L'odeur de la mort
Peu de gens discuteraient l'affirmation que rien ne sent aussi mauvais qu'un corps en décomposition. En effet, au cours du processus de décomposition humaine, des douzaines de gaz différents sont libérés et huit d'entre eux sont les principaux responsables de l'horrible puanteur que l'on appelle souvent "l'odeur de la mort". Les principales odeurs que les gens associent à un corps en décomposition sont celles du poisson en décomposition, des excréments, de la naphtaline, des œufs pourris, du chou pourri et de l'ail.
Principaux gaz à l'origine de l'odeur de mort
Les huit gaz mentionnés ci-dessous sont à l'origine des six odeurs caractéristiques associées à un corps en décomposition. Ces gaz sont les suivants :
- Cadavérine
- Putrescine
- Skatole
- Indole
- Sulfure d'hydrogène
- Méthanethiol
- Disulfure de diméthyle
- Trisulfure de diméthyle
La cadavérine est l'un des deux gaz les plus importants associés au processus de décomposition humaine et une quantité significative de cadavérine peut être toxique. Bien qu'elle soit le plus souvent associée à la putréfaction des cadavres animaux, la cadavérine est également présente en très petites quantités chez les animaux vivants, y compris chez l'homme. De petites quantités sont présentes dans l'urine et le sperme humains. La cadavérine a une odeur de poisson pourri.
La putrescine est le deuxième des deux gaz les plus courants associés à la décomposition humaine et une exposition importante peut être toxique. En plus d'être associée aux animaux en décomposition, la putrescine peut également être associée à des animaux vivants, en petites quantités. Par exemple, la putrescine se trouve en petites quantités dans le sperme humain et peut être associée à l'odeur de la mauvaise haleine. La putrescine a également une odeur de poisson pourri.
Le skatole est détectable au cours du processus de décomposition humaine, car la décomposition des restes entraîne la libération des déchets contenus dans le système digestif, ce qui inclut la libération des matières fécales. Le skatole a donc l'odeur des matières fécales.
L'indole est largement répandu dans l'environnement. Le gaz indole est créé par des processus bactériens. Au cours du processus de décomposition humaine, les bactéries inondent le corps, leurs principaux dépôts étant dans les intestins et le pancréas. Des milliards de bactéries inondent le corps, entraînant la création d'une quantité considérable de gaz indole. L'indole a une odeur de naphtaline.
Le sulfure d'hydrogène est un gaz inflammable, potentiellement explosif et toxique. Il est produit lorsque la matière organique se décompose en l'absence d'oxygène, ce qui est le cas dans le processus de décomposition humaine. Ce gaz est également couramment présent dans les marécages et les égouts. Le sulfure d'hydrogène a une odeur d'œuf pourri.
Le méthanethiol est un gaz incolore mais malodorant dérivé du cerveau et du sang des humains et autres animaux. Le méthanethiol est présent dans le cerveau et le sang des êtres humains vivants et est libéré du corps au cours du processus de décomposition humaine. Le méthanethiol a une odeur de chou pourri.
Le disulfure de diméthyle est un gaz nauséabond provenant de nombreuses sources, notamment des bactéries, des champignons, des plantes et des animaux. Cette odeur vous est peut-être familière, car la viande en décomposition dégage ce gaz. C'est l'odeur associée au disulfure de diméthyle qui a tendance à attirer les mouches vers un corps en décomposition. Le disulfure de diméthyle a une odeur d'ail fétide.
Le trisulfure de diméthyle est généralement émis par les oignons, les poireaux, les brocolis et les choux. Il est également détectable sur les restes humains en décomposition. Le trisulfure de diméthyle a une odeur d'ail fétide.
Les dangers d'un corps humain en décomposition
Outre les agents pathogènes dangereux que l'on peut trouver dans le sang, les fluides corporels et les autres matières biologiques associées à un corps humain en décomposition, les gaz émis par les dépouilles peuvent présenter au moins une certaine menace pour la santé des personnes vivantes. C'est pourquoi, lorsqu'une personne se trouve à proximité directe d'un corps humain en décomposition, il est essentiel de prendre les mesures de sécurité appropriées. Cela inclut le port d'un équipement de protection individuelle approprié comprenant des lunettes, des gants, une blouse, un tablier ou un uniforme, un respirateur et un masque.
Les étapes de la décomposition humaine
On considère généralement qu'il y a cinq étapes associées au processus de décomposition humaine. Ces cinq stades sont les suivants
État frais
Putréfaction (ballonnement)
Pourriture active
Décomposition avancée
Squelettisation.
L'état frais persiste pendant les deux premiers jours suivant la mort d'un être humain. Après le deuxième jour, la phase de putréfaction commence (pas vraiment, la putréfaction commence au moment de la mort, mais l'odeur du vivant persiste et couvre celle de la mort). C'est au cours de cette deuxième phase que l'odeur nauséabonde de la décomposition commence à se faire sentir. L'odeur de la mort persistera, au moins dans une certaine mesure, jusqu'à l'état de squelettisation. Lorsqu'un cadavre atteint l'état de squelettisation, pratiquement tout ce qui est capable de se décomposer s'est décomposé. Il ne reste donc pratiquement plus rien en termes de gaz à dégager des restes humains en décomposition.
Comprendre les spécificités du processus de décomposition humaine est essentiel lorsqu'il s'agit de déterminer la cause et même l'heure du décès. C'est également essentiel en ce qui concerne le processus utilisé pour nettoyer une scène de décès ou pour entreprendre l'assainissement des risques biologiques.
État des lieux et orientations futures de la recherche
Résumé
La décomposition d'un corps est indissociable de la libération de plusieurs types d'odeurs. Ce phénomène est utilisé depuis des décennies dans la formation des chiens renifleurs. Le profil olfactif associé à la décomposition se compose d'une série de composés organiques volatils (COV), dont la composition chimique varie en fonction du temps, de la température, des conditions environnementales et du type de micro-organismes et d'insectes colonisant la carcasse. Les mercaptans sont responsables de la mauvaise odeur associée aux cadavres ; cependant, il n'existe pas de recommandations unifiées pour la réalisation d'analyses médico-légales basées sur l'odeur détectable de cadavres révélés et les recherches antérieures sur les COV donnent des résultats divergents. L'objectif de cette étude est de systématiser les connaissances actuelles sur le type de composés organiques volatils liés au processus de décomposition, en fonction de quelques variables. Ces connaissances permettront d'améliorer les méthodes de détection et d'analyse des COV à utiliser dans les diagnostics médico-légaux modernes et d'améliorer les méthodes de dressage des chiens pour les applications médico-légales.
1. Introduction
La mort est un processus à multiples facettes, dans lequel chaque cellule et chaque tissu a son propre taux métabolique et son propre temps d'arrêt. L'arrêt des fonctions de cellules spécifiques est une caractéristique de la mort, définie par le processus de mort. D'autre part, certaines cellules continuent à présenter des signes vitaux, par exemple le mouvement ou la capacité d'être cultivées, pendant des minutes, des heures, voire des jours après la mort somatique. Par conséquent, si la mort des cellules d'un système particulier ne se produit pas simultanément, les changements post mortem et la libération des composés organiques volatils qui contribuent à l'odeur de mort fluctueront en termes de temps, d'intensité et de profil. Les preuves scientifiques confirment sans aucun doute que l'arrêt cardiaque irréversible et l'arrêt des fonctions métaboliques cellulaires qui s'ensuit constituent le début des changements de la décomposition. Les processus qui suivent l'arrêt des fonctions vitales déterminent le profil des composés volatils libérés qui peuvent être analysés. Cependant, des facteurs environnementaux, individuels et de nombreux autres facteurs influencent également le profil des COV. La combinaison de chaque caractéristique et l'interaction entre chaque facteur rendent l'étude des profils volatils extraordinairement complexe et difficile. Il existe peu d'articles sur le profil des COV libérés pendant la décomposition du corps. De plus, la cadavérine et la putrescine sont principalement responsables de l'odeur distincte de la mort, mais ce ne sont pas des composés organiques volatils.
Cependant, le développement de la médecine légale a rendu nécessaire la recherche de nouvelles méthodes pour déterminer le plus précisément possible l'intervalle post-mortem, la cause du décès et ses circonstances. C'est pourquoi l'analyse des composés organiques volatils, qui constituent sans aucun doute les caractéristiques globales du corps après la mort, peut fournir de nouvelles informations pour compléter les données obtenues par l'autopsie standard.
L'objectif de cette revue est une analyse systématique et critique de l'état actuel des connaissances sur le profil des COV émis par le matériel en décomposition. En raison de l'hétérogénéité des décès et des différences évidentes dans les profils de COV détectés, les facteurs influençant les types de composés volatils détectables ont été systématisés. Des recherches récentes suggèrent que les colonies bactériennes et les insectes habitant les cadavres en décomposition peuvent également influencer de manière significative le type de COV détectés, comme le résume l'étude. Une attention particulière a été accordée aux aspects pratiques de la connaissance des composés volatils, par le biais d'une analyse approfondie du rôle des chiens et d'autres animaux dont l'odorat exceptionnel et la capacité à détecter les COV sont utilisés en médecine légale, et les dernières recherches sur les détecteurs de COV portables et les méthodes d'analyse à des fins de recherche et de diagnostic ont été résumées.
2. Changements biochimiques post mortem
Le débat sur les processus post mortem a pris une tournure plus globale avec l'introduction du terme "taphonomie" dans les années 1940. La taphonomie médico-légale englobe divers domaines tels que la médecine légale, l'archéologie et la paléobiologie. Elle peut donc être considérée comme l'étude interdisciplinaire des altérations physiologiques qui se produisent dans un organisme après la mort. Pour améliorer la compréhension des phénomènes associés à la décomposition humaine et aux modifications corporelles post mortem, le concept d'intervalle post mortem (IPM) est primordial. Tout au long de l'histoire, de nombreuses techniques ont été utilisées pour évaluer l'intervalle post-mortem. L'une des premières méthodes, qui remonte aux troisième et quatrième siècles avant J.-C., consistait à déterminer le moment de la mort en analysant le rythme des changements morphologiques. Par la suite, l'examen de la dégradation de l'ADN et des niveaux de potassium dans l'humeur vitrée a été utilisé pour estimer la PMI, bien qu'aujourd'hui leur utilité soit limitée aux premiers stades de la décomposition. La pertinence potentielle de la séquence chronologique et de la progression de la colonisation des insectes sur les restes humains en décomposition a également été étudiée. Néanmoins, le schéma de colonisation des insectes nécrophages est soumis aux variations météorologiques et environnementales. De nos jours, les techniques avancées de calcul du PMI sont associées à une plus grande précision dans la détermination de l'heure du décès. Les données actuelles indiquent que l'estimation de la PMI basée sur l'analyse de la matrice du sol des fluides libérés, les méthodes de biologie moléculaire, l'analyse de l'ARN, la nanomécanique des tissus et la valeur des degrés-jours accumulés a le potentiel de fournir le reflet le plus précis des altérations corporelles post-mortem, englobant à la fois les stades précoces et avancés de la décomposition.
La décomposition fait partie intégrante de la taphonomie médico-légale et commence en moyenne 4 minutes après le décès, jusqu'à ce que le squelette se forme. Tout au long de ce processus, le cadavre subit de nombreux changements chimiques et physiques influencés par des facteurs biotiques et abiotiques, ce qui entraîne des modifications de l'apparence corporelle et l'émission d'odeurs. Toutes ces transformations reflètent le processus de retour "de la poussière à la poussière", dans lequel les macromolécules du corps, y compris les protéines, les glucides, les sucres, le collagène et les lipides, sont décomposées en molécules plus simples et en gaz. La répartition en pourcentage des macromolécules corporelles est spécifique à chaque individu et subordonnée à des facteurs génétiques, ce qui entraîne une variation des substances volatiles cadavériques libérées par les dépouilles. Une catégorisation simplifiée du processus de décomposition comprend cinq stades : frais, gonflé, actif, avancé et sec. Cependant, il n'existe pas de classification standardisée des stades de décomposition en raison des différences de situation géographique, des conditions météorologiques, de l'activité des charognards et d'autres facteurs affectant le rythme et les caractéristiques de la décomposition.
Le premier stade de décomposition précoce est appelé "frais". Les cellules humaines vivantes sont immédiatement empoisonnées par les quantités croissantes de dioxyde de carbone dans le sang et les déchets accumulés en raison de la privation d'oxygène. Cette phase se caractérise par la dégradation progressive des tissus mous et la digestion enzymatique des cellules, un processus appelé autolyse. Les changements post-mortem chronologiquement précoces peuvent témoigner de cette phase. L'un de ces changements est l'apparition de la pâleur cadavérique. Cet effet le plus rapide est causé par l'arrêt de la circulation sanguine dans les capillaires cutanés, qui survient généralement dans les 20 minutes suivant la mort. Par la suite, le refroidissement du corps à la température ambiante, défini comme algor mortis, se poursuit. Compte tenu de l'opacité de la cornée, l'absence de changements oculaires indique que la mort est survenue dans les deux heures précédentes. La décantation du sang immobile dans les parties les plus basses du corps sous l'effet de la force gravitationnelle, qui se traduit par une décoloration visible de la peau, est décrite comme la lividité cadavérique (livor mortis). La rigidité cadavérique, dernier indicateur clé perceptible de la mort, est due à l'épuisement de l'ATP et à l'accumulation d'acide lactique dans les cellules musculaires, ce qui entraîne une connexion rigide entre la myosine et l'actine. Au-delà de cette phase "fraîche" qui dure environ un à trois jours, il n'y a pas d'autres caractéristiques distinctives.Le corps ne présente pas de coloration particulière, l'odeur est subtilement perceptible et les insectes ne sont pas actifs, seules les mouches à viande et les guêpes étant détectables dans les minutes qui suivent la mort.
L'autolyse est précédée d'une putréfaction - le stade du "ballonnement" dure de trois à sept et dix jours après la mort. Après l'acidification cellulaire, les composants riches en nutriments sont libérés par les cellules et forment le milieu de vie des communautés microbiennes. La fermentation bactérienne anaérobie est associée à la décomposition des tissus mous en gaz (sulfure d'hydrogène, dioxyde de carbone, méthane, ammoniac, dioxyde de soufre et hydrogène), en liquides (acides organiques, par exemple) et en molécules simples, ce qui suggère le début de la phase de "ballonnement". Parmi les signes visibles du stade suivant, on peut distinguer : ballonnement, décoloration de la sulfhémoglobine (le H2S gazeux se combine avec le fer), marbrures, glissement de la peau, développement de larves de mouches et augmentation de la température. Enfin, l'odeur forte devient perceptible. La phase de décomposition précoce s'arrête après le dégonflement du corps. Les liquides successivement alcalins issus de la putréfaction attirent de multiples organismes étroitement liés aux phases de décomposition sophistiquée et odorante.
La décomposition active commence entre sept et dix jours et dure environ jusqu'à 20 jours. Les asticots (larves de Calliphoridae), de nombreuses familles d'insectes manifestent leurs pics d'activité en poursuivant une décomposition massive des protéines et des graisses en acides aminés, skatole et indole, cadavérine, putrescine, et bien d'autres produits. En conséquence, le sol, en tant que terrain de décomposition, est rempli de liquide cadavérique s'échappant des orifices naturels et de la peau violée. En outre, divers composés volatils sont libérés pendant une dizaine de jours au cours de cette phase connue sous le nom de "putréfaction noire" (peau noire). En fonction des conditions climatiques, on peut également identifier des stades tels que la saponification (dans les environnements chauds et humides) et la momification (chaleur sèche, faible humidité) après le début de la putréfaction. Alors que les asticots se transforment en chrysalides, le stade appelé "décomposition avancée" commence à se manifester (vers le 29e jour post-mortem). La durée de ce dernier stade atteint le 51e jour de décomposition. Entre-temps, on peut s'attendre à l'extension latérale de l'île de décomposition du cadavre (CDI). Les ICD représentent la création d'un îlot de fertilité très concentré (par le carbone, les nutriments tels que le phosphore, le potassium, le calcium, le magnésium et l'azote) comme résultat du travail microbien entouré d'une accumulation florale et faunistique dans le sol sous le cadavre. Entre le troisième et le sixième mois post-mortem, une fermentation butyrique se produit, attirant les insectes qui se régalent des tissus putrides. Finalement, il ne reste que le squelette, la peau et les cheveux, la plupart des tissus mous ayant été éliminés. La "squelettisation", également appelée "séchage", clôt l'ensemble du processus de décomposition (du 52e au 207e jour post mortem). Au cours de cette phase, les éléments organiques et inorganiques des os subissent une diagenèse naturelle, ce qui implique des modifications de leurs proportions. Il est postulé que "l'augmentation de la croissance végétale autour du bord du CDI" peut être un indicateur clé de la phase "sèche". Néanmoins, il est prouvé qu'il faut des centaines d'années pour documenter la disparition complète des restes de squelettes. Un résumé des composés chimiques spécifiques à chaque stade de décomposition est présenté dans la figure 1.
3. Les composés organiques volatils en criminalistique
Les composés organiques volatils (COV) peuvent faire l'objet d'une approche individuelle. Les composés organiques volatils (COV) sont alors un mélange de gaz, de vapeurs et d’odeurs qui s’évaporent plus ou moins rapidement selon la température ambiante. Leur différenciation par l'analyse du headspace ("espace vide dans un contenant fermé") peut contribuer à confirmer les étapes de la décomposition humaine. Chaque étape, de la décomposition précoce à la décomposition avancée, a sa propre signature olfactive. Il est extrêmement difficile de définir un seuil pour les COV individuels, car les substances chimiques volatiles se chevauchent mutuellement au lieu de créer des chaînes chronologiques continues. Une autre approche consiste à classer les COV en trois phases de décomposition : précoce (0-4 ans), moyenne (5-20 ans) et tardive (20 ans et plus). En anticipant les considérations précédentes, il est crucial de reconnaître les sources potentielles de l'odeur au moment de l'autopsie. Selon Katherine C. Titus, "le corps en décomposition lui-même, les fluides/tissus biologiques, la région interne du cadavre, les microbes, les spécimens entomologiques et le sol" font partie du profil de l'odeur de mort.
Il est pratiquement impossible d'indiquer sans aucun doute la présence de certaines substances chimiques à un moment précis du processus de décomposition. Plusieurs facteurs taphonomiques contribuent de manière significative à modifier le schéma de production chimique. Le tableau supplémentaire S1 indique les composés volatils les plus fréquents et les plus étudiés sur la base des données disponibles. L'essentiel de cette section est de faire correspondre la substance odorante au temps estimé depuis la mort. En effet, les degrés-jours cumulés d'inhumation (DJCA) fournissent des mesures précises qui sont utiles pour établir un calendrier pour les composés. En fait, les BADD sont liés aux conditions environnementales (température, humidité) qui prévalent dans l'environnement de recherche. Quoi qu'il en soit, l'une des hypothèses appropriées est de rassembler et d'unifier ces données et d'autres données générales en tant qu'état actuel des connaissances, pour les enrichir ensuite de nouvelles découvertes. En ce qui concerne l'odeur de la mort, une distinction est faite entre les COV perceptibles par les humains et ceux qui ne le sont que par les charognards ou les chiens détecteurs de cadavres. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer la cible spécifique du système olfactif des chiens détecteurs de cadavres. Un grand nombre de scientifiques hésitent entre un, quelques ou tous les profils de COV comme étant responsables de l'attraction des chiens. Les biomarqueurs potentiels de la décomposition humaine comprennent les polysulfures tels que le disulfure de diméthyle et le trisulfure de diméthyle, chargés d'une forte odeur. D'autre part, les composés azotés, c'est-à-dire la putrescine (1,4- butane diamine) et la cadavérine (1,5-pentane diamine) sont considérés jusqu'à présent comme la clé de la reconnaissance olfactive des cadavres humains par les canidés (Hoffman et al., 2009). Toutefois, compte tenu des fonctionnalités de la putrescine et de la cadavérine en médecine légale et en sciences médico-légales en tant qu'aides à la formation, les caractéristiques de l'odeur sont essentielles - la cadavérine a été spécifiée par une odeur de chair putride et en décomposition et la putrescine a une odeur putride et nauséabonde. D'autres substances à l'odeur caractéristique (fécale, nauséabonde, semblable à celle du poisson), qui n'ont pas été identifiées dans la littérature explorée comme des COV spécifiques à l'homme, sont nommées indole, skatole et pyridine.
La sélection des composés chimiques volatils et leurs caractéristiques, ainsi que l'influence des facteurs individuels sur leur libération, sont résumées dans le tableau supplémentaire S1. La section "phase de décomposition" fait référence à la phase de détection. La section "PMI approximatif" indique dans quelle mesure les composés PMI étaient détectables dans les études précédentes.
4. Sources de matériel pour la recherche sur les COV
L'utilisation de cadavres humains pour l'examen des COV, en dehors des programmes de dons de corps, est non seulement un défi logistique limité par des considérations éthiques et juridiques, mais elle aboutirait également à un profil complet de l'odeur des cadavres humains. La solution à ce problème consiste à utiliser des modèles analogues humains, en particulier des carcasses de porcs domestiques (Sus scrofa domesticus L.) pour faire face aux difficultés susmentionnées. L'exploitation de modèles humains de substitution sous la forme de cadavres de porcs se justifie par les nombreuses similitudes entre ces espèces. Celles-ci englobent des facteurs tels que le poids, le rapport graisse/muscle, l'anatomie interne (par exemple, la taille de la cage thoracique) et l'analogie de la peau, la biochimie, la composition corporelle, la couverture de la peau par des poils, la faune intestinale (en raison d'un régime omnivore commun), le système immunologique, les processus bruts de décomposition. Les questions éthiques ne sont généralement pas utilisées pour limiter la plupart des recherches en raison de l'élevage conventionnel de porcs domestiques dans des fermes à vocation nutritionnelle, qui est lié à l'acquisition fréquente de carcasses de porcs auprès d'un abattoir agréé et à une moindre sensationnalisation publique. Les opérations relatives aux dons multiples de cadavres humains à des fins scientifiques sont imprévisibles et non programmées. Par conséquent, les porcs prédominent sur les humains du point de vue du plus grand nombre de modèles de recherche accompagnés d'une contribution financière moindre. Par ailleurs, on constate que les porcs (d'un poids d'au moins 30 kg) et les cadavres humains ont une faune d'insectes qui se superpose. Incontestablement, les restes porcins sont utiles pour l'étude des faunes locales de charognes et d'arthropodes. D'autre part, selon plusieurs études, la divergence entre les profils de décomposition et d'odeur des cadavres de porcs et des cadavres humains est apparente. Les porcs subissent généralement des stades de décomposition plus avancés au cours d'une période plus courte après la mort, ce qui entraîne des divergences potentielles. Pour étayer cette hypothèse, il a été observé que la décomposition active des cadavres humains a commencé entre le 14e et le 21e jour expérimental, alors que les carcasses de porcs ont atteint le même stade en seulement 6 à 8 jours au cours de l'essai d'été. Les changements continus dans la momification progressent plus lentement dans les restes de porcs. En outre, dans les cadavres de porcs, on remarque le phénomène de rupture de l'intestin et de la paroi abdominale, observé dans environ 60 % des dépouilles de porcs pendant la phase de ballonnement de la décomposition. Un tel événement ne s'est jamais produit dans les cadavres humains. La cause de cette différence est une surface d'intestin exponentiellement plus grande pour l'activité du microbiote intestinal et, par conséquent, la production de grandes quantités de gaz de putréfaction. Un autre décalage concerne l'activité des insectes. L'occupation entomologique couvre la totalité de la carcasse du porc, ce qui entraîne une perte rapide des tissus mous. La tête et l'aine de l'homme sont principalement inhibées par les insectes tandis que le reste du corps en décomposition se momifie. Des conditions environnementales comparables devraient apparaître lors d'études ultérieures afin d'obtenir une comparaison fiable entre l'ensemble des composés volatils libérés par les cadavres de porcs et les cadavres humains, au moment précis de la mort. En attendant, les recherches sur la décomposition des carcasses de porcs peuvent permettre aux canines de récupération des victimes de ne pas se tromper dans la différenciation entre les restes humains et animaux et d'améliorer la compréhension du processus de décomposition. L'étape importante pour la recherche expérimentale en entomologie médico-légale et en taphonomie pourrait être l'identification de marqueurs chimiques volatils potentiels de la décomposition humaine sur la base de l'étude des porcs. L'étude menée dans les régions tempérées d'Australie met en évidence un groupe de composés volatils spécifiques aux restes humains, à savoir le pentanoate de 3-méthylbutyle, le butanoate de 3-méthylbutyle, le butyrate de 3-méthylbutyle, le pentanoate de butyle et l'hexanoate de propyle comme marqueurs distinctifs possibles de la décomposition humaine. Le phényléthène et le benzoate de méthyle leur correspondent également. Certains COV sont davantage attribués aux restes de porcs qu'aux restes humains. Il s'agit du disulfure de diéthyle, du disulfure de méthyl(méthylthio)éthyle, du 3-méthylthio-1-propanol, de la pyridine, du propionate d'éthyle, du propionate de propyle, du butyrate de propyle et du pentanoate d'éthyle. Il est décevant de constater que les résultats précédents ont été obtenus dans le cadre d'études contrôlées en laboratoire et que leur mise en pratique n'est donc pas justifiée. En outre, l'un des articles scientifiques consacrés à la comparaison des taux de décomposition et des profils olfactifs des humains et des porcs à la lumière de l'altération ambiante prouve que, pendant les mois d'hiver, les COV prélevés sur les humains et les porcs sont plus équivalents que pendant les mois d'été. Conformément aux conclusions de Blanar et Prada-Tiedemann (2020), l'indole pourrait être un biomarqueur olfactif possible des stades de décomposition, du ballonnement à l'activité, de même que le disulfure de diméthyle et le trisulfure de diméthyle pourraient remplir cette fonction aux premiers stades de la décomposition, mais ces conclusions s'appliquent aux enquêtes sur les cadavres de porcs. En résumé, les cadavres de porcs peuvent produire les mêmes COV que les restes humains, bien que l'abondance et le temps d'apparition constituent une altération de l'ensemble du profil olfactif terminal. Les auteurs de divers articles scientifiques ont souligné la fiabilité des résultats uniquement en ce qui concerne le début de la décomposition des cadavres humains et porcins, en raison des différences dans le taux de décomposition. L'étude montre que le profil général des composés volatils est similaire. Par conséquent, les porcs ont offert des données expérimentales de base complètes dans le domaine de la décomposition, de l'entomologie, de l'écologie ou de la taphonomie. En outre, ils déterminent une composition olfactive acceptable, ce qui favorise les explorations actuelles et futures des biomarqueurs potentiels de la décomposition humaine. Les chiens détecteurs de cadavres pourraient être entraînés à utiliser l'odeur des carcasses de porcs, mais des résultats supplémentaires sont nécessaires pour le confirmer. Les porcs permettent d'obtenir une tendance générale du phénomène de décomposition humaine. En outre, la communauté scientifique est unanime sur le fait que les carcasses humaines sont recommandées pour déterminer avec plus de précision l'heure du décès et que seule l'utilisation d'êtres humains peut mettre en évidence le modèle de décomposition directe du corps humain. L'apparition d'installations de recherche sur la décomposition humaine dans le monde entier contribue à cet objectif.
La première installation taphonomique humaine en plein air a été créée dans le Tennessee. Elles peuvent également être appelées familièrement "fermes à cadavres", compte tenu de la prévalence des romans policiers. Par la suite, des établissements de recherche ont été créés dans d'autres endroits aux États-Unis (au moins 8 institutions), en Australie, au Canada et aux Pays-Bas, bien que la recherche taphonomique avec l'exploitation de cadavres humains donnés ne soit pas autorisée dans de nombreux pays. Dans chaque pays qui n'inclut pas de restrictions juridiques et éthiques, les installations médico-légales devraient être liées par les accords lorsque les installations médico-légales ont obtenu l'approbation pour le développement, les accords éthiques étaient la couverture du corps du donneur ou de sa famille. Un reflet impeccable de la définition, de la destination et de l'ensemble du concept des fermes corporelles est la présentation de celles-ci comme des laboratoires de recherche en anthropologie médico-légale en plein air où les corps humains donnés pendant la décomposition peuvent être surveillés et étudiés dans des conditions contrôlées en ce qui concerne plusieurs facteurs environnementaux et taphonomiques. Ils sont destinés à étudier en profondeur la décomposition humaine post-mortem, à établir le profil biologique du défunt et à le comparer avec des modèles de décomposition animale. Les résultats qui ont été révélés jusqu'à présent ont fourni des preuves des différences entre les porcs et les humains mentionnées plus haut. Les centres d'anthropologie qui mènent des études sur les cadavres humains s'appliquent à l'estimation de la PMI pour les enquêtes sur les décès, à l'amélioration des connaissances actuelles, aux recherches, aux méthodes de récupération et à l'identification des débris de la victime. Les fermes corporelles jouent également un rôle clé dans la formation des services de police. Malgré le fait indéniable que les centres taphonomiques humains fournissent des données précieuses concernant les questions susmentionnées, les résultats obtenus ne devraient pas être extrapolés à l'échelle mondiale. Un argument en faveur de la limitation de l'utilisation des données est la variabilité du climat en fonction de l'emplacement des installations et, comme chacun sait, les conditions environnementales ont un impact crucial sur la décomposition des cadavres. La création d'installations de taphonomie humaine dans de nouveaux lieux se justifie, entre autres, par la nécessité constante d'améliorer la méthodologie de localisation et d'identification des victimes de désastres naturels, de catastrophes et d'incidents terroristes, ou à l'usage des forces de l'ordre. Enfin, selon la "Commission nationale pour la protection des sujets humains dans la recherche biomédicale et comportementale 1978", l'utilisation de restes humains à des fins de recherche est limitée par les droits fondamentaux que sont : "le respect des personnes", "le droit de ne pas être soumis à la torture" et "le droit de ne pas être soumis à la torture" : "le respect des personnes", "ne pas nuire" et "la justice".
5. Facteurs déterminant le profil des COV
Les facteurs associés à la génération d'un profil spécifique de COV peuvent être divisés en deux catégories distinctes. Les facteurs extrinsèques comprennent le temps, la température, l'humidité, l'oxygène, la pression, les différents types de sols, l'environnement aquatique, le pH et l'activité des insectes. Les variables intrinsèques comprennent la masse corporelle, les vêtements, la cause du décès, la toxicologie et les différents organes du corps humain. Ces questions sont étroitement liées aux aspects pratiques du département de criminologie, car les variables mentionnées ont un impact significatif sur l'odeur détectée par les chiens DRH. L'odeur de mort est l'une de ces caractéristiques et, si elle est correctement identifiée, elle peut permettre de choisir les indicateurs de présence humaine les plus prometteurs et de réduire considérablement le taux de faux positifs lors de l'analyse chimique pratique (Agapiou et al., 2015).
5.1. La température
La température est, avec la variable temps, l'un des facteurs les plus significatifs. Étant donné qu'il s'agit toujours d'une variable constante, elle ne peut être omise. Généralement, la température est prise en compte dans les recherches portant sur l'émission de composés organiques volatils à partir de corps en décomposition, mais elle n'est pas toujours prise en compte dans les résultats et la discussion. Dans une étude menée à une température extérieure moyenne de 24,1 degrés Celsius, très proche de la température ambiante, presque toutes les classes chimiques ont été détectées, y compris les aromatiques (25 composés), l'azote (19 composés), les aliphatiques (172 composés), les cétones (17 composés), les alcools (12 composés), les esters (13 composés), les aldéhydes (11 composés), les divers (8 composés), les acides (2 composés) et le soufre (9 composés). Toutes les classes chimiques ne sont pas influencées par la température. Il a été déterminé que la température n'avait aucun effet sur l'apparition des hydrocarbures cycliques, des composés oxygénés, des acides/esters, des composés halogénés et des composés soufrés. Les hydrocarbures non cycliques sont la seule classe influencée par la température. En outre, il n'est pas certain que la température ait une influence sur les composés azotés. Les études les plus précises sur la température en tant que variable sont celles qui comparent les émissions de COV en été et en hiver. Forbes et al. (2014a) ont mené des recherches comparant les profils COV estivaux et hivernaux de carcasses de porcs dans un climat de latitude moyenne. Pendant la période hivernale, plusieurs 116 COV liés à la décomposition ont été trouvés, alors que pendant la période estivale, 256 COV ont été découverts. En outre, aucun COV n'a été trouvé presque exclusivement au cours de l'étude hivernale, car tous les composés chimiques ont été identifiés à un moment ou à un autre au cours de l'étude estivale. En outre, de nombreux COV n'ont été découverts qu'en été, par exemple (2,4-dithiapentane, 1-butanamine, 3-méthyl-N-(3-méthylbutylidène)-, indole, pyridine, 2-n-butyl furane, acide 2-propénoïque, ester méthylique, 3-méthyl-2-butanol, 1-penten-3-one, 2-buténal, 2-éthylacroléine, formaldéhyde, propanal). En outre, à des températures élevées, Rajamäki et al. (2006) ont détecté une quantité croissante de disulfure de diméthyle dans l'atmosphère des carcasses de poulet, qui pourrait provenir du méthanethiol, ce qui prouve que certains composés chimiques peuvent ne pas être détectables à des températures plus basses. Quelques années plus tard, Knobel et al. (2019) ont mené une étude analogue comparant les saisons et les caractéristiques volatiles du climat australien. En outre, ils visaient à comparer les COV uniques aux restes de porcs et aux restes humains. Par rapport à l'étude précédente, moins de COV ont été découverts dans l'ensemble. Au cours d'un échantillonnage estival, 77 composés organiques volatils ont été considérés comme importants, distinguant l'échantillonnage de l'essai de contrôle, avec 74 COV supposés provenir du processus de décomposition. Au cours de l'échantillonnage d'hiver, 29 composés organiques volatils ont été considérés comme importants, bien que 28 d'entre eux aient été supposés émerger du processus de décomposition. En outre, ils ont déterminé dans leur étude que ni l'essai estival ni l'essai hivernal n'ont révélé de composés organiques volatils spécifiques à l'homme. Dans l'ensemble, les deux types de recherche sont parvenus au même résultat : les COV sont plus nombreux pendant la période estivale. Cela est dû à la température moyenne journalière plus élevée, qui accélère le processus de décomposition et renforce l'activité des insectes (Forbes et al., 2014a ; Perrault et al., 2015a,b,c). Dans une étude où la température a été augmentée, une corrélation a également été montrée entre une augmentation de l'activité des insectes et l'émission d'une plus grande quantité de COV par les cadavres en décomposition. La présence de nombreux cadavres à un endroit dans une expérience, par opposition à un seul cadavre dans l'autre essai, a provoqué une augmentation de la température. Statheropoulos et al. (2005a,b) ont cherché à étudier le profil volatil des corps humains en décomposition. Deux cadavres humains ont été utilisés dans leur plan d'expérience. Lors de l'échantillonnage, la température ambiante moyenne rapportée pour le premier cadavre était de 13,75 degrés Celsius, et pour le second cadavre, elle était de 17,45 degrés Celsius. Même si les scientifiques n'ont pas évalué les différences entre les cadavres, les résultats indiquent une légère augmentation de la concentration en COV dans pratiquement toutes les classes chimiques observées. Cela valide les résultats et la corrélation positive entre la température et la concentration de composés organiques volatils émis par les restes en décomposition.
5.2. Type de sol
Il convient de noter la distinction entre les COV libérés par les corps enterrés. Dix-neuf des trente marqueurs essentiels des composés de décomposition humaine signalés dans un scénario d'enfouissement ont également été identifiés lors de la collecte d'échantillons d'air au-dessus de carcasses en décomposition à la surface, ce qui confirme l'hypothèse selon laquelle ils sont naturellement produits par le cadavre. Les composés prédits qui n'ont pas été observés lors de la décomposition au sol peuvent impliquer que ces composants sont produits au cours de mécanismes strictement anaérobies ou nécessitent la conversion d'un composé de base par l'activité microbienne. D'autres études sont arrivées à la même conclusion, mais davantage de composés organiques volatils ont été détectés : 119 dans le sol de surface, 72 dans l'espace de tête de la tombe avant le sondage, et 83 après le sondage. Cela implique que la technique de sondage est un facteur important. Toutefois, cela ne s'applique que dans un cadre expérimental. En général, les points de données atmosphériques au-dessus du lieu de sépulture contenaient moins de composés que les échantillons prélevés sous les restes. Comme indiqué précédemment, cela peut être dû à des processus anaérobies dans le sol et à l'activité microbienne, ainsi qu'à la dispersion rapide des composés organiques volatils dans l'air sous l'effet du vent, de l'évaporation et d'autres caractéristiques de l'environnement. En outre, il est possible que le profil des composés volatils varie en fonction du type de sol à chaque endroit où un corps a été découvert. La terre argileuse en est un exemple. Plusieurs enzymes et antimicrobiens, par exemple, sont connus pour être absorbés par l'argile. Il est probable que les enzymes microbiennes ou peut-être même les produits de décomposition se lient aux particules d'argile et deviennent inactifs. En outre, la perméabilité réduite de la terre argileuse condensée peut inhiber les odeurs émanant d'un cadavre. Cela peut empêcher les odeurs de composition. Par ailleurs, les différents types de sol et leurs populations microbiologiques résidentes peuvent ne pas affecter l'apparence, la libération ou l'identification de ces substances. Ce n'est pas seulement la présence d'une variété de types de sol, mais aussi une gamme de niveaux d'humidité et de pH du sol que l'on rencontre fréquemment. Dans la plupart des cas, les précipitations contribuent à la plupart des environnements pédologiques. Les jours de fortes précipitations sur les sites expérimentaux, davantage de composés ont été détectés que les jours de faibles précipitations. L'eau sert de solvant pour les molécules organiques volatiles polaires lorsque le sol est humide et de concurrent pour la surface adsorbante du sol lorsqu'il est sec. Différentes études qui considéraient les précipitations comme un facteur possible dans la libération de COV, ont trouvé qu'elles influençaient en fait les COV, principalement en réduisant l'abondance des COV de décomposition. L'acidité et l'alcalinité sont deux variables supplémentaires qui influencent les processus biochimiques cellulaires et l'activité catalytique des enzymes. Les sépultures anaérobies sont généralement acides en raison de la fermentation microbienne et de la libération d'acides organiques, tandis que la protéolyse crée des écosystèmes alcalins. Au cours d'une journée d'activité en laboratoire, l'acidité du sol et une humidité plus élevée ont probablement influencé la conservation des COV, entraînant une augmentation du nombre de molécules détectées. Par conséquent, davantage de COV sont détectés dans les sols humides et acides. La profondeur de la sépulture est également un élément important à prendre en compte. Le niveau de la tombe a un impact considérable sur la création de diverses classes chimiques, probablement en raison de la pression partielle plus élevée de l'oxygène dans la fosse relativement peu profonde, où elle affecte l'activité microbienne ainsi que l'émergence de composés. Par conséquent, moins de substances sont libérées du site d'inhumation plus profond.
5.3. Environnement aquatique
Un écosystème aquatique étant très différent d'un environnement terrestre, les différences entre ces deux milieux auront également un impact sur les composés volatils issus des cadavres humains. Une étude comparant les émissions de COV provenant de restes de porcs déposés en surface et immergés permet de conclure qu'il existe des différences significatives. Le profil des composés volatils des porcs déposés en surface était différent de celui des porcs immergés. Dans l'ensemble, 74 substances chimiques volatiles ont été identifiées dans l'étude de recherche. L'essai immergé contenait 41 composés organiques volatils, tandis que l'essai déposé en surface en contenait 70. Dans les deux essais, les esters constituaient une classe chimique minoritaire. Ils n'ont été identifiés que dans un seul cas. Cela peut s'expliquer par la masse plus importante des restes ou par la température plus élevée à laquelle ils ont été soumis. Plus de classes chimiques ont été détectées dans le site submergé qu'en surface. Aucune trace d'hydrocarbures cycliques ou d'éthers n'a été trouvée dans l'essai de porc immergé. Le butanal était le seul aldéhyde identifié dans l'essai immergé, alors qu'aucun aldéhyde n'a été détecté dans l'essai déposé en surface (Irish et al., 2019). Sur la base de ces informations, il est possible de conclure que le butanal est un COV propre à l'eau. En outre, sur la base de la chromatographie gaz-liquide effectuée par différents auteurs, on a découvert que les carcasses qui avaient été immergées dans l'eau pendant un certain temps contenaient un large éventail d'alcools, de composés soufrés et d'amines.
5.4. Un type de biotope
Les corps des personnes décédées peuvent être découverts n'importe où, et pas seulement sous terre ou dans l'air. Dans de nombreux cas, les restes humains ont été découverts à la suite de catastrophes naturelles. Les personnes découvertes dans des structures effondrées en sont un exemple. En outre, la zone biogéoclimatique et l'environnement urbain peuvent influencer les COV. Agapiou et al. (2015) ont mené une expérience de terrain dans des conditions de construction effondrée stimulées sur un modèle porcin. Une carcasse a été enterrée dans un tunnel en ciment avec un sac ouvert, tandis que l'autre a été enterrée dans un tunnel avec suffisamment de terre pour recouvrir complètement le corps. Leur enquête a permis de conclure qu'il existe des différences notables entre les profils chimiques des deux endroits utilisés pour l'échantillonnage. En particulier, les composés soufrés étaient les composants chimiques les plus fréquents le premier jour au point d'échantillonnage avec un sac ouvert. Le troisième jour, la concentration d'aliphatiques, suivie par l'azote, les aldéhydes et les composés soufrés, a persisté. Le jour suivant, les concentrations d'aliphatiques et d'aldéhydes ont augmenté, ainsi que celles des composés aromatiques et soufrés. Les composés aromatiques constituaient le groupe dont la concentration était la plus élevée le cinquième jour. En revanche, le premier jour, aucune observation significative n'a été faite au point d'échantillonnage, le corps étant recouvert de terre. Les composés aliphatiques, les alcools et les cétones étaient prédominants le deuxième jour. La concentration de composés sulfurés, d'aliphatiques, d'aldéhydes et de cétones a augmenté le troisième jour. Les substances les plus significatives détectées le jour suivant étaient les alcools, les acides, les composés soufrés et azotés. Le cinquième jour, les classes les plus abondantes étaient les deux types d'hydrocarbures. Comme indiqué précédemment, les réactions anaérobies sont privilégiées lors de la décomposition des cadavres dans le sol. Cela varie dans un espace ouvert d'un tunnel en béton, ce qui entraîne une émission différente de composés organiques volatils. En outre, les COV souterrains se diffusent dans le sol, où leur chimie est modifiée. Le même type d'étude a été réalisé par Ueland et al. (2021) avec des cadavres humains au lieu de cadavres de porcs. Dans une étude antérieure, les sites à l'intérieur et à l'extérieur des tunnels en béton ont été comparés, mais dans cet essai, le profil volatil est lié aux deux centres distincts de collecte des COV dans la zone de catastrophe simulée. Ces essais variaient selon que les corps étaient disposés individuellement ou en groupes. En outre, dans le premier groupe d'essai, les corps étaient recouverts de briques et de béton, ce qui n'était pas le cas dans le second groupe. Les esters, les aromatiques, les aldéhydes, les cétones, les alcools, les hydrocarbures ainsi que les composés soufrés, phosphorés et halogénés étaient plus abondants dans le deuxième essai, qui ne comportait pas de couverture en béton et en briques et dans lequel les corps étaient empilés plus près les uns des autres. En outre, davantage de précipitations et une température légèrement plus basse ont été observées lors du deuxième essai, ce qui pourrait également avoir influencé les résultats. D'une manière générale, il a été observé que le processus de décomposition et les émissions de COV étaient influencés par l'emplacement des cadavres dans la zone de catastrophe simulée. Les restes humains sont souvent découverts pour des raisons autres que naturelles. L'environnement d'un espace ouvert, tel qu'une forêt ou un champ de culture, et le site urbain doivent également être pris en considération. Lors d'une expérience au cours de laquelle des carcasses de porcs ont été placées dans les trois biotopes distincts susmentionnés, de nombreuses différences dans le profil des substances volatiles ont été identifiées. Les trois sites sélectionnés avaient en commun un noyau de 35 composés organiques volatils. Comme la signature olfactive du cadavre varie dans chacun de ces biotopes, de nombreux composés n'ont pas été détectés, probablement en raison du caractère de chaque environnement entourant chaque carcasse, qui interagit avec la production de COV. Les taux de décomposition diffèrent considérablement d'un site à l'autre. La distinction entre les lieux en plein air et le biotope urbain est la plus significative. De nombreux contaminants ont été échantillonnés dans le biotope urbain, ce qui a entraîné un bruit de fond important. Ces composés peuvent dissimuler l'existence de composés organiques volatils cadavériques.
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10. The use of animals in the detection of VOCs in forensics
Dogs (Canis lupus familiaris), due to a combination of their unique abilities such as their olfactory system, the ability to cooperate with humans, being good at observing their surroundings, and willingly following orders, have been used by people in many areas. In forensic research, canines have worked since the 19th century as valuable tools (Nizio et al., 2017). Human Remains Detection (HRD) dogs, also called cadaver dogs have been trained to find human remains since the early 1970s (Grebenkemper et al., 2021) and nowadays they are one of the main methods in this field. Since then, multiple scientific studies have appeared.
Cadaver dogs can detect minimal amounts of specific human decay odor (Glavaš and Pintar, 2019). Studies showed that HRD dogs are not only highly sensitive (Furton and Myers, 2001) but they also characterize a high selectivity, being able to isolate and detect trace amounts of odors even in the presence of many other foreign scents such as those naturally present in the environment. The study by Alexander et al. (2015) proved that HRD dogs had 99.8 percent success in identifying grave soil samples in 711 trials and 96.8 percent accuracy in recognizing soil solutions from grave soils. With at least 75 percent accuracy canines identified grave soils to 915 days PMI. Furthermore, the soils where the bodies were removed after 667 days were recognized by the HRD dogs faultlessly (Alexander et al., 2015). Moreover, the cadaver dogs can achieve outstanding results in finding residual odor of human decomposition on textiles that are not associated with human remains with sensitivity (75–100), specificity (91–100), and a positive predictive value (90–100), negative predictive value (90–100) and accuracy (92–100) (Oesterhelweg et al., 2008). Although in the study by Chilcote et al. (2018) the GC × GC-TOFMS method proved to be more sensitive for the detection of blood, HRD dogs still achieved satisfactory results, because the blood which weathered for a week on concrete and a month on wood could be detectable by them (Chilcote et al., 2018). But on the other hand, in the study by Riezzo et al. (2014) dogs were found to be the most accurate tool for detecting low blood concentrations from human cadavers (Riezzo et al., 2014). In addition, HRD dogs can locate even individual human teeth in the field [100] and detect diluted decomposition fluid (Buis et al., 2015).
However, the dog breed is still an essential factor for some trainers, but on the other hand, greater emphasis is placed on temperament and the ability to collaborate with humans. From the results of a survey by Martin et al. (2020a,b), according to handlers’ responses, agility and stamina are also essential. However, the length of fur, size of the dog, or percentage of muscle mass is not considered necessary in selection (Martin et al., 2020a,b). Many studies recognize a dog’s motivation, high level of intelligence, and obedience, yet independent when working off-leash as a determinant of cadaver search success (La Toya et al., 2017). Generally, breeds of dogs that have been used in herding, guarding, hunting, and sports in the past, are selected (La Toya et al., 2017; Grebenkemper et al., 2021). The preferred species are Belgian Malinois (Malinois Shepherd), German Shepherd Dog (Grebenkemper et al., 2021), English Springer Spaniel, and Labrador Retriever (Rooney et al., 2007; Martin et al., 2020a,b). Golden Retrievers, Australian Shepherds, and Border Collies are also used (Page, 2008). It also depends on the country where the training takes place. In Russia, unique Jackal-dog hybrids were created for this purpose. In U.S. Bloodhounds are commonly used (Ferry et al., 2019). However, not every individual of the desired breed will be suitable, it may turn out that other breeds will be suited to investigative work (La Toya et al., 2017).
To be successful in searching, canines require proper training. An HRD dog team consists of one dog and one handler. It has been proven that the only factor that matters in HRD dog training is competent performance, which should be the major purpose of all dog handlers (Alexander et al., 2015). Locating the desired odor targets is the focus of most HRD odor training [94]. HRD dogs should be tested to determine their alarm responses to 30 compounds of VOC, individually and in combination, with proportions specified in the DOA (Decompositional Odor Analysis) database (Vass et al., 2008). The cadaver dog should be trained on various decomposition materials, including fresh, putrefied, and skeletonized material, to detect the complete range of odors (Cablk et al., 2012; DeGreeff et al., 2012). Due to the difficulties of access, storage, and ethical restrictions on the disposal of whole human remains, dog trainers must utilize various training aids (Cablk et al., 2012). Thus, training material can be natural like soil, various parts of the human body, e.g., placenta (Glausser, 2009), bones, blood, teeth, body fluids, muscle tissue, or substitutes created especially for this purpose (e.g., Pseudo™ Scents) (Nizio et al., 2017). Moreover, some artificial materials like Sigma Pseudo™ Corpse scent kit consist of corresponding to early decay – Sigma Pseudo™ Corpse Scent Formulation I and post-putrefactive decay – Sigma Pseudo™ Corpse Scent Formulation II (Stadler et al., 2012).
The study by DeGreeff et al. (2012) presented effectiveness utilize the sorbent material containing the odor as a training aid, which ensured a high percentage of correct dog responses close to 90, and a low rate of false positives (DeGreeff et al., 2012). In some countries, especially in Europe, domestic swine (Sus scrofa) is still used as a training aid (Cablk et al., 2012), due to their internal anatomy, fat distribution and the ratio of it to muscle, size of the thoracic cavity, body hair distribution, structure, and density in the form of lack of heavy fur, and omnivorous diet and a monogastric digestive system, which can result in intestinal microbiome similar to humans (Schoenly et al., 2006). HRD dogs should also have access to training aids specific to human remains at different stages of decomposition and to respond to different environmental conditions in which decomposition occurs due to significant differences in VOC emissions to optimize success in finding human remains in different circumstances of death (Caraballo, 2014; Irish et al., 2019). During training, dogs search for a target in a defined area which is called a “problem” and it can be “blind” or “known” In a blind problem the handler knows neither how many targets have been placed nor where the targets are located, whereas, in a known problem, the handler knows a number of targets and localization of them (Cablk and Sagebiel, 2011). HRD dogs may also be “cross-trained,” meaning they have been trained to more than one target scent, such as both alive human and corpse (Lit and Crawford, 2006). Canines are trained to give a clear signal to their handlers that they have found the target – human remains through a trained final response (TFR) also known as “the alert.” A “passive alert” includes inactive behaviors such as a sit or a down and an “aggressive alert” includes active behaviors such as scratching, barking, or digging (Cablk and Heaton, 2006). The handler is then able to interpret the signal as the definitive discovery of the specific human odor of decay. Some handlers use a probe during searches of remains in the soil to increase the number of VOCs available for detection. Then the ground is ventilated for half an hour and after that, the dogs can start searching the probed area. Unfortunately, this method is invasive because it may damage a corpse (Forbes et al., 2016). According to a survey 41 conducted in 11 countries, the HRD dog training process and scent lineup procedures used by the police in their countries are unstandardized and vary in many ways. The significant differences were in the degree of blindness required, the person who calls an alert (handler or experimenter), and the number of dogs with handlers that can work (one or more than one dog). However, the greatest similarity was noted between the use of control and zero trials, collection of decoy scents from individuals of similar gender and race as the suspect, materials for holding scent, frequency of cleaning and changing stations, and use and timing of rewards (Ferry et al., 2019). Moreover, many studies describe the best environmental conditions for odor detection as 20% or higher humidity and wind speeds of 8 km/h or more. The most optimal temperatures are between 4 and 16°C. However, some studies have shown that dogs can operate in sub-zero temperatures. When the temperature is too high, dogs begin to pant to cool down, which reduces their effectiveness in searching (Stadler, 2013).
Despite the huge potential of using dogs to detect human remains, there are still some difficulties and limitations to be faced. The most important difficulty is the availability of training aids. Natural odor sources, including materials such as human tissue removed at autopsy, decomposition liquid, or soil from a crime scene are difficult to obtain because of the law and may pose a biological risk to the dog and handler (Stadler et al., 2012). Whereas, while domestic pig carcasses are still the most commonly used training aid of animal origin, a study comparing human, chicken, pig, and cow carcasses found that chicken carcasses have 60% of the common VOCs with humans while pigs have only 23% which is seven of thirty human-specific compounds. In addition, pigs have 9 unique VOCs not found in humans (Rosier et al., 2016). Human remains are characterized by the production of more esters than animal remains, which is the most significant discrepancy between their VOCs from decomposition (DeGreeff et al., 2012). Furthermore, 30 of the VOCs have been identified as only specific to humans, therefore no animal is able to imitate human odor 100 % (Vass et al., 2008). In addition, the alternative, namely artificial training aids, often have an oversimplified chemical composition, that is also unable to reproduce the smell of decomposition (Nizio et al., 2017). Furthermore, the chemical composition of pseudo-scents is often unknown and unavailable and after testing one of them, it turned out that it does not contain any of the key VOCs (Stadler et al., 2012). Some synthetic aids included diamines: putrescine and cadaverine which were thought to be the main contributors to human decay odor in the past. However, research into the VOCs produced by the pig and human decomposition was unable to identify them, so their effectiveness as a training aid must be questioned (Stadler, 2013). On the other hand, there is a concern that using certain types of tissue as natural training aids may not match the smell of an intact human cadaver (Nizio et al., 2017). It is currently unknown which chemicals trigger a reaction in HRD dogs, although dogs may rely on several VOCs to identify carcasses. Therefore, this oversimplification of decomposition odor may result in poor odor recall during training.
The study by Prada and Furton (2018) describes the sense of smell in three species of birds: Homing Pigeons – domesticated rock pigeons (Columba livia), Turkey Vultures (Cathartes aura), Domestic Chicken (Gallus gallus domesticus), proved that birds can be a potential tool for odor detection in the future, as they have a well-developed olfactory apparatus and provide opportunities related to its use and can become an alternative to dogs. In birds, as seen in the example of the domestic pigeon, the ability to learn environmental odors in correlation with wind direction has been observed. In addition, the sense of smell plays a fundamental role in chemical signaling, intercommunication, and early experience in birds. However, further researches with a different perspective on birds as a viable and working method for forensic olfactory tasks are necessary (Prada and Furton, 2018).
10. L'utilisation d'animaux pour la détection de COV en médecine légale
Les chiens (Canis lupus familiaris), en raison d'une combinaison de leurs capacités uniques telles que leur système olfactif, leur capacité à coopérer avec les humains, à bien observer leur environnement et à suivre volontiers les ordres, ont été utilisés par les gens dans de nombreux domaines. Dans le domaine de la recherche médico-légale, les chiens sont utilisés depuis le XIXe siècle comme des outils précieux (Nizio et al., 2017). Les chiens détecteurs de restes humains (HRD), également appelés chiens de cadavres, sont entraînés à trouver des restes humains depuis le début des années 1970 (Grebenkemper et al., 2021) et constituent aujourd'hui l'une des principales méthodes dans ce domaine. Depuis lors, de nombreuses études scientifiques ont été réalisées.
Les chiens détecteurs de cadavres peuvent détecter des quantités minimes d'odeur de décomposition humaine spécifique (Glavaš et Pintar, 2019). Des études ont montré que les chiens HRD sont non seulement très sensibles (Furton et Myers, 2001), mais qu'ils se caractérisent également par une grande sélectivité, étant capables d'isoler et de détecter des traces d'odeurs même en présence de nombreuses autres odeurs étrangères, telles que celles naturellement présentes dans l'environnement. L'étude d'Alexander et al. (2015) a prouvé que les chiens HRD ont réussi à 99,8 % à identifier des échantillons de terre de tombe dans 711 essais et à 96,8 % à reconnaître une solution de terre provenant de terre de tombe. En outre, les sols où les corps ont été retirés après 667 jours ont été reconnus sans problème par les chiens DRH (Alexander et al., 2015). En outre, les chiens "cadavres" peuvent obtenir des résultats exceptionnels dans la recherche d'une odeur résiduelle de décomposition humaine sur des textiles qui ne sont pas associés à des restes humains avec une sensibilité (75-100), une spécificité (91-100) et une valeur prédictive positive (90-100), une valeur prédictive négative (90-100) et une précision (92-100) (Oesterhelweg et al., 2008). Bien que dans l'étude de Chilcote et al. (2018) la méthode GC × GC-TOFMS se soit révélée plus sensible pour la détection du sang, les chiens HRD ont tout de même obtenu des résultats satisfaisants, car ils ont pu détecter le sang qui a séjourné une semaine sur du béton et un mois sur du bois (Chilcote et al., 2018). En revanche, dans l'étude de Riezzo et al. (2014), les chiens se sont avérés être l'outil le plus précis pour détecter de faibles concentrations de sang sur des cadavres humains (Riezzo et al., 2014). En outre, les chiens HRD peuvent même localiser des dents humaines individuelles sur le terrain [100] et détecter du liquide de décomposition dilué (Buis et al., 2015).
Cependant, la race du chien reste un facteur essentiel pour certains formateurs, mais d'un autre côté, l'accent est davantage mis sur le tempérament et la capacité à collaborer avec les humains. D'après les résultats d'une enquête menée par Martin et al. (2020a,b), les réponses des maîtres-chiens indiquent que l'agilité et l'endurance sont également essentielles. Cependant, la longueur du pelage, la taille du chien ou le pourcentage de masse musculaire ne sont pas des critères de sélection (Martin et al., 2020a,b). De nombreuses études reconnaissent que la motivation, le niveau élevé d'intelligence et l'obéissance d'un chien, tout en étant indépendant lorsqu'il travaille sans laisse, sont des facteurs déterminants du succès de la recherche de cadavres (La Toya et al., 2017). En général, les races de chiens qui ont été utilisées dans le passé pour la garde de troupeaux, la chasse et les sports sont sélectionnées (La Toya et al., 2017 ; Grebenkemper et al., 2021). Les espèces préférées sont le malinois belge (berger malinois), le berger allemand (Grebenkemper et al., 2021), l'épagneul Springer anglais et le labrador (Rooney et al., 2007 ; Martin et al., 2020a,b). Les Golden Retrievers, les Bergers australiens et les Border Collies sont également utilisés (Page, 2008). Cela dépend également du pays où la formation a lieu. En Russie, des hybrides uniques chacal-chien ont été créés à cette fin. Aux États-Unis, les chiens de sang sont couramment utilisés (Ferry et al., 2019). Cependant, tous les individus de la race souhaitée ne conviennent pas, il peut s'avérer que d'autres races soient adaptées au travail d'investigation (La Toya et al., 2017).
Pour réussir leurs recherches, les chiens ont besoin d'une formation adéquate. Une équipe cynophile se compose d'un chien et d'un maître-chien. Il a été prouvé que le seul facteur qui compte dans la formation des chiens HRD est la compétence, ce qui devrait être l'objectif principal de tous les maîtres-chiens (Alexander et al., 2015). La localisation des cibles olfactives souhaitées est le point central de la plupart des entraînements à l'odorat des chiens de détection de troubles du comportement [94]. Les chiens HRD doivent être testés pour déterminer leurs réactions d'alarme à 30 composés de COV, individuellement et en combinaison, dans les proportions spécifiées dans la base de données DOA (Decompositional Odor Analysis) (Vass et al., 2008). Le chien de détection des cadavres doit être entraîné sur différents matériaux en décomposition, y compris les matériaux frais, putréfiés et squelettiques, afin de détecter toute la gamme des odeurs (Cablk et al., 2012 ; DeGreeff et al., 2012). En raison des difficultés d'accès, de stockage et des restrictions éthiques liées à l'élimination des restes humains entiers, les éducateurs canins doivent utiliser divers supports de formation (Cablk et al., 2012).
Ainsi, le matériel de dressage peut être naturel comme la terre, diverses parties du corps humain, par exemple le placenta (Glausser, 2009), les os, le sang, les dents, les fluides corporels, les tissus musculaires, ou des substituts créés spécialement à cette fin (par exemple, Pseudo™ Scents) (Nizio et al., 2017). En outre, certains matériaux artificiels comme le kit Sigma Pseudo™ Corpse scent consistent à correspondre à une décomposition précoce - Sigma Pseudo™ Corpse Scent Formulation I et à une décomposition post-putréfactive - Sigma Pseudo™ Corpse Scent Formulation II (Stadler et al., 2012).
L'étude de DeGreeff et al. (2012) a présenté l'efficacité de l'utilisation du matériau sorbant contenant l'odeur comme aide à la formation, ce qui a permis d'obtenir un pourcentage élevé de réponses correctes des chiens, proche de 90, et un faible taux de faux positifs (DeGreeff et al., 2012). Le principe de l'adsorption repose sur la propriété qu'ont les solides (adsorbants) de fixer sur leur surface certains gaz (adsorbats). Les interactions entre adsorbant et adsorbat sont le plus souvent de nature électrostatique, donc faibles et réversibles. Dans certains pays, notamment en Europe, le porc domestique est encore utilisé comme outil de formation (Cablk et al., 2012), en raison de son anatomie interne, de la répartition des graisses et de leur rapport avec les muscles, de la taille de la cage thoracique, de la répartition, de la structure et de la densité des poils, de l'absence de fourrure épaisse, d'un régime omnivore et d'un système digestif monogastrique, ce qui peut donner lieu à un microbiome intestinal similaire à celui des humains (Schoenly et al., 2006).
Les chiens HRD devraient également avoir accès à des aides à la formation spécifiques aux restes humains à différents stades de décomposition et pour répondre aux différentes conditions environnementales dans lesquelles la décomposition se produit en raison des différences significatives dans les émissions de COV afin d'optimiser le succès de la recherche de restes humains dans différentes circonstances de décès (Caraballo, 2014 ; Irish et al., 2019). Lors du dressage, les chiens recherchent une cible dans une zone définie, appelée "problème", qui peut être "aveugle" ou "connu". Dans un problème aveugle, le maître ne sait pas combien de cibles ont été placées ni où elles se trouvent, alors que dans un problème connu, le maître connaît le nombre de cibles et leur localisation (Cablk et Sagebiel, 2011). Les chiens HRD peuvent également avoir reçu une formation croisée, c'est-à-dire qu'ils ont été formés à plus d'une odeur de cible, par exemple à celle d'un être humain vivant et à celle d'un cadavre (Lit et Crawford, 2006). Les chiens sont entraînés à signaler clairement à leurs maîtres qu'ils ont trouvé la cible - les restes humains - par une réponse finale entraînée (TFR) également connue sous le nom d'"alerte". Une "alerte passive" comprend des comportements inactifs tels que s'asseoir ou se coucher, et une "alerte agressive" comprend des comportements actifs tels que gratter, aboyer ou creuser (Cablk et Heaton, 2006). Le maître-chien est alors en mesure d'interpréter le signal comme la découverte définitive de l'odeur humaine spécifique de décomposition. Certains manipulateurs utilisent une sonde lors de la recherche de restes dans le sol afin d'augmenter le nombre de COV disponibles pour la détection. Le sol est ensuite ventilé pendant une demi-heure, après quoi les chiens peuvent commencer à fouiller la zone sondée. Malheureusement, cette méthode est invasive car elle peut endommager un cadavre (Forbes et al., 2016).
D'après une enquête menée dans 11 pays, le processus de dressage des chiens HRD et les procédures d'identification olfactive utilisées par la police dans ces pays ne sont pas normalisés et varient à bien des égards. Les différences les plus importantes concernent le degré de cécité requis, la personne qui donne l'alerte (maître-chien ou expérimentateur) et le nombre de chiens et de maîtres-chiens pouvant travailler (un ou plusieurs chiens). Cependant, la plus grande similitude a été notée entre l'utilisation d'essais de contrôle et d'essais zéro, la collecte d'odeurs de leurre auprès d'individus du même sexe et de la même race que le suspect, les matériaux pour conserver l'odeur, la fréquence de nettoyage et de changement des stations, et l'utilisation et le moment des récompenses (Ferry et al., 2019). En outre, de nombreuses études décrivent les meilleures conditions environnementales pour la détection des odeurs comme une humidité de 20 % ou plus et des vitesses de vent de 8 km/h ou plus. Les températures les plus optimales se situent entre 4 et 16°C. Cependant, certaines études ont montré que les chiens peuvent fonctionner à des températures inférieures à zéro. Lorsque la température est trop élevée, les chiens commencent à haleter pour se refroidir, ce qui réduit leur efficacité dans la recherche (Stadler, 2013).
Malgré l'énorme potentiel de l'utilisation des chiens pour détecter les restes humains, il reste des difficultés et des limites à surmonter. La difficulté la plus importante est l'accès aux outils de formation. Les sources d'odeurs naturelles, y compris les matériaux tels que les tissus humains prélevés lors d'une autopsie, les liquides de décomposition ou la terre provenant d'une scène de crime, sont difficiles à obtenir en raison de la loi et peuvent présenter un risque biologique pour le chien et le maître-chien (Stadler et al., 2012). Alors que les carcasses de porcs domestiques restent l'outil d'entraînement d'origine animale le plus couramment utilisé, une étude comparant les carcasses d'humains, de poulets, de porcs et de vaches a révélé que les carcasses de poulets ont 60 % de COV en commun avec les humains, alors que les porcs n'en ont que 23 %, soit sept des trente composés spécifiques à l'homme. En outre, les porcs ont 9 COV uniques que l'on ne trouve pas chez les humains (Rosier et al., 2016). Les restes humains se caractérisent par la production de plus d'esters que les restes animaux, ce qui constitue l'écart le plus important entre leurs COV issus de la décomposition (DeGreeff et al., 2012). En outre, 30 des COV ont été identifiés comme étant uniquement spécifiques aux humains, de sorte qu'aucun animal n'est capable d'imiter l'odeur humaine à 100 % (Vass et al., 2008). En outre, l'alternative, à savoir les aides artificielles à l'entraînement, a souvent une composition chimique simplifiée à l'extrême, qui est également incapable de reproduire l'odeur de décomposition (Nizio et al., 2017). En outre, la composition chimique des pseudo-senteurs est souvent inconnue et indisponible, et après avoir testé l'une d'entre elles, il s'est avéré qu'elle ne contenait aucun des COV clés (Stadler et al., 2012). Certaines aides synthétiques comprennent des diamines : la putrescine et la cadavérine, qui étaient considérées comme les principaux contributeurs à l'odeur de décomposition humaine dans le passé. Cependant, les recherches sur les COV produits par le porc et la décomposition humaine n'ont pas permis de les identifier, de sorte que leur efficacité en tant qu'aide à la formation doit être remise en question (Stadler, 2013). D'autre part, on craint que l'utilisation de certains types de tissus en tant qu'aides naturelles à l'entraînement ne corresponde pas à l'odeur d'un cadavre humain intact (Nizio et al., 2017). On ne sait pas actuellement quels produits chimiques déclenchent une réaction chez les chiens HRD, bien que les chiens puissent se fier à plusieurs COV pour identifier les carcasses. Par conséquent, cette simplification excessive de l'odeur de décomposition peut entraîner un mauvais rappel des odeurs pendant la formation.
L'étude de Prada et Furton (2018), qui décrit l'odorat chez trois espèces d'oiseaux (les pigeons voyageurs domestiqués, les vautours fauves, le poulet domestique), a prouvé que les oiseaux peuvent être un outil potentiel pour la détection des odeurs à l'avenir, car ils ont un appareil olfactif bien développé, offrent des possibilités liées à son utilisation et peuvent devenir une solution de substitution aux chiens. Chez les oiseaux, comme le montre l'exemple du pigeon domestique, on a observé la capacité d'apprendre les odeurs de l'environnement en corrélation avec la direction du vent. En outre, l'odorat joue un rôle fondamental dans la signalisation chimique, l'intercommunication et l'expérience précoce chez les oiseaux. Cependant, il est nécessaire de poursuivre les recherches avec une perspective différente sur les oiseaux en tant que méthode viable et opérationnelle pour les tâches olfactives médico-légales.
