L’identification des espèces de mouches nécrophages grâce à l’intelligence artificielle

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Grâce à l’analyse des insectes découverts sur les cadavres, l’entomologie forensique peut contribuer à la résolution d’enquêtes criminelles en aidant notamment à estimer les intervalles post mortem. Cependant, les entomologistes se retrouvent confrontés à de nombreuses difficultés pour mener à bien leurs expertises.

La colonisation des corps morts

Les coléoptères et les mouches nécrophages jouent un rôle essentiel dans le processus de décomposition des corps. Les mouches colonisent très rapidement les restes tandis que les coléoptères interviennent souvent plus tardivement. La considération de ces deux types d’insectes est de ce fait indispensable pour estimer avec précision le délai post mortem et comprendre la dynamique de la décomposition.

Les mouches de la famille des Calliphoridae (communément appelées mouches bleues et vertes) sont capables de détecter un cadavre en quelques minutes et dans un périmètre de 2 km. Dès leur découverte, les mouches pondent leurs œufs sur le cadavre. Par la suite, celui-ci sert de garde-manger aux larves après éclosion. Une fois que les larves ont suffisamment accumulé d’énergie, elles quittent le corps et se mettent à l’abri pour se transformer en pupes. Cette forme intermédiaire permet la métamorphose des insectes en leur forme adulte finale adulte. Dès leur émergence, les mouches adultes laissent derrière elles les enveloppes vides de leur pupe, et le cycle recommence. La Figure 1 ci-dessous illustre les étapes du cycle de vie d’une mouche.

Figure 1 – Illustration du cycle de vie d’une mouche nécrophage.

La datation de la mort en fonction des espèces de mouches

Des informations pertinentes peuvent être obtenues des différentes étapes de vie de ces insectes pour estimer le délai post mortem. Cependant, il est primordial de pouvoir identifier les espèces en présence. En effet, en fonction de leur espèce, les mouches vont coloniser le corps à différents moments. Leurs larves vont également se développer à des rythmes différents. Or, avant leur métamorphose en insecte adulte, les espèces présentent toutes un aspect similaire ce qui rend difficile leur identification par simple observation. Dans ce cas-là, l’une des manières de procéder consiste à prélever des œufs ou des larves,  puis à les élever en laboratoire jusqu’à leur âge adulte. L’autre manière repose sur l’analyse ADN des insectes. Toutefois, cette dernière reste une méthode délicate. L’ADN est souvent dégradé à cause de son exposition à des conditions environnementales défavorables.

L’identification des espèces de mouches grâce à leur pupe et à l’IA

Une équipe de recherche étasunienne s’est intéressée aux pupes vides laissées par les mouches après leur métamorphose (article complet disponible ici). Les pupes ont été analysées par spectrométrie de masse (détection et identification des molécules grâce à leur masse). Par rapport à d’autres techniques d’analyse, celle-ci a permis de détecter des composés chimiques supplémentaires. Grâce aux résultats obtenus, les scientifiques ont été capables d’attribuer à chaque espèce étudiée une empreinte chimique spécifique. Les chercheurs ont ensuite eu recours à de l’intelligence artificielle pour analyser ces données. Il s’agit plus précisément de machine learning (Figure 2).

Figure 2 – Principe du machine learning mis en place pour identifier les espèces de mouches à partir de l’empreinte chimique spécifique issue de leur pupe.

Concrètement, des algorithmes ont été utilisés pour analyser un premier jeu de données contrôlées. En l’occurrence, celui-ci était composé de plusieurs empreintes chimiques provenant de 6 espèces de mouches connues. Grâce à cela, un modèle d’identification initial a pu être créé. Les algorithmes sont ensuite basés sur ce modèle pour proposer des identification à partir de nouvelles données. Ils ont été capables d’identifier avec succès l’ensemble des 19 nouvelles empreintes chimiques issues de prélèvements inconnus cette fois-ci.

Dans le futur, les chercheurs ont pour objectif l’augmentation de leur base de données d’empreintes. Le but étant d’avoir une meilleure représentation des différentes espèces de mouches existantes et, de ce fait, rendre l’approche plus fonctionnelle. De plus, ils envisagent d’étudier l’évolution des empreintes chimiques dans le temps. Ainsi, ils pourraient être capables d’identifier les espèces de mouches peu importe l’âge des pupes. Finalement, l’outil développé pourrait permettre une estimation de l’intervalle post mortem même longtemps après la survenance du décès.

Autres informations extraites des pupes et d’intérêt médico-légale

En plus de la détermination de l’heure du décès, la présence ou l’absence de pupes particulières peut indiquer si un corps a été ou non déplacé. Par exemple, dans le cas où des pupes vides sont découvertes à des endroits éloignés du corps. Ou encore, dans le cas où seules des traces laissées par des mouches intervenant tardivement sur le corps sont observées (déplacement du corps après un stade avancé de décomposition). Mais la recherche et le ciblage des pupes pertinentes n’est pas toujours évidente. Certaines pupes peuvent être complètement étrangères à la scène de crime. Elles peuvent, par exemple, provenir de mouches ayant colonisé le corps d’un animal mort ou les restes de nourriture situés à proximité. Il est alors nécessaire de se focaliser uniquement sur la faune active présente sur le corps de la personne.

À partir des pupes vides, il est également possible d’obtenir des informations sur la cause de la mort. Des substances toxiques (e.g., médicaments, poisons) ingérées par la personne décédée peuvent être détectées longtemps après la dégradation des échantillons de tissus humains (entomotoxicologie). Ces substances peuvent également influencer le développement des insectes et donc impacter les estimations pour l’heure de la mort.

Conclusion

Malgré son utilité médico-légale reconnue, l’entomologie forensique doit faire face à de nombreux défis pour pouvoir fournir des informations fiables et juridiquement recevables. L’identification des espèces d’insectes nécrophages, et plus particulièrement des mouches, est une étape primordiale pour l’estimation du délai post mortem. L’utilisation d’outils IA combinée aux analyses chimiques par spectrométrie de masse a été récemment proposée. Cette méthode a pour objectif l’identification rapide des espèces de mouches sur la base de pupes vides. Même si cette dernière semble prometteuse au vu des premiers résultats, elle n’en est qu’à ses balbutiements. Entre autres, il est nécessaire pour les chercheurs d’enrichir leur base de données pour augmenter le nombre d’espèces de mouches nécrophages capables d’être identifiées.

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