce qui se passe est que nous mélangeons les brins.

We heat them up, we add a little bit of salt,

On les réchauffe, on ajoute un peu de sel,

we heat them up to almost boiling and cool them down,

on les réchauffe presque jusqu'à ébullition puis on les refroidi

and as we cool them down,

et pendant le refroidissement,

the short strands bind the long strands

les brins courts se lient au brin long

and start to form structure.

et commencent à former une structure

And you can see a little bit of double helix forming there.

et vous pouvez voir un petit bout de la double hélice se former.

When you look at DNA origami,

Lorsque vous regardez l'ADN origami

you can see that what it really is,

vous pouvez voir ce que c'est réellement,

even though you think it's complicated,

même si vous trouvez cela compliqué,

is a bunch of double helices that are parallel to each other,

ce sont plusieurs doubles hélices parallèles

and they're held together

qui sont attachées pour les endroits

by places where short strands go along one helix

où les brins courts sont liés à une hélice

and then jump to another one.

et saute vers une autre.

So there's a strand that goes like this, goes along one helix and binds --

Le brin qui est ici se lie le long de cette hélice

it jumps to another helix and comes back.

et saute vers une autre hélice puis revient,

That holds the long strand like this.

c'est comme ainsi que l'on maintient le long brin .

Now, to show that we could make any shape or pattern

Maintenant, pour montrer que nous pourrions faire les formes ou les motifs

that we wanted, I tried to make this shape.

que nous voulons, j'ai essayé de faire cette forme.

I wanted to fold DNA into something that goes up over the eye,

Je voulais plier l'ADN de manière à ce qu'il monte au dessus de l'œil,

down the nose, up the nose, around the forehead,

descende en dessous du nez, remonte au dessus du nez, fasse le tour du front,

back down and end in a little loop like this.

redescende et finisse par une petite boucle, comme ceci.

And so, I thought, if this could work, anything could work.

Bien sur, je pensais que si cela pouvait marcher tout pouvait marcher.

So I had the computer program design the short staples to do this.

J'ai donc demandé au programme de créer les agrafes qui donneraient ce résultat.

I ordered them; they came by FedEx.

Je les ai commandées et elles sont arrivées par FedEx.

I mixed them up, heated them, cooled them down,

Je les ai mélangés, chauffés, refroidis,

and I got 50 billion little smiley faces

et j'ai obtenu 50 milliards de petits smileys

floating around in a single drop of water.

flottants dans une simple goutte d'eau.

And each one of these is just

Chacun d'entre eux fait à peine

one-thousandth the width of a human hair, OK?

un millième de la taille d'un cheveu humain, d'accord ?

So, they're all floating around in solution, and to look at them,

Bon, ils flottent dans une solution, pour les observer

you have to get them on a surface where they stick.

vous devez les mettre sur une surface à laquelle ils adhèrent.

So, you pour them out onto a surface

Alors, on les met sur cette surface

and they start to stick to that surface,

à laquelle ils commencent à coller,

and we take a picture using an atomic-force microscope.

puis on les prend en photo avec un microscope à force atomique.

It's got a needle, like a record needle,

Il est muni d'une aiguille, comme celle d'un tourne-disque,

that goes back and forth over the surface,

qui va et vient sur la surface,

bumps up and down, and feels the height of the first surface.

monte et descend et évalue la hauteur de la première surface.

It feels the DNA origami.

L'aiguille détecte l'ADN origami.

There's the atomic-force microscope working

Là on voit le microscope à force atomique à l'œuvre

and you can see that the landing's a little rough.

et vous pouvez voir que le résultat est grossier.

When you zoom in, they've got, you know,

Si on y regarde de plus près, certains ont

weak jaws that flip over their heads

la mâchoire décrochée qui flotte au dessus de leur tête.

and some of their noses get punched out, but it's pretty good.

et d'autres ont le nez écrasé, mais le résultat est plutôt bon.

You can zoom in and even see the extra little loop,

Si on zoom encore on peut même voir la petite boucle,

this little nano-goatee.

ce petit "nano-bouc".

Now, what's great about this is anybody can do this.

Ce qui est génial c'est que n'importe qui peut le faire.

And so, I got this in the mail about a year after I did this, unsolicited.

Un an après mes travaux, j'ai reçu ceci sans en avoir fait la demande.

Anyone know what this is? What is it?

Quelqu'un sait ce que c'est ? Qu'est ce que c'est ?

It's China, right?

C'est la Chine, non ?

So, what happened is, a graduate student in China,

En fait, une étudiante diplômée d'une université chinoise,

Lulu Qian, did a great job.

Lulu Qian, a fait un travail incroyable.

She wrote all her own software

Elle a écrit son propre programme

to design and built this DNA origami,

pour concevoir et construire cet ADN origami,

a beautiful rendition of China, which even has Taiwan,

une belle représentation de la Chine, il y a même Taïwan,

and you can see it's sort of on the world's shortest leash, right?

tenu par la plus petite laisse du monde.

(Laughter)

(Rires)

So, this works really well

Bon, ça marche vraiment bien

and you can make patterns as well as shapes, OK?

et on peut aussi bien faire des motifs que des formes, OK ?

And you can make a map of the Americas and spell DNA with DNA.

Vous pouvez aussi créer une carte de l'Amérique et écrire ADN avec de l'ADN.

And what's really neat about it --

Et vous savez en quoi c'est merveilleux ?

well, actually, this all looks like nano-artwork,

Certes tout ceci ressemble à de l'art nanoscopique,

but it turns out that nano-artwork

mais il semble que l'art nanoscopique

is just what you need to make nano-circuits.

puisse être la base des nano-circuits.

So, you can put circuit components on the staples,

On peut donc introduire des composants électriques sur les agrafes,

like a light bulb and a light switch.

une ampoule et un interrupteur par exemple.

Let the thing assemble, and you'll get some kind of a circuit.

Les éléments se mettent en place d'eux même et forment un circuit.

And then you can maybe wash the DNA away and have the circuit left over.

Par la suite on peut enlever l'ADN pour ne garder que le circuit.

So, this is what some colleagues of mine at Caltech did.

C'est ce qu'on fait certains de mes collègues de Caltech.

They took a DNA origami, organized some carbon nano-tubes,

Ils ont pris de l'ADN origami, fabriqué des nanotubes de carbone,

made a little switch, you see here, wired it up,

créé un petit interrupteur, qu'on voit ici, ils ont relié le tout,

tested it and showed that it is indeed a switch.

et les tests ont montré que c'est bien un interrupteur.

Now, this is just a single switch

Bon, ce n'est qu'un simple interrupteur

and you need half a billion for a computer, so we have a long way to go.

et pour un ordinateur il en faudrait un demi milliard, il y a encore du chemin à faire.

But this is very promising

Mais tout ceci est très prometteur

because the origami can organize parts just one-tenth the size

car l'ADN origami peut assembler des éléments 10 fois plus petits

of those in a normal computer.

que ceux d'un ordinateur actuel.

So it's very promising for making small computers.

C'est donc très encourageant pour la fabrication de petits ordinateurs.

Now, I want to get back to that compiler.

Je voudrais maintenant revenir à ce compilateur.

The DNA origami is a proof that that compiler actually works.

L'ADN origami montre que ce compilateur fonctionne vraiment.

So, you start with something in the computer.

On commence donc avec quelque chose d'informatique.

You get a high-level description of the computer program,

Vous obtenez un programme dans un langage haut niveau,

a high-level description of the origami.

une description compréhensible du pliage.

You can compile it to molecules, send it to a synthesizer,

Vous pouvez le compiler pour obtenir des molécules et les envoyer au synthétiseur

and it actually works.

et tout cela fonctionne.

And it turns out that a company has made a nice program

Et il s'avère qu'une entreprise a fait un programme

that's much better than my code, which was kind of ugly,

bien meilleur que mon code, qui n'était pas très propre,

and will allow us to do this in a nice,

qui nous permet d'utiliser une interface graphique

visual, computer-aided design way.

de création assistée par ordinateur.

So, now you can say, all right,

On est en droit de se demander

why isn't DNA origami the end of the story?

pour quelle raison l'ADN origami n'est pas suffisant.

You have your molecular compiler, you can do whatever you want.

Vous avez votre compilateur de molécules, vous pouvez faire ce que vous voulez.

The fact is that it does not scale.

Toujours est-il que l'on a un problème d'échelle.

So if you want to build a human from DNA origami,

Le problème est que si vous voulez construire un humain à partir d'origami d'ADN

the problem is, you need a long strand

vous avez besoin d'un brin long

that's 10 trillion trillion bases long.

qui contient 10 trillion de trillion de bases (A,T,G,C).

That's three light years' worth of DNA,

Cela équivaut à 3 années lumière d'ADN,

so we're not going to do this.

donc on ne vas pas faire ça.

We're going to turn to another technology,

On va se tourner vers une autre technologie

called algorithmic self-assembly of tiles.

appelée auto assemblage algorithmique de tuiles.

It was started by Erik Winfree,

Le premier à l'avoir utilisé est Erik Winfree,

and what it does,

ce que fait cette technologie

it has tiles that are a hundredth the size of a DNA origami.

c'est qu'elle utilise des tuiles 100 fois plus grands que l'ADN origami.

You zoom in, there are just four DNA strands

Si on zoome ce ne sont que quatre brins d'ADN

and they have little single-stranded bits on them

qui possèdent des portions simple brin

that can bind to other tiles, if they match.

qui peuvent se lier à d'autres tuiles si elles correspondent.

And we like to draw these tiles as little squares.

Et on aime bien dessiner ces tuiles en forme de petits carrés.

And if you look at their sticky ends, these little DNA bits,

Si vous regardez leurs extrémités, ces petites portions d'ADN,

you can see that they actually form a checkerboard pattern.

vous pouvez voir que les tuiles forment un motif de damier.

So, these tiles would make a complicated, self-assembling checkerboard.

Ces tuiles vont donc former un damier complexe qui s'assemble tout seul.

And the point of this, if you didn't catch that,

Et l'intérêt, si vous ne l'aviez par encore remarqué,

is that tiles are a kind of molecular program

est que ces tuiles sont comme des programmes moléculaires

and they can output patterns.

qui permettent d'obtenir des motifs.

And a really amazing part of this is

Ce qui est vraiment incroyable

that any computer program can be translated

c'est que l'on peut retranscrire tout programme informatique

into one of these tile programs -- specifically, counting.

à l'aide de ces tuiles programmable et en particulier pour compter

So, you can come up with a set of tiles

On peut donc créer des tuiles

that when they come together, form a little binary counter

qui une fois assemblées forment un compteur binaire

rather than a checkerboard.

plutôt qu'un damier.

So you can read off binary numbers five, six and seven.

On peut obtenir les nombres 5,6 et 7 en binaires.

And in order to get these kinds of computations started right,

Afin de lancer de tels calculs

you need some kind of input, a kind of seed.

on a besoin d'une base, une sorte de graine.

You can use DNA origami for that.

Et pour cela on peut utiliser l'ADN origami.

You can encode the number 32

On peut encoder le nombre 32

in the right-hand side of a DNA origami,

dans la partie gauche de l'ADN origami

and when you add those tiles that count,

et lorsque l'on ajoute les tuiles qui permettent de compter,

they will start to count -- they will read that 32

elles vont commencer à compter en lisant ce nombre.

and they'll stop at 32.

et elles vont s'arrêter à 32.

So, what we've done is we've figured out a way

Ce que nous avons donc réussi à trouver c'est un moyen

to have a molecular program know when to stop going.

d'avoir un programme moléculaire qui sait quand il doit s'arrêter d'évoluer.

It knows when to stop growing because it can count.

Il sait quand s'arrêter parce qu'il est capable de compter.

It knows how big it is.

Il connait sa taille.

So, that answers that sort of first question I was talking about.

Donc cela répond à la première question que j'ai évoqué.

It doesn't tell us how babies do it, however.

En revanche cela ne nous dit pas comment les bébés font.

So now, we can use this counting to try and get at much bigger things

On peut donc utiliser ce compteur pour obtenir des choses plus grandes

than DNA origami could otherwise.

que nous n'aurions pas pu faire avec de l'ADN origami.

Here's the DNA origami, and what we can do

Voici l'ADN origami et si on écrit 32

is we can write 32 on both edges of the DNA origami,

sur deux des côtés de l'origami

and we can now use our watering can

et que l'on utilise notre arrosoir

and water with tiles, and we can start growing tiles off of that

rempli de tuiles on peut faire pousser des tuiles

and create a square.

pour créer un carré.

The counter serves as a template

Le compteur est utilisé comme modèle

to fill in a square in the middle of this thing.

pour remplir le carré du milieu.

So, what we've done is we've succeeded

Nous avons donc réussi à

in making something much bigger than a DNA origami

construire quelque chose de plus grand que l'ADN origami

by combining DNA origami with tiles.

en le combinant avec des tuiles.

And the neat thing about it is, is that it's also reprogrammable.

Et ce qui est super avec ça c'est que l'on peut aussi le reprogrammer.

You can just change a couple of the DNA strands in this binary representation

Il suffit de changer quelques brins d'ADN dans la représentation binaire

and you'll get 96 rather than 32.

pour obtenir 96 au lieu de 32.

And if you do that, the origami's the same size,

En faisant cela l'origami a la même taille

but the resulting square that you get is three times bigger.

mais le carré que l'on obtient est 3 fois plus grand.

So, this sort of recapitulates

D'une certaine manière cela récapitule

what I was telling you about development.

ce que je vous disait sur l'évolution.

You have a very sensitive computer program

On obtient un programme très sensible

where small changes -- single, tiny, little mutations --

à la moindre modification - de simples mutations minuscules

can take something that made one size square

peuvent transformer un petit carré

and make something very much bigger.

en quelque chose de beaucoup plus grand.

Now, this -- using counting to compute

Utiliser un compteur pour créer

and build these kinds of things

et construire ce genre de choses

by this kind of developmental process

avec ce type de processus de croissance

is something that also has bearing on Craig Venter's question.

est quelque chose qui est aussi lié à la question de Craig Venter.

So, you can ask, how many DNA strands are required

On peut donc se demander combien de brin d'ADN sont

to build a square of a given size?

nécessaires pour construire un carré d'une taille donnée.

If we wanted to make a square of size 10, 100 or 1,000,

Si on voulait faire un carré de taille 10, 100 ou 1000,

if we used DNA origami alone,

on n'utilisant que de l'ADN origami,

we would require a number of DNA strands that's the square

il nous faudrait un nombre de brins d'ADN qui est le carré

of the size of that square;

de la taille de ce carré,

so we'd need 100, 10,000 or a million DNA strands.

on aurait donc besoin de 100, 10 000 ou 1 000 000 de brins d'ADN.

That's really not affordable.

Mais on ne peut pas se le permettre.

But if we use a little computation --

Mais en utilisant le calcul,

we use origami, plus some tiles that count --

on utilise l'origami et quelques tuiles qui comptent,

then we can get away with using 100, 200 or 300 DNA strands.

on s'en sort en utilisant 100, 200 ou 300 brins d'ADN.

And so we can exponentially reduce the number of DNA strands we use,

On peut donc réduire de manière exponentielle le nombre de brin d'ADN que l'on consomme

if we use counting, if we use a little bit of computation.

si on utilise les compteurs et un peu de calcul.

And so computation is some very powerful way

Ainsi le calcul est une manière très efficace

to reduce the number of molecules you need to build something,

de réduire le nombre de molécules requises pour construire quelque chose

to reduce the size of the genome that you're building.

ainsi que la taille du génome que vous construisez.

And finally, I'm going to get back to that sort of crazy idea

Et pour finir je vais revenir sur cette idée un peu folle

about computers building computers.

de construire des ordinateurs à l'aide d'ordinateurs.

If you look at the square that you build with the origami

Si on regarde de plus près le carré que l'on construit avec l'origami

and some counters growing off it,

et quelques compteurs qui y poussent,

the pattern that it has is exactly the pattern that you need

le schéma que l'on obtient est identique au schéma nécessaire

to make a memory.

pour fabriquer une mémoire d'ordinateur.

So if you affix some wires and switches to those tiles --

Donc si on ajoute quelques fils et interrupteurs à ces tuiles,

rather than to the staple strands, you affix them to the tiles --

plutôt qu'aux agrafes, on les attache aux tuiles,

then they'll self-assemble the somewhat complicated circuits,

ils vont ensuite assembler un circuit complexe :

the demultiplexer circuits, that you need to address this memory.

le démultiplexeur nécessaire pour adresser une mémoire.

So you can actually make a complicated circuit

On peut donc obtenir un circuit complexe

using a little bit of computation.

avec de simples calculs.

It's a molecular computer building an electronic computer.

C'est un ordinateur moléculaire qui construit un ordinateur électronique.

Now, you ask me, how far have we gotten down this path?

Maintenant vous me demandez jusqu'où nous avons suivi cette voix.

Experimentally, this is what we've done in the last year.

C'est ce que nous avons fait pendant un an de manière expérimentale.

Here is a DNA origami rectangle,

Nous avons içi un rectangle d'ADN origami

and here are some tiles growing from it.

et là des tuiles qui ont poussé à partir du rectangle.

And you can see how they count.

Et on peut voir de quelle manière ils comptent.

One, two, three, four, five, six, nine, 10, 11, 12, 17.

Un, deux, trois, quatre, cinq, six, neuf, dix, onze, douze, dix-sept.

So it's got some errors, but at least it counts up.

Il y a des erreurs mais au moins ça compte.

(Laughter)

(Rires)

So, it turns out we actually had this idea nine years ago,

il s'avère que nous avons eu cette idée il y a neuf ans de cela,

and that's about the time constant for how long it takes

c'est à peu près le temps qu'il nous a fallu pour faire

to do these kinds of things, so I think we made a lot of progress.

ce genre de chose, et je pense que nous avons fait beaucoup de progrès.

We've got ideas about how to fix these errors.

Nous avons plusieurs idées pour corriger ces erreurs.

And I think in the next five or 10 years,

Et je pense que d'ici cinq ou dix ans

we'll make the kind of squares that I described

nous arriverons à fabriquer le type de circuits que je vous ai présenté

and maybe even get to some of those self-assembled circuits.

et peut être même obtenir des circuits qui s'assemblent d'eux-même.

So now, what do I want you to take away from this talk?

Qu'est-ce que j'aimerais que vous reteniez de cette présentation ?

I want you to remember that

Je voudrais que vous reteniez que

to create life's very diverse and complex forms,

pour créer des formes de vies complexes et variées

life uses computation to do that.

la Vie utilise des procédés calculatoires.

And the computations that it uses, they're molecular computations,

Et les procédés utilisés sont des procédés moléculaires.

and in order to understand this and get a better handle on it,

et pour réussir à mieux comprendre et maîtriser cela,

as Feynman said, you know,

comme le disait Feynman,

we need to build something to understand it.

nous avons besoin de construire quelque chose pour le comprendre.

And so we are going to use molecules and refashion this thing,

Nous allons donc utiliser des molécules et refaçonner ces procédés,

rebuild everything from the bottom up,

tout reconstruire en partant de la base,

using DNA in ways that nature never intended,

en utilisant l'ADN d'une manière qui n'était pas prévue par la nature,

using DNA origami,

en utilisant l'ADN origami,

and DNA origami to seed this algorithmic self-assembly.

et l'ADN origami comme base pour cette algorithmique d'auto assemblage.

You know, so this is all very cool,

Vous voyez tout cela est quand même très cool,

but what I'd like you to take from the talk,

mais ce que j'aimerais que vous reteniez,

hopefully from some of those big questions,

surtout pour quelques une de ces grandes questions,

is that this molecular programming isn't just about making gadgets.

c'est que la programmation moléculaire ce n'est pas juste pour fabriquer des gadgets.

It's not just making about --

Ce n'est pas juste fabriquer --

it's making self-assembled cell phones and circuits.

pas seulement faire des téléphones et circuits qui s'auto-assemblent.

What it's really about is taking computer science

C'est surtout utiliser l'informatique pour

and looking at big questions in a new light,

regarder ces grandes questions sous un autre angle,

asking new versions of those big questions

se poser des nouvelles versions de ces grandes questions

and trying to understand how biology

et essayer de comprendre de quelle manière la biologie

can make such amazing things. Thank you.

arrive à faire des choses si extraordinaire. Merci.

(Applause)

(Applaudissements)