Biotechnologie

Twist Bioscience (TWST) : ADN à la demande avec des puces en silicium

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Comment la technologie des puces en silicium dynamise la biotechnologie

À première vue, les mondes de la technologie du silicium et de la biotechnologie semblent assez éloignés.

D’une part, les technologies liées à l’informatique concernent des systèmes entièrement artificiels. Du point de vue de l’investissement, elles se concentrent souvent davantage sur les logiciels (systèmes d’exploitation, SaaS, réseaux sociaux et écosystèmes d’app stores) que sur le matériel (bien que la montée en puissance récente de l’IA et de Nvidia, devenue l’entreprise la plus valorisée au monde, ait quelque peu changé cette dynamique).

De l’autre côté, la biotechnologie porte sur la compréhension d’un système naturel ultra‑complexe déjà existant. Ainsi, percer les mystères de la biologie nécessite de nombreuses expériences scientifiques physiques, depuis les laboratoires et cultures cellulaires jusqu’aux essais cliniques impliquant des milliers de personnes.

Du point de vue de l’investissement, la biotechnologie est souvent synonyme d’industrie pharmaceutique, la majeure partie des revenus du secteur biotechnologique provenant de médicaments vitaux, tels que les traitements contre le cancer, l’insuline et les médicaments contre l’hypertension.

Les deux « secteurs technologiques » ont toutefois un point de recoupement caché : les progrès du matériel en silicium sont fondamentaux pour le récent essor de la capacité biotechnologique. Par exemple, les machines de séquençage du génome d’Illumina (ILMN ) utilisent des lasers avancés et des puces en silicium pour lire un génome complet pour moins de 200 $ par génome.

Plus les puces en silicium ont été fabriquées, plus le séquençage de nouvelle génération (NGS) est devenu efficace.

Au cours des dix dernières années, le coût par génome a diminué au point de devenir un test relativement abordable parmi l’arsenal de tests disponibles pour les professionnels de santé.

Source: Illumina

Une autre entreprise utilise désormais la technologie des puces en silicium pour transformer radicalement ce qui est possible en biotechnologie, rendant l’écriture d’ADN aussi simple que le code informatique : Twist Bioscience.

(TWST )

Écrire l’ADN à la demande

ADN, ARN et protéines

Les cellules vivantes sont contrôlées par un ensemble complexe d’instructions encodées dans le génome de l’organisme, sous forme de séquences d’ADN.

Ces gènes sont « lus » et convertis en ARNm, qui est ensuite utilisé pour produire des protéines (y compris des enzymes). Si les cellules étaient des usines, les gènes seraient le plan, l’ARNm les instructions de la direction, et les protéines les machines et outils équipant l’usine.

Pendant longtemps, les biologistes ne pouvaient que dupliquer des séquences génétiques existantes grâce à la technologie PCR. Ils ont ensuite appris progressivement à modifier les séquences d’ADN, de façon de plus en plus contrôlée, jusqu’à pouvoir fabriquer presque n’importe quelle séquence génétique à la demande.

Le marché de la synthèse d’ADN a rapidement crû, atteignant 4,5 Mds $ en 2024, et devrait continuer de croître à un TCAC de 17,5 % entre 2025 et 2032.

Alors qu’il était d’abord dominé par les chercheurs en biologie et en médecine, la synthèse d’ADN est aujourd’hui principalement utilisée à des fins diagnostiques et thérapeutiques, une tendance qui devrait se poursuivre.

Cela restait toutefois un processus laborieux, nécessitant beaucoup de conception par des scientifiques de niveau doctorat, du travail manuel et des produits chimiques coûteux. Ainsi, bien que la capacité de génération de séquences ait augmenté parallèlement à la capacité de lecture du génome, le volume d’écriture d’ADN restait hors de portée.

Source: MDPI

De la synthèse en colonne aux puces en silicium (9 600 gènes/par exécution)

Grâce aux puces en silicium miniaturisées, il est devenu progressivement possible de manipuler l’ADN en très petites quantités et de le synthétiser de la même manière.

Cela signifie que la synthèse d’ADN peut désormais se faire à l’échelle nanométrique, avec un niveau de contrôle sans précédent, une puce en silicium pouvant produire près de 10 000 gènes en une fois, au lieu d’un seul à la fois avec les méthodes classiques.

Il s’agit d’une méthode non seulement plus productive, mais qui peut et doit être entièrement automatisée, accélérant la production et réduisant les coûts de main‑d’œuvre associés.

Aperçu de Twist Bioscience

Fondée en 2013, Twist a été pionnière dans le déploiement de la synthèse d’ADN sur puces, un secteur en pleine expansion de la biologie synthétique.

Douze ans plus tard, l’entreprise génère près de 100 M$ de revenus chaque trimestre (96,1 M$ au T3 2025, en hausse de 18 % d’une année sur l’autre), avec pour objectif d’atteindre le milliard de dollars de chiffre d’affaires annuel.

“Au troisième trimestre de l’exercice 2025, nous avons enregistré un nouveau record de revenus.

Nous avons ajouté des centaines de nouveaux clients et lancé le premier d’une série d’expansions prévues du portefeuille SynBio, posant les bases d’une croissance robuste et soutenue à l’avenir.”

Emily M. Leproust – CEO & co‑fondatrice de Twist Bioscience.

Twist emploie plus de 1 100 personnes. Elle est basée à San Francisco, avec d’autres bureaux aux États‑Unis, en Israël, en Chine, à Singapour et en Corée. La majeure partie de la fabrication se fait soit à San Francisco, soit à l’usine « Factory of the Future » de 100 M$ à Wilsonville, Oregon, offrant une surface de 210 000 pi².

« Nous devons planifier l’espace pour les 18 à 24 mois à venir. Alors que nous nous concentrons sur la construction réussie de notre site initial à Portland pour livrer les premiers produits en 2022, il nous paraît impératif de préparer la croissance à long terme que nous anticipons. »

Emily M. Leproust (2021)‑ CEO et co‑fondatrice de Twist Bioscience

La majeure partie des revenus de l’entreprise provient du marché nord‑américain, mais les ventes européennes croissent également rapidement.

Divisions de Twist Bioscience

Les subdivisions de l’entreprise reposent toutes sur une même technologie fondamentale, sa plateforme ADN‑sur‑silicium, mais diffèrent considérablement quant aux produits finaux et aux marchés ciblés.

NGS

L’activité de séquençage de nouvelle génération est la plus importante de l’entreprise, représentant plus de la moitié du chiffre d’affaires total.

Elle permet l’analyse de séquences d’ADN complexes, incluant des tâches comme la biopsie liquide, c’est‑à‑dire la détection du matériel génétique des cellules cancéreuses à partir d’un simple prélèvement sanguin.

Au T3 2025, le NGS a progressé de 27 % d’une année sur l’autre, en faisant le principal moteur de croissance des revenus de l’entreprise. En conséquence, ce segment devrait devenir encore plus prééminent dans un avenir proche.

Le nouveau « Twist cfDNA Pan‑Cancer Reference Standard v2 » permet de détecter 458 variantes cancéreuses naturelles uniques (ADN tumoral circulant, ou ctDNA), couvrant 84 gènes différents impliqués dans le cancer.

Source: MedLine Plus

D’autres produits NGS proposés par Twist incluent des outils allant au‑delà de la simple lecture de séquences génétiques, par exemple :

  • Exome 2.0, pour détecter les maladies rares et héréditaires.
  • Twist Genotyping Panel – Human 600k, afin d’identifier le facteur génétique de maladies liées à de multiples gènes.
  • MRD Rapid 500 Panel, détectant un petit nombre de cellules cancéreuses malignes résiduelles après un traitement réussi, facteur de risque majeur de récidive.
  • Twist Human Methylome Panel, pour des applications allant du métastase du cancer au développement humain en passant par la génomique fonctionnelle.

« Le séquençage du cfDNA nous donne la possibilité d’en apprendre beaucoup plus sur l’état du cancer — quel type de cancer est présent, s’il répondra probablement à une thérapie de première ligne, et s’il existe des mutations émergentes susceptibles d’influencer cette réponse ? »

Mark Murakami – MD & professeur adjoint de médecine à la Harvard Medical School

SynBio

La SynBio va au‑delà de la lecture génétique (NGS) en proposant des outils plus spécialisés pour des besoins de recherche biotechnologique ou médicale spécifiques. Par exemple :

Solutions BioPharma

Ce segment est le plus petit en termes de revenus et consiste essentiellement en des outils développés en interne pour les besoins R&D de Twist, puis réutilisés comme services. Cela comprend, par exemple :

Ce segment reflète le potentiel de l’orientation à long terme de l’entreprise vers la R&D, de nombreuses autres activités découlant de programmes de recherche initiés il y a plusieurs années.

Autres applications

AgriBio

Toutes les applications de la biologie synthétique et de la production de séquences d’ADN sur puces ne sont pas biomédicales. Un autre domaine majeur, en pleine expansion, est l’agriculture et la production alimentaire.

Ces méthodes peuvent être utilisées pour améliorer les plantes ainsi que le bétail, par exemple en renforçant la capacité des plantes et des animaux à survivre ou même prospérer malgré des températures extrêmes, la sécheresse, la salinité ou la pression des ravageurs.

Les outils de biologie synthétique peuvent également identifier de nouveaux gènes puis les exploiter pour concevoir des microbes qui fixent l’azote plus efficacement, séquestrent davantage de carbone et croissent dans des conditions défavorables.

Enfin, les outils NGS peuvent servir à la détection rapide et à la surveillance des agents pathogènes des plantes et des animaux.

Stockage de données

Une application encore plus novatrice des outils de Twist Bioscience réside dans le stockage de données, l’ADN pouvant potentiellement remplacer la mémoire à base de silicium pour certaines applications, démontrant davantage l’interconnexion entre technologie du silicium et biotechnologie.

L’ADN est en réalité un support d’information extraordinairement dense, avec une densité d’information de 1,47 terabit/mm² ou 950 terabit/pouce², soit plus de 800 fois la densité des disques durs d’ordinateurs.

La baisse des coûts et les améliorations de la précision de la synthèse d’ADN synthétique, largement impulsées par Twist Bioscience, rendent aujourd’hui possible le stockage de données ADN de haute qualité.

Le stockage de données ADN est stable sur de très longues périodes, sans nécessiter de matériaux coûteux ou polluants. Le stockage ne requiert pas non plus d’énergie.

Les supports traditionnels se dégradent avec le temps — même dans des environnements strictement contrôlés. Le stockage d’ADN synthétique reste stable dans un bureau normal avec une fiabilité de 99,99999999999 %.

The DNA Data Storage Alliance a récemment été créée et comprend la société de synthèse d’ADN Twist Bioscience, la société de séquençage génomique Illumina, la société de stockage de données Western Digital, Microsoft, Lenovo et de nombreux autres.

Cette technologie a été scindée en une société distincte en mai 2025, sous le nom Atlas Data Storage, qui a ainsi levé 155 M$ en financement d’amorçage.

Atlas licenciera la technologie existante de stockage de données ADN de Twist et poursuivra la commercialisation via des programmes d’accès anticipé.

« L’opportunité de créer un support de stockage entièrement nouveau n’apparaît pas souvent. Chez Atlas Data Storage, nous ouvrons la voie à l’utilisation de l’ADN pour le stockage à haute capacité.

L’ADN permet un stockage de données hautement évolutif, ultra‑dense, sécurisé et permanent, et le potentiel de transformer le stockage est immense. Atlas possède l’équipe et la technologie adéquates pour concrétiser cette promesse. 

Varun Mehta, PDG d’Atlas Data Storage.

Bien que plus stable et plus économe en énergie, la lecture de l’ADN reste beaucoup plus complexe que la lecture d’un disque dur. Ainsi, le stockage de données ADN sera probablement le plus adapté aux archives et aux données rarement consultées à l’avenir.

Canal de vente innovant

Si l’innovation technologique est au cœur de Twist Bioscience, l’entreprise l’est également en ce qui concerne son canal de vente.

Traditionnellement, commander des séquences d’ADN ou d’ARN personnalisées est un processus assez lent et complexe, nécessitant du temps et des professionnels expérimentés, et il est très difficile d’estimer le coût final.

À la place, Twist propose un service en ligne avec une estimation instantanée de la faisabilité de la séquence, des devis automatisés et un suivi de commande automatisé.

Comme les scientifiques et les professionnels de santé n’apprécient guère les étapes bureaucratiques qui freinent leurs recherches, ou toute interaction avec des commerciaux, cela constitue un avantage concurrentiel majeur pour l’entreprise.

Twist dispose d’excellents outils internes que l’équipe de conception utilise pour améliorer l’efficacité du développement précoce de panneaux.

C’est pourquoi nous continuons à utiliser Twist, car nous avons vraiment apprécié la couverture constante du côté chimie, et travailler avec l’équipe de conception a été un réel plaisir. Cela compte beaucoup à mes yeux.

Mark Murakami – MD & professeur adjoint de médecine à la Harvard Medical School

L’entreprise propose également des outils en ligne pour optimiser la séquence génétique commandée, avec des fonctionnalités ergonomiques rarement disponibles dans les outils développés par le milieu académique.

La facilité d’utilisation aide également à l’onboarding de nouveaux clients, l’entreprise constatant une augmentation des dépenses des clients au fil du temps, « d’un gène à 100 $ à un projet de découverte à 250 000 $ ».

Pour les volumes de commande plus importants, il est également possible d’intégrer l’API de l’entreprise pour l’intégration des achats, le blanchiment sécurisé des adresses IP et les prévisions budgétaires.

Biotechnologie verte

Grâce au volume beaucoup plus réduit de composés chimiques utilisés sur ses puces en silicium, comparé aux méthodes traditionnelles, la synthèse d’ADN de Twist est également beaucoup plus écologique.

Par exemple, les oligopanels NGS de l’entreprise émettent près de 3 000 fois moins de CO₂ que les méthodes plus anciennes.

Il en va de même pour la capacité d’écriture d’ADN en SynBio, qui est étonnamment polluante avec l’approche conventionnelle, équivalente à 59 miles parcourues en voiture pour produire un gène, contre 0,092 mile avec Twist Bioscience.

Alors que l’industrie passe d’une demande à faible volume, centrée sur la R&D, à une consommation beaucoup plus massive pour le diagnostic, la thérapie et la surveillance environnementale, les émissions de carbone et la pollution associées deviendront une préoccupation croissante.

Cela pourrait influencer le choix du partenaire de fabrication lors de la sélection d’une solution de synthèse d’ADN, notamment en ce qui concerne l’impact sur le profil ESG d’une entreprise.

Glissez pour faire défiler →

Métrique Synthèse 96 puits traditionnelle Synthèse sur puce en silicium Twist Notes / Source
Gènes par exécution ~1 ~9 600 Aperçu technologique de l’entreprise. :contentReference[oaicite:23]{index=23}
Oligos par puce ~96 >1 000 000 Blog/Pages techniques de l’entreprise. :contentReference[oaicite:24]{index=24}
Utilisation de réactifs par gène Base ≈‑99,8 % Rapport ESG / notes de durabilité. :contentReference[oaicite:25]{index=25}
Panel NGS CO₂ vs traditionnel Supérieur Jusqu’à ~3 000 × plus bas Diapositives investisseurs (profil environnemental). :contentReference[oaicite:26]{index=26}

Conclusion

L’impression à la demande de séquences d’ADN par milliers à faible coût révolutionne les possibilités de la biotechnologie.

Par exemple, la détection du cancer pourrait bientôt ne nécessiter qu’un prélèvement sanguin, au lieu de méthodes de dépistage coûteuses, désagréables et souvent peu fiables comme les scanners et les biopsies.

De la même façon, la capacité d’écrire des génomes entiers de séquences génétiques change radicalement le potentiel d’ingénierie génétique des plantes, des animaux, voire, un jour, des humains, surtout lorsqu’elle est combinée à des méthodes d’ingénierie génétique comme CRISPR pour insérer les séquences artificielles dans des organismes vivants.

Elle pourrait même devenir un moyen de stocker des données pour la postérité.

Cela fait de Twist Bioscience un fournisseur potentiel clé pour la plupart des entreprises pharmaceutiques mondiales, qui compteront sur des sociétés comme Twist pour leur fournir une abondance de séquences d’ADN et d’ARN synthétiques bon marché et fiables.

Dernières actualités et développements de l’action Twist Bioscience (TWST)

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Jonathan est un ancien chercheur en biochimie qui a travaillé dans l'analyse génétique et les essais cliniques. Il est maintenant un analyste boursier et écrivain financier avec un focus sur l'innovation, les cycles de marché et la géopolitique dans sa publication The Eurasian Century.