L’ADN est exploité pour la première fois à des fins forensiques dans l’affaire Colin Pitchfork. En 1987, l’auteur du double meurtre a pu être confondu sur la base de traces de sperme retrouvées sur ses victimes. Depuis, les analyses ADN n’ont eu de cesse de se perfectionner et ont prouvé leur efficacité pour identifier les personnes. Si bien qu’aujourd’hui l’ADN est considéré aux yeux du grand public et des scientifiques comme une trace incontournable des affaires criminelles. Mais derrière l’analyse de la reine des traces se cachent certaines limitations qui ont encouragé le développement d’une nouvelle démarche : le génotypage protéomique.
L’analyse ADN et ses limites
Dans la pratique actuelle, les laboratoires de la police scientifique se focalisent principalement sur l’analyse de marqueurs appelés Short Tandem Repeats (STRs). Dans l’ADN, ces marqueurs correspondent à des séquences courtes de nucléotides (unités de construction de l’ADN désignées par les lettres A, C, G et T) qui se répètent plusieurs fois. Le principal avantage des STRs réside dans leur haut degré de polymorphisme. De grandes variations peuvent ainsi être observées entre les individus.
Toutefois, l’ADN détecté dans les traces biologiques n’est pas toujours exploitable. En effet, il peut être présent en trop faible quantité, ou être fortement dégradé (temps, humidité, chaleur, exposition UV…). Certaines traces peuvent également être dépourvues d’ADN nucléaire, comme c’est le cas des cheveux découverts sans racine. C’est dans ce cadre que des équipes de recherche se sont lancées le défis de trouver une alternative à l’analyse ADN traditionnelle.
Nouvelles cibles : les protéines
Les protéines sont des molécules omniprésentes dans le corps humain et assurent divers rôles biologiques essentiels à son fonctionnement. La protéomique est définie comme la discipline qui étudie l’ensemble des protéines (protéome) exprimées dans un organisme, un organe, un tissus, une cellule ou un organite (structure assurant une fonction déterminée à l’intérieur d’une cellule) à un moment donné et dans des conditions données.
La protéomique est déjà largement employée dans le domaine médical, et permet notamment le diagnostic et le suivi des maladies. Ces dernières années, cette discipline a suscité l’intérêt des chercheurs en science forensique. En effet, cette approche permettrait d’obtenir des informations génétiques à partir de certaines traces biologiques riches en protéines, difficilement obtenables via les techniques traditionnelles.
Principe du génotypage protéomique
En parallèle des STRs, d’autres variations peuvent être relevées dans l’ADN pour différencier les individus entre eux. Les Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) font partie de ces variations. Elles sont très fréquentes et correspondent au changement d’un seul nucléotide à une position donnée dans l’ADN. Plus de 3,5 millions de positions ont déjà pu être identifiées dans le génome humain.
Certains de ces SNPs n’ont pas d’incidence sur les acides aminés qu’ils codent. D’autres ont en revanche un impact direct sur les séquences d’acides aminés (peptides) qui composent les protéines. Par conséquent, la détection de variations au sein des protéines permet de remonter aux SNPs qui en sont à l’origine. Par extension, l’individu à l’origine de la trace analysée pourra être identifié (Figure 1).
Comment ça fonctionne concrètement ?
La Figure 2 présente la procédure mise en place pour le génotypage protéomique.
Elle débute par la préparation des échantillons/traces biologiques prélevées. Les protéines présentes sont extraites avant d’être découpées en constituants peptidiques plus petits.
Ces peptides sont ensuite analysés par LC-MS (chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse). Les différents peptides présents apparaissent sur les spectres de masse générés.
Leur identification est ensuite réalisée à l’aide de logiciels spécialisés et des bases de données. À ce stade, les peptides variants, et trahissant donc la présence d’un SNP, peuvent être détectés en se référant à un génotype basé sur l’ADN.
Finalement, l’ensemble des informations obtenues sont utilisées pour calculer une probabilité de coïncidence fortuite. C’est-à-dire la probabilité qu’une autre personne possède exactement la même combinaison de variants. À l’instar de l’analyse par STRs, plus le nombre de variants considérés est important et plus l’identification qui en découle est solide.
Application aux traces forensiques
Le génotypage protéomique semble parfaitement adapté au domaine forensique étant donné la présence abondante des protéines dans les traces biologiques prélevées sur les scènes de crime. Trois types de traces sur lesquelles cette approche pourrait s’appliquer, ont d’ores et déjà été identifiés : les cheveux, les os et les traces papillaires.
Les cheveux humains
Depuis 2016, les cheveux ont été la trace privilégiée des études. Même s’ils sont très fréquemment retrouvés sur les lieux d’investigation (aisément perdus, transférés), leur exploitation demeure limitée. Pour l’obtention d’un profil ADN, il est nécessaire que le
cheveux ait conservé sa racine. Or, la plupart des cheveux prélevéssur une scène de crime en sont dépourvus. Dans ce cas-là, l’ADN mitochondrial (ADNmt) peut toujours être analysé, mais celui-ci ne permet pas de distinguer les personnes provenant d’une même lignée maternelle.
La fibre capillaire est principalement composée de protéines comme la kératine. Cette richesse en protéines s’avère adéquate pour l’application de l’approche protéomique. Les différentes études menées ont cherché à optimiser et renforcer la méthodologie appliquée aux analyses pour améliorer les résultats obtenus et leur pouvoir discriminant. De nettes avancées ont été réalisées en quelques années. Les chercheurs ont réussi à obtenir des résultats très impressionnants avec seulement quelques centimètres de cheveux, tout en multipliant le nombre de peptides variants recherchés.
Les os
Les protéines composants les os sont robustes et chimiquement stables dans le temps. Le protéome des os apparaît donc comme une source potentielle d’informations biomoléculaires précieuse dans le contexte forensique et archéologique.
Les variants peptidiques des os ont à l’heure actuelle été très peu étudiés en comparaison des cheveux. Toutefois, les résultats des premières études montrent un certain potentiel pour l’identification de restes squelettiques. Dans le cadre médico-légal, des équipes de recherches se sont intéressées à l’évolution du protéome des os dans le temps. Par ce biais, les scientifiques espèrent être capables d’estimer des intervalles post-mortem et l’âge de la personne décédée.
Les traces papillaires
L’identification des personnes à partir des traces papillaires repose principalement sur l’analyse puis la comparaison des caractéristiques du dessin papillaire avec une référence (trace ou empreinte). Une recherche ADN peut également être réalisée sur ces traces. Cependant, il est généralement présent en très faible quantité, souvent dégradé et parfois mélangé avec l’ADN d’autres individus.
Les protéines font partie des molécules majoritairement présentes dans le mélange complexe qui constitue les traces papillaires. Elles offrent donc une opportunité intéressante pour explorer l’approche protéomique. Des études ont déjà montré l’efficacité de cette approche pour la détection de fluides biologiques étrangers (sang, sécrétions vaginales) au sein des traces papillaires. Elle a aussi été testée pour déterminer l’âge des traces. Pour cela, des chercheurs se sont focalisés sur l’évolution de la quantité de certaines protéines dans le temps. D’autres équipes de scientifiques ont cherché à déterminer le sexe et l’âge de l’individu à l’origine de la trace.
Ces divers succès ont ouvert la voie à des études visant à déterminer si le génotypage protéomique pouvait être utilisé pour lier directement une trace papillaire à un individu. Des études récentes ont même décidé de mettre en place des protocoles permettant l’extraction de l’ADN nucléaire et des protéines contenus dans une même trace. Il sera ainsi possible d’obtenir simultanément des informations génomiques et protéomiques.
Conclusion et perspectives
L’analyse de l’ADN par l’intermédiaire des STRs est une pratique largement répandue en science forensique. Cependant, comme beaucoup de techniques, elle fait face à plusieurs limitations. Des équipes de recherche se sont donc lancé le défi de développer et tester de nouvelles techniques pour permettre aux investigateurs d’exploiter de fond en comble les traces biologiques prélevées. C’est dans cette optique que le génotypage protéomique a été testé. Les études sur le sujet n’en sont encore qu’à leurs débuts. Néanmoins, elles ont déjà permis d’obtenir des résultats très prometteurs, en particulier avec l’analyse des cheveux humains. Les méthodes qui sont proposées doivent à présent être validées (tests sur des cas réels, interprétation des résultats) et standardisées entre les laboratoires avant de pouvoir être appliquées en routine.
Au vu des avancées déjà faites dans le domaine, il ne sera pas surprenant de voir le génotypage protéomique être déployé en pratique d’ici quelques années. Cette approche sera particulièrement bénéfique dans le traitement des cold cases. Elle permettra d’ouvrir de nouveaux horizons pour l’analyse de certaines traces restées muettes.
