La spectroscopie FTIR pour l’analyse des sols

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A hand of scientists arrange vials of samples in order before analysis with Fourier Transform Infrared Spectroscopy FTIR Instrument. Samples are analyzed to identify the chemical identity.

Dans l’esprit collectif, une scène de crime est associée à la recherche et la collecte de traces ADN, de doigt ou encore de sang. Mais il existe des traces qui demeurent plus discrètes aux yeux du grand public : les traces de terre en font partie. Néanmoins, cette trace possède un potentiel informationnel considérable. Dans le roman « Une étude en rouge » (titre anglais original : « A Study in Scarlet ») publié en 1887, Arthur Conan Doyle dote son célèbre détective de connaissances inouïes sur les sols. En observant simplement des traces de terre, il est capable de déterminer leur localisation géographique.

« [Sherlock Holmes] dit au premier coup d’œil les différentes espèces de sol ; après certaines promenades [il] a montré des taches sur son pantalon et m’a dit, en raison de leur couleur et de leur consistance, de quelle partie de Londres elles provenaient. »

À l’instar de Sherlock Holmes, les experts en police scientifique sont également capables de faire parler les traces de terres. Mais contrairement à la fiction, la réalité nécessite un peu plus de moyens qu’un simple coup d’œil.

La géologie au service de la forensique

Le sol correspond à la partie la plus superficielle de la Terre. Il est composé d’un mélange complexe de matières organiques (débris végétaux, graines, pollens, micro-organismes…) et de matériaux inorganiques (sables, argiles, métaux). Les activités humaines ont également un impact non négligeable sur sa composition (agriculture, exploitation minière, activités industrielles diverses…). D’un lieu géographique à un autre, de grandes variations peuvent ainsi être observées.

En science forensique, l’analyse des sols repose sur le postulat suivant : chaque sol possède une composition chimique et minéralogique propre.  Ainsi, il est techniquement possible d’établir un lien entre une trace de terre retrouvée dans le véhicule ou les effets personnels d’un suspect ou d’une victime, à un lieu spécifique.

Pour analyser ces traces, plusieurs techniques peuvent être appliquées. Dans ce cas, la combinaison d’analyses microscopiques et d’analyses spectroscopiques permet d’augmenter le pouvoir discriminant de ce type de traces.

L’affaire du tueur de la Somme

Des traces de terre ont été retrouvées et ont pu être exploitées dans plusieurs affaires criminelles célèbres. Des informations pertinentes en ont été extraites et ont pu aider à résoudre les enquêtes. Ce fut notamment le cas dans l’affaire du tueur de la Somme. Affaire dans laquelle Jean-Paul Leconte a été condamné à perpétuité en 2005 pour les meurtres de Patricia Leclercq et Christelle Dubuisson.

Au cours de l’enquête, l’homme a été soupçonné pour le vol d’une fourgonnette retrouvée sur le lieu du dernier meurtre. Le véhicule était initialement stationné dans la cour d’une entreprise située dans le Pas-de-Calais. Pour s’y rendre, Jean-Paul Leconte a utilisé sa mobylette. Des minéraux singuliers ont été découverts sur les pneus de celle-ci. En l’occurrence, ces minéraux composaient le gravillonnage de la cour où était initialement garé le véhicule volé. Ces grains ont permis de prouver que M. Leconte s’était bien rendu sur les lieux avec sa mobylette, contrairement à ce qu’il prétendait.

Le potentiel de la spectroscopie FTIR

La spectroscopie InfraRouge à Transformée de Fourier (Fourier Transform InfraRed) est une technique déjà largement utilisée pour l’analyse de stupéfiants, de peintures et de fibres. Cette technique est reconnue pour sa rapidité, sa sensibilité et son caractère non destructif. Elle ne nécessite que peu, voire aucune préparation des échantillons. De ce fait, elle a été identifiée comme ayant un gros potentiel pour l’analyse des sols. En combinaison avec d’autres techniques d’analyse déjà utilisées, elle offrirait une manière supplémentaire d’exploiter ce type de traces.

Depuis plus d’une dizaine d’années, cette nouvelle technique a fait l’objet d’études dans le domaine forensique. Fin 2025, une revue de la littérature a été publiée sur le sujet et fait état des conclusions obtenues par différentes équipes de recherche.

La récolte et le traitement des échantillons de sol

Les études menées se sont intéressées à divers types de terrains à travers le monde. Les chercheurs ont réalisé des prélèvements sur des sols sableux, subtropicaux, provenant de zones boisées, de parterres de fleurs, parcs urbains, bords de rivière et de lac… Une grande disparité a pu être constatée entre les méthodes d’échantillonnage mises en place. Des choix différents ont été faits concernant la taille de la zone ciblée, le nombre d’échantillons prélevés dans cette zone, la profondeur à laquelle les prélèvements ont été réalisés (en surface ou jusqu’à plusieurs centimètres de profondeur) et leur mode de collecte (outils, contenants).

Avant de procéder à leur analyse, les échantillons doivent subir une courte phase préparatoire. Un consensus existe entre les études et concerne le séchage préalable des échantillons (à l’air libre, au four). Cette étape s’avère indispensable car la présence d’eau peut influencer les résultats obtenus. Pour finir, les échantillons sont tamisés et homogénéisés.

L’analyse des échantillons par spectroscopie FTIR

La spectroscopie FTIR est une technique analytique permettant de caractériser la composition chimique des matériaux en mesurant l’absorption de la lumière infrarouge par les molécules. Chaque liaison chimique absorbe l’énergie à des longueurs d’onde spécifiques, générant ainsi un spectre unique. La Figure 1 illustre un exemple de spectre FTIR.

Les spectres résultant des échantillons indiciaires et de référence sont analysés à l’aide d’outils statistiques. Ces outils permettent de mettre en évidence des variations ne pouvant pas être détectées par une simple inspection et comparaison visuelle.

Figure 1 – Illustration d’un spectre FTIR. Chaque pic observé correspond à un composé chimique particulier.

Conclusion et perspectives

La spectroscopie FTIR permet de générer rapidement l’« empreinte spectrale » d’un échantillon de terre. Avec cette technique, il est possible de différencier des sols issus d’environnements variés sur la base de ces spectres. En science forensique, son application offrirait une nouvelle manière d’étudier les traces de terre pour, entre autres, relier un suspect à une scène de crime.

À l’issue des travaux de recherche menés avec cette technique, des taux de discrimination très élevés ont pu être obtenus. Ainsi, la spectroscopie FTIR apparaît comme une méthode prometteuse pour renforcer l’arsenal scientifique dans l’expertise des sols. Toutefois, il n’existe pas encore de méthodologie consensuelle. Pour une application dans un contexte judiciaire, il est nécessaire de standardiser les protocoles d’échantillonnage et de traitement des données. Le but étant de garantir la robustesse et l’objectivité des résultats.

Après validation de la méthode, les laboratoires de police scientifique déjà équipés pour l’analyse d’autres traces, pourront aisément introduire cette nouvelle technique dans leur pratique future.

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