Évaluation d'une approche chimiométrique non ciblée pour l'inférence de source de liquides inflammables en science forensique

par Miguel De Figueiredo

Projet de thèse en Chimie analytique

Sous la direction de Douglas Rutledge et de Delphine Bouveresse.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement et Santé , en partenariat avec GENIAL - Ingénierie Procédés Aliments - UMR AGROPARISTECH/INRA (laboratoire) et de AgroParisTech (France) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    L'investigation criminelle des incendies volontaires par utilisation d'un accélérant est une problématique centrale en science forensique. Il existe un réel besoin de pouvoir lier l'auteur au lieu du crime. Ce lien pourrait être établi à travers la comparaison du profil chimique de traces d'accélérant détectées dans les débris d'incendie avec un élément de comparaison. Cet élément de comparaison est souvent amené par l'enquête policière et peut constituer des objets saisis sur le suspect comme ses vêtements, un bidon ou encore des prélèvements effectués sur ses mains. Dès lors, la question centrale qui se pose consiste à déterminer si les traces d'accélérant détectées dans les débris d'incendie et les traces d'accélérant détectées sur l'élément de comparaison partagent une relation de source commune ou si l'un est source de l'autre. La réponse à cette question est évaluée par un processus d'inférence de source qui dans son approche traditionnelle est basé sur la comparaison visuelle subjective de profils chromatographiques. Cette approche est caractérisée par de nombreuses limitations et difficultés tant au niveau analytique qu'interprétatif. Les accélérants étant la plupart du temps des composés volatils dérivés du pétrole, ils subissent une modification drastique de leur profil chromatographique par des phénomènes d'évaporation lors de l'incendie. Par ailleurs, les pratiques courantes démontrent l'impossibilité de séparer la contribution du signal chromatographique d'un accélérant de celui du bruit de fond. La plupart des matériaux communément présents dans les foyers et constructions sont des matrices complexes constituées aussi de produits dérivés du pétrole. Une fois brûlés, ces matériaux produisent des composés interférents volatils entrant dans la composition chimique des accélérants communément rencontrés. Les interférents peuvent agir sur deux niveaux dans les profils chromatographiques, soit en coéluant avec les composés cibles, soit en étant identiques aux composés cibles et leur contribution en tant que produit interférent est alors impossible à évaluer. Il semble évident aujourd'hui que d'un point de vue analytique une optimisation des paramètres d'acquisition des signaux chromatographiques est nécessaire afin de pallier aux limitations intrinsèques de la résolution des composés coéluant. Le développement d'une approche statistique multivariée des données devrait permettre d'appréhender au mieux les phénomènes interférents susmentionnés en permettant d'une part de mieux comprendre les effets de l'évaporation sur la structure des données et d'autre part, de différencier la contribution matricielle du bruit de fond de celle de la contribution des accélérants. Le cheminement chimiométrique devrait permettre une interprétation objective des relations de source lors de la comparaison de profils chromatographiques de liquides inflammables.

  • Titre traduit

    Evaluation of an untargeted chemometric approach for the source inference of ignitable liquids in forensic science


  • Résumé

    The criminal investigation of arsons where the author used an accelerant is a crucial problematic in forensic science. There is a need to connect a potentiel suspect to the crime scene. This link could be built through the chemical profils' comparison of an accelerant traces with some other object. This object is often brought by the investigation of the authorities and may be any object seized on the suspect (clothes, jerrican, etc.). The question that will be asked aims at determining if the accelerant traces and the comparison object do share a common source or if one of those is the source of the other. The answer to this question is evaluated through a source inference process, which in its traditionnal approach is based on a visual pattern recognition of chromatographic profiles. This approach is limited by many difficulties at the analytical level and the interpretative one. Accelerants being most of the time composed of volatile compounds (derivatives of crude oil), they suffer from drastical modifications of their chromatographic profile due to evaporation and weathering phenomena. Moreover, the usual approach demonstrates the inability to distinguish the contribution of the accelerant's chromatographic profile from the background one. Most of materials commonly encountered in fire sites are complex matrices composed of oil derivatives. Once burned, those materials produce interfering volatile compounds entering the composition of commonly encountered accelerants. Hence, interfering phenomena may act on two levels with the chromatographic profiles. First, by coeluting with the target compounds. Then, by being identical to the target compounds implying that the distinction between the contributions cannot be evaluated. It seems obvious that today there is a need for improving the analytical parameters for the acquisition of chromatographic signals because of the resolution issues of coeluting compounds. Then, the development of a multivariate statistical approach to treat data may allows us to apprehend the interfering phenemona.