Caractérisation de la diagénèse osseuse en anthropologie médico-légale : étude macroscopique, spectrométrique et histomorphologique

Characterization of bone diagenesis in forensic anthropology : a macroscopic, spectrometric and histomorphological study

• Auteur / Autrice : Yann Delannoy
• Direction : Guillaume Penel, Thomas Colard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Médecine légale
• Date : Soutenance le 15/12/2016
• Etablissement(s) : Lille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physiopathologie des maladies osseuses inflammatoires (Boulogne-sur-mer, Pas-de-Calais) - Physiopathologie des Maladies Osseuses et Inflammatoires
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Penel, Thomas Colard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anthropologie médicolégale

Os et tissu osseux

Autolyse (histologie)

Analyse spectrale Raman

Dissertations universitaires

Médecine légale

Anthropologie

Os

Phénomènes cadavériques

Spectroscopie Raman

Médecine légale

Diagenèse

Mots clés libres

Diagénèse

Matrice organique et minérale

Médecine légale

Anthropologie

Délai postmortem

Os

Matrice organique et minérale

Diagenesis

Forensic science

Forensic anthropology

Postmortem interval

Bone

Organic and mineral matrix

Résumé

Introduction : La détermination du délai postmortem dans les cas de découvertes de restes squelettisés est un élément clé de l’enquête judiciaire. Pour autant, face à la découverte de restes osseux, peu de méthodes sont applicables pour une estimation précise de ce délai. Cette étude taphonomique souhaitait s’inscrire dans une temporalité rejoignant les impératifs judiciaires appliqués en médecine légale. Ainsi, l’hypothèse principale de ce travail était constituée par une dégradation organique précoce de l’os en période postmortem, notamment sous la forme d’une dégradation collagénique. Celle ci a donc fait l’objet d’une évaluation prospective.Matériels et Méthodes : 6 dons de corps humains, sans pathologie osseuse connue ont été inclus et pour chaque sujet, le choix des os étudiés s’est orienté vers les côtes. Ces os ont été inclus dans un environnement de diagénèse et étudiés sur 2 ans. Une analyse macroscopique de perte de poids de l’os a été réalisée, et complétée par deux méthodes : l’une moléculaire (microspectrométrie Raman) et l’autre morphologique (histologie).Résultats : Ce travail, a permis de mettre en évidence certaines caractéristiques de l’altération temporelle des différentes phases osseuses via : une dessiccation mise en évidence par une perte de poids osseuse ; une diagénèse des fractions organiques et minérales. Ainsi, l’étude des paramètres physico-chimiques en microspectrométrie Raman a montré une tendance temporelle à la diminution des rapports phase minérale/phase organique ; la diminution de la carbonatation minérale ; l’augmentation de la cristallinité. L’analyse statistique multivariée des spectres Raman a permis : de distinguer des groupes temporels en les discriminant via leurs contributions organiques ; de construire l’ébauche d’un modèle statistique d’utilisation pratique. L’étude microscopique des prélèvements a montré l’absence de toute attaque microbienne en période postmortem précoce, mais un mécanisme d’altération organique collagénique de type hydrolyse chimique.Discussion : Notre travail, a permis d’identifier 3 paramètres fondamentaux du vieillissement osseux qui doivent être connus du praticien qualifié en anthropologie médico-légale, et cela même sur une période d’étude de 2 ans « courte » à l’échelle de l’anthropologie :- L’environnement influence fortement la diagénèse osseuse et doit être aussi bien étudié que l’os en lui même. En effet, l’étude de la perte de poids de l’os, a montré une altération de composition osseuse très précoce avec phénomène de dessiccation osseuse, comparable à la déshydratation globale du corps en période postmortem ;- La diagénèse osseuse est un phénomène global dans lequel les différentes altérations de phases minérales et organiques sont interdépendantes et peuvent être appréciées par la microspectrométrie Raman, qui outre son apport dans l’analyse de la dégradation chimique de l’os, permet par les outils statistiques qui y sont associés, d’identifier des classes temporelles de diagénèse. Ces classes, qui devront faire l’objet d’études supplémentaires, pourraient à terme être une aide pratique et servir de référence dans la datation précise d’un os ;- L’altération organique de l’os peut s’opérer selon des modes de dégradations chimiques ou bactériens en fonction de l’environnement et du délai postmortem. L’histologie peut permettre de faire ce distinguo. Sur ce délai d’étude, la dégradation collagénique de type chimique par hydrolyse est prédominante.Conclusion : Ces paramètres forment une unité structurelle indissociable qui est connue de longue date en anthropologie archéologique, et qui est parfaitement transposable en pratique médico-légale si des méthodologies adaptées sont développées. Les voies de recherche sur cette thématique ont un rôle essentiel à jouer pour que la médecine légale puisse répondre aux légitimes demandes exprimées par les victimes et leurs ayants-droits auprès de la justice.

Introduction: Determining the postmortem interval in cases of skeletonized remains is a key element of the judicial investigation. However, few methods are applicable for an accurate estimate of this period. This taphonomic study wanted to be performed in a temporality joining the legal requirements applied in forensics. Thus, the main hypothesis of this study was an early organic postmortem bone degradation, particularly a collagen degradation. The latter has been studied prospectively.Materials and Methods: 6 human bodies without known bone disease were included, and for each subject, the ribs were chosen. The bones were included in a diagenetic environment and studied over 2 years. Macroscopic analysis of bone weight loss was performed, and completed by two methods: one molecular (Raman microspectrometry) and the other morphological (histology).Results: This work has highlighted certain features of the temporary bone alteration on its different phases via: a desiccation highlighted by bone mass loss; a diagenesis of organic and mineral phases. Thus, the study of physicochemical parameters by Raman microspectrometry revealed a temporary trend of declining mineral / organic ratios; decreasing carbonation; increasing crystallinity. Multivariate analysis of Raman spectra allowed: to distinguish temporal groups by discriminating via their organic contributions; to design a statistical model of practical use. The microscopic study of the samples revealed no microbial attack in the early postmortem period, but an alteration of collagen by chemical hydrolysis.Discussion: Our study identified three basic parameters of bone diagenesis that must be known to the forensic anthropologist, even over a period of 2 years which is \\\"short\\\" on the scale of anthropology:- The environment strongly influences bone diagenesis and should be studied as well as the bone itself. Indeed, the study of weight loss of the bone, revealed a phenomenon of bone drying, similar to the overall dehydration of the body in the postmortem period;- Bone diagenesis is a global phenomenon in which the various alterations of inorganic and organic phases are interdependent and can be evaluated by Raman microspectrometry. Also its contribution in the analysis of the chemical degradation of the bone, Raman spectroscopy and statistical tools associated with it, allows the identification of diagenesis classes. These classes will require additional studies, eventually to be a practical support in dating a bone;- The organic alteration of the bone may be due to chemical or bacterial degradation, according to the environment and the postmortem period. Histology can make this distinction. On this period of study, the collagen degradation by chemical hydrolysis is predominant.Conclusion: These parameters form a structural unit, which is well known in archaeological anthropology, and is absolutely transposable in forensic practice if appropriate methodologies are developed. Research on this topic has an essential role as forensics can respond to legitimate requests from victims and their relatives towards justice.