Morphoanalyse des traces de sang

La Pesanteur est la force principalement mise en action.

• Trace passive : trace de sang résultant de la chute d'une goutte formée sous l'action principale de la pesanteur.
• Cheminement : ensemble de traces passives résultant du déplacement d'une source de sang entre deux points.
• Trace d'accompagnement : trace de sang résultant de la rupture du lien capillaire entre la goutte formant la trace passive et la source de sang.
• Goutte à goutte : ensemble de traces de sang résultant d'un liquide gouttant dans un autre liquide, dont un au moins est du sang.
• Coulée : trace de sang résultant de l'écoulement de sang liquide présent sur la surface étudiée sous l'action principale de la pesanteur.
• Accumulation : volume de sang liquide sur une surface non poreuse ou poreuse saturée.
• Imprégnation : accumulation de sang liquide dans une surface poreuse.
• Chute de volume : ensemble de traces résultant d'un volume de sang chutant ou se déversant sous l'action majoritaire de la pesanteur.

Si la pesanteur est toujours une force présente et active, d'autres forces sont mises en action et sont la cause principale des traces retrouvées.

• Projection : trace de sang résultant de la dispersion de gouttes de sang par l'application d'une force sur une source de sang liquide.
• Modèle d'impact : ensemble de projections résultant d'un choc entre un élément et une source de sang liquide.
• Foyer de modèle d'impact : projections circulaires faisant partie d'un modèle d'impact et qui s'observent au niveau de la zone de convergence.
• Modèle d'éjection : ensemble de projections résultant de l'action de la force centrifuge lors du mouvement d'un élément ensanglanté.
• Arrêt d'éjection : ensemble de projections résultant de l'arrêt brutal du mouvement d'un élément ensanglanté.
• Projection positive : ensemble de projections dont la dispersion se fait dans le sens de la force appliquée. Elles sont le plus souvent associées à un orifice de sortie créé par n projectile d'arme à feu.
• Rétro-projection : ensemble de projections dont la dispersion se fait dans le sens opposé à la force appliquée. Elles sont, le plus souvent, associées à un orifice d'entrée créé par un projectile d'arme à feu.
• Sang vaporisé : ensemble de projections résultant de sang pulvérisé sur une surface étudiée par l'application d'une force.
• trace gravitationnelle : Projection qui atteint la surface étudiée alors qu'elle est en trajectoire descendante, sous l'action principale de la pesanteur.
• Volume impacté Ensemble de traces de sang résultant de l'impact d'un élément dans du sang liquide sur la surface étudiée.
• Sang propulsé : Ensemble de traces résultant de l'éjection de sang sous l'effet de la pression sanguine.
• Sang expiré : Ensemble de projections résultant de sang propulsé par le flux respiratoire.

Ces mécanismes décrivent l’ensemble des modèles de traces dont la création résulte d’un transfert de sang d’une surface sur une autre surface dont l’une est la surface étudiée. Il est peut-être possible de discerner l’objet qui a laissé la trace.

• Transfert par contact : trace de sang résultant de l'apposition d’un élément ensanglanté sur la surface étudiée.
• Altération par contact : trace de sang résultant de l'apposition d'un élément dans une trace de sang humide préexistante sur la surface étudiée.
• Transfert glissé : trace de sang résultant du mouvement d’un élément ensanglanté en contact avec la surface étudiée. Certains critères morphologiques permettent parfois d'orienter ce mouvement.
• Altération glissée : trace de sang résultant du mouvement d’un élément dans une trace de sang humide préexistante sur la surface étudiée.

Ces mécanismes décrivent l’ensemble des modèles de traces dont la création résulte d’un transfert de sang d’une surface sur une autre surface dont l’une est la surface étudiée. Il est peut-être possible de discerner l’objet qui a laissé la trace.

• Caillot sanguin : amas gélatineux résultant de la mise en œuvre des mécanismes de coagulation du sang..
• Sang aspiré : traces de sang qui se déposent à l'intérieur de l'arme à feu à la suite de l'appel d'air consécutif à l'expansion des gaz d’explosion.
• Trace de sérum : trace de sang résultant de la séparation du sérum des éléments figurés du sang.
• Trace d'insecte : artefacts résultant de l’activité entomologique venant altérer et/ou créer des traces de sang.
• Zone d'interruption : espace non ensanglanté au sein d'un modèle et/ou d'un ensemble continu de traces de sang.

Le sang est un tissu circulant à travers le corps. Ce tissu possède des cellules spécialisées permettant de remplir des fonctions complexes. Chez une personne en bonne santé, le sang compte pour approximativement 8 % du poids total du corps. Pour un individu de 70 kg, cela équivaut à 5,6 litres.

Le sang contient trois composants en suspension dans le plasma. Ces trois composants sont les érythrocytes, les leucocytes, et les thrombocytes.

Dès lors qu’un vaisseau sanguin est lésé, le sang se déplace hors du système circulatoire en fonction des lois de physique. Si une plaie existe, le sang s’externalise et les traces de sang se déposent sur les supports avoisinants, en fonction de différentes interactions dont les plus courantes sont[2]^,[5] :

• la pesanteur (écoulement...) ;
• la force propre à la source exerçant une pression sur le sang liquide (pression cardiaque, expiration...) ;
• une force extérieure à la source de sang (action violente...) ;
• une force liée au mouvement d'un élément ensanglanté (main, cheveux, arme...) ;
• le transfert par contact entre deux surfaces, dont au moins une est ensanglantée (transfert par contact, altération par contact, transfert glissé, altération glissée).

En physique il y a deux milieux continus de la matière : solide et liquide. Une fois que le sang a quitté le corps, il se comporte comme un fluide et toutes les lois de la physique s’appliquent.

• La viscosité dynamique (que l’on note μ) est le coefficient de proportionnalité caractérisant ma force à exercer pour déplacer les particules fluides les unes par rapport aux autres. Lorsque la viscosité augmente, la capacité du fluide à s'écouler diminue. La viscosité d’un liquide est liée à l’attraction des molécules de fluide entre elles. Ainsi quand la température augmente, la viscosité diminue. Si la température modifie la viscosité du sang, celle-ci dépend également d’autres contraintes qui peuvent être appliquées comme la contrainte de cisaillement.
• La tension superficielle (que l’on note σ) ou énergie d'interface ou énergie de surface est liée aux interactions moléculaires d’un fluide à sa surface. Au sein d’un fluide, les molécules s’attirent (Force de Van Der Waals) et se repoussent (Force électrostatique) en s’équilibrant. À l’interface avec un autre milieu, cet équilibre n’existe plus, car les molécules du fluide n’interagissent pas avec celles de l’autre milieu. Les forces intermoléculaires à l’interface développent une Pression tournée vers l’intérieur de chacun des milieux. Il s’agit de la tension de surface, augmentant ainsi la cohésion de chacun de deux milieux. Elles peuvent conduire à une déformation de l’interface qui tend alors vers une sphère.
• La densité d'un corps (que l’on note d) est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. C’est pourquoi la densité est une grandeur sans dimension dont la valeur s’exprime sans unité de mesure. La référence est l'eau pure à 4 °C pour les liquides et les solides.

Dans le cadre d’un simple écoulement sanguin, le poids d’une goutte de sang est le résultat d’une relation étroite entre la Pesanteur et la rupture des tensions superficielles. À l'équilibre, le poids de la goutte est équivalent aux tensions superficielles qui maintiennent le sang dans la goutte et sa liaison à son support. Ce poids est alors exprimé par la loi de Tate : m.g = γ.k.r. Le volume d’une goutte de sang est le corollaire du poids de celle-ci. Puisque, si nous en connaissons le poids, nous pouvons en déduire le volume en fonction de la masse volumique (1,06 g/cm³).

La vitesse de chute d’une goutte est fonction du poids de la goutte, de la hauteur de chute et des forces de résistance de l’air. Lorsque la résistance de l'air est égale au poids de la goutte, la vitesse devient constante. Elle est nommée vitesse terminale. Comme il n'existe pas de volume absolu de la goutte de sang, il n'est pas possible de déterminer une vitesse d'impact sur le support étudié et donc, une hauteur de chute correspondante.

L’alcool, les drogues et les médicaments ont une action sur la quantité et/ou la durée de saignement, mais pas sur la forme, la distribution et la taille des traces de sang. Les études menées par Daniel V. Christman montrent que le sang humain comme celui d’autres vertébrés et même l'encre ont des formes, des distributions et des tailles de traces similaires. Aujourd’hui des équipes tentent de développer des substituts au sang pour réaliser des expérimentations.

Il est possible de reproduire expérimentalement en laboratoire des traces, afin de préciser ou vérifier leur mécanisme de survenue[1].

Comme mentionné plus haut, une goutte de sang en vol à la forme d’une sphère. Si la goutte rencontre une surface, une trace bien formée est produite, et le morphanalyste peut déterminer l’angle auquel la goutte a frappé la surface. C’est basé sur la relation entre une partie de la longueur de l’axe majeur, de l’axe mineur (largeur de la trace), et de l’angle d’impact.

Une tache bien formée a la forme d’une ellipse (voir fig.1). Victor Balthazard en 1939[6], et plus tard Herbert Leon MacDonell en 1971[7] ont démontré que la rapport du ratio largeur-longueur de l’ellipse était la fonction du sinus de l’angle d’impact[7].

Fig. 2 Angles d’impact

À cause de l’aspect tridimensionnel des trajectoires, il y a trois angles d’impact, ${\displaystyle \alpha }$, ${\displaystyle \beta }$, et ${\displaystyle \gamma }$. L’angle le plus facile à calculer est ${\displaystyle \gamma }$ (gamma). Gamma est simplement l’angle de la trajectoire de la trace de sang mesuré à partir de la verticale de la surface (voir fig.2). L’autre angle qui peut être facilement calculable est ${\displaystyle \alpha }$(alpha). Alpha est l’angle d’impact de la trajectoire de la trace sortant de la surface. Le troisième angle à calculer est ${\displaystyle \beta }$(bêta). Bêta est l’angle de la trajectoire de la trace pivotant sur l’axe vertical (z). Ces trois angles sont reliés par la trigonométrie grâce aux équations suivantes.

${\displaystyle \mathbf {l} }$ = longueur de l’ellipse (axe majeur)

${\displaystyle \mathbf {w} }$ = largeur de l’ellipse (axe mineur)

${\displaystyle \mathbf {\alpha } }$ = angle d’impact

Le rapport entre ces variables est :

${\displaystyle \sin \alpha =\left({\frac {w}{l}}\right)}$

Donc :

${\displaystyle \alpha =\arcsin \left({\frac {w}{l}}\right)}$

${\displaystyle \tan \beta ={\frac {\tan \alpha }{\sin \gamma }}}$

Mesurer exactement la trace et calculer l’angle d’impact exige toute l’attention du morphoanalyste. Dans le passé, les analystes ont utilisé une variété d’instruments. Les méthodes couramment utilisées des logiciels qui superposent une ellipse sur une photographie en gros plan d’une trace. Les programmes calculent ensuite automatiquement les angles d’impact.

Fig. 3 Aire de convergence

La zone de convergence est la représentation en deux dimensions de la zone d'origine des projections. Cette aire contient les intersections des grands axes des projections sur la surface étudiée (voir fig. 3).

Pour déterminer la zone de convergence, le morphoanalyste doit déterminer les trajectoires que les gouttes de sang ont empruntée. La trajectoire de vol tangentielle de gouttes individuelles peut être déterminée par l’utilisation de l’angle d’impact et de l’angle de compensation de la trace de sang. La méthode des « ficelles » permet de visualiser cela. Dans le cas de la zone de convergence, il s'agit d'une intersection en deux et non en trois dimensions.

La zone d'origine est la détermination en trois dimensions de la localisation de la source de sang à l'origine des projections, au moment de l'émission sanglante.

Elle inclut la zone de convergence avec une troisième dimension dans la direction z. Puisque l’axe z est perpendiculaire au sol, la zone d’origine à trois dimensions est un volume.

Comme la zone de convergence, la zone d’origine est facilement calculable en utilisant des logiciels spécialisés. Il y a d’autres méthodes mathématiques, plus longues, pour déterminer la zone d’origine, l’une d’entre elles est la méthode tangentielle.