MPS Mthodes et Pratiques Scientifiques Mathmatiques SVT PhysiqueChimie

MPS Méthodes et Pratiques Scientifiques Mathématiques ; SVT ; Physique-Chimie 1 er thème : Sciences et investigation policière Enquête présentée par les policières scientifiques : Mlle Paulina DECOUVERT et Mlle Helena TROUVAIS

Un cadavre a été retrouvé dans un couloir du bâtiment A du lycée par le Proviseur le 18 août 2017.

Au bout du couloir, les premiers enquêteurs arrivés sur place découvrent : Ø la douille ; Ø une tâche de sang ; Ø un cheveu.

Ils découvrent également, dans une poubelle à la sortie du lycée : Ø une blouse tachée de sang ; Ø une bouteille en plastique.

Nous avons également produit une note scientifique portant sur une technique utilisée pour révéler les tâches de sang. La révélation au luminol Milieu Eau oxygénée basique: H 2 O 2 hydroxyde (réactif) de sodium Luminol Fer du sang (catalyseur) Production de lumière bleue: chimiluminescence Etat excité Le luminol réagit avec l’eau oxygénée dans un milieu basique (rendu par la soude). Mais cette réaction est lente. Le fer contenu dans les hémoglobines du sang permet de catalyser (accélérer) cette réaction. Le produit obtenu est dans un état excité et contient un trop plein d’énergie qu’il libère en produisant de la lumière bleue visible. Cette production de lumière qui résulte de cette réaction chimique est appelée chimiluminescence.

TP 1 SVT: Détermination de la date du meurtre A partir de l’entomologie: l’étude des mouches, on détermine la date de mort de la victime. Exp 1: Observation à la loupe binoculaire des mouches récoltées sur le cadavre et identification de l’espèce correspondante à l’aide d’une planche de détermination. Les mouches retrouvées sont de l’espèce Calliphora vomitoria

Exp 2: Observation à la loupe binoculaire des différents stades de développement. LARVE 97°C PUPE 291°C PUPEADULTE 339°C ADULTE 388°C cumulés Exp 3: Détermination de la date de mort à partir des relevés de température. Relevé des températures en juillet et août 2017 Les T° sont plus faibles dans un bâtiment fermé qu’à l’extérieur. Une sonde-température a permis un relevé journalier de températures moyennes dans le bâtiment A. Découverte du cadavre: 388°C cumulés

BILAN: Pour retrouver des mouches adultes le 18 aout, il faut que celles-ci aient cumuler 388°C. La victime est donc morte le 23 juillet 2017. Après une recherche avec l’aide du gardien, on relève le nom des personnes présentes au lycée ce 23 juillet: on établit une liste de 20 suspects. Liste des 20 suspects

TP 2 MATHS: Détermination de la taille du tueur Nos collaborateurs se sont occupés de déterminer la taille du tueur. BILAN : Hauteur du tueur : entre 155, 2 cm et 164, 5 cm On peut donc acquitter les suspects plus petits ou plus grands : Anatole HONDULAIS, Victor BOILLAUX, Emma VOLE, Phil HATUR, José PALLOUIS et Jean PASSE-DEMEYEUR.

TP 3 PC: Détermination du diamètre du cheveu retrouvé A l’aide d’une courbe d’étalonnage, on détermine le diamètre du cheveu retrouvé sur la scène du crime. Exp 1: On utilise le phénomène de diffraction de la lumière : -on place le cheveu et on mesure la largeur du pointillé diffusé sur l’écran Résultat: 16 mm -on fait de même pour chaque fil d’épaisseur connue Résultats: voir courbe d’étalonnage Dispositif utilisé Observation: Plus l’épaisseur du fil est fine, plus la largeur de la tache est grande.

Exp 2: On utilise le logiciel Regressi et nos résultats pour construire une courbe d’étalonnage afin de déduire un encadrement pour le cheveu. Largeur L (mm) Epaisseur e (µm) Ayant eu le mauvais échantillon, notre expérience et notre courbe ont donc été faussées, cependant nous avons pu récupérer le résultat de nos collaborateurs. BILAN : Avec le cheveu du tueur, nous trouvons un encadrement situé entre 60 et 80 µm. On peut donc acquitter Beyoncé PAMOIS et Igor D’HINATEUR qui ont les cheveux plus fins ou plus épais.

TP 4 SVT: Analyse des frottis sanguins Il nous reste 12 suspects. Grace aux informations communiquées par le labo, nous savons que le sang retrouvé sur la scène de crime provenait d’une personne malade. Nous allons donc observés les frottis sanguins de nos suspects. Exp 1: Observation au microscope optique (MO): - 1 frottis sanguin d’une personne saine - 1 frottis sanguin d’une personne malade. Les hématies sont grises et les leucocytes sont colorées en violet/bleu (grâce à la bétadine). Frottis malade: présence Frottis sain importante de leucocytes Leucocytes Hématies

Exp 2: On observe frottis sanguin de chaque suspect au MO. Puis on compte le nombre de leucocytes à l’aide du logiciel Mesurim. Résultats: BILAN: Ces nouvelles informations sont importantes pour l’enquête mais elles ne constituent pas de preuves suffisantes pour acquitter ou suspecter davantage quelqu’un. Elles ne nous informent pas sur la maladie des suspects (un suspect malade peut être seulement atteint par un virus provisoire).

Un rebondissement se produit dans l’enquête ! A la rentrée des vacances de la Toussaint, une pierre est retrouvée dans le bureau du proviseur. Elle est recouverte d’un papier froissé sur lequel un message codé est écrit. Elle a été envoyée de l’extérieur et a cassé un carreau. Il y a du sang sur le papier et sur la pierre.

Un rebondissement se produit dans l’enquête ! On réalise alors plusieurs expériences* sur ce nouvel indice : TP 5 : On étudie la trajectoire de la pierre pour savoir où était le lanceur TP 7 : On étudie le sang retrouvé sur la pierre TP 9 : On décode le message TP 10 : On étudie l’encre utilisée pour écrire le message

*TP 5 MATHS: Détermination de la trajectoire de la pierre Nos collaborateurs se sont occupés de déterminer la trajectoire de la pierre lancée (qui constitue un nouvel indice) et de localiser l’endroit duquel celle-ci a été envoyée.

TP 6 PC : Analyse de la blouse et des résidus de tirs On analyse un autre indice: la blouse du tueur retrouvée sur les lieux du meurtre. Celle-ci comporte des résidus de poudre, leur analyse nous permettra de déterminer si notre tueur est droitier ou gaucher. Pour détecter les résidus de tirs présents sur une des manches de la blouse, on utilise une méthode chromophorique basée sur une réaction chimique qui engendre la coloration des particules de plomb. Exp 1: Préparation du réactif (KI) par dissolution : une solution de iodure de potassium, qui jouera le rôle du rhodinozate de sodium (habituellement utilisé). Exp 2: Préparation d’expériences témoins de la présence de plomb: - Tube 1 et 2: bille de plomb + acide nitrique. On chauffe au bain-marie afin d’attaquer le plomb grâce à l'acide pour créer des particules de Pb²+. - On ajoute de l’eau distillée dans les 2 tubes, de l’hydroxyde de sodium dans le tube 1 et notre solution KI dans le tube 2.

Résultats: Tube 1: précipité blanc Tube 2: précipité jaune Dispositif de chauffage au bain-marie - Tube 3 et 4: morceau de tissu souillé par des particules de plomb. Tube 3: on ajoute l’hydroxyde de sodium. Tube 4: on ajoute notre réactif KI. Résultats: Tube 3: tissu non coloré (car celui-ci est blanc et le précipité de cette réaction l’est aussi: on ne le distingue pas. ) Tube 4: tissus coloré en jaune : notre solution KI (en iodure de potassium) est donc le réactif le plus adapté pour mettre en évidence les résidus de tirs.

Exp 3: Révélation des résidus de poudre sur la blouse du tueur. On utilise la méthode directe: on vaporise notre réactif KI sur les manches de la blouse. Résultat: La manche droite se colore en jaune. BILAN : L’assassin est droitier. On peut donc éliminer les gauchers de notre liste: Yvette HERINIERE et Louis CIFERT.

*TP 7 SVT : Observation du sang sur la pierre retrouvée On observe le sang utilisé pour écrire le message retrouvé. Exp 1: Observation au MO du sang retrouvé sur papier envoyé dans le bureau du proviseur. On utilise l’objectif rouge puis jaune et enfin bleu. Résultat: Les hématies sont nucléés : elles possèdent des noyaux. Seulement le sang humaine ne possède pas d’hématies nucléés, le sang utilisé est peut-être du sang d’oiseau ou de poisson. . ? Parmi les suspects : Laure DUCRIME travaille dans une ferme et s’occupe d’un élevage de poules et Agathe ZEUBLOUSE tient une poissonnerie (avec son mari). De temps en temps, Jessica ROTH vient aider son amie Agathe ZEUBLOUSE à la poissonnerie… Les trois filles sont donc suspectées d’être l’auteur de ce message… Une question reste en suspens : quel mobile ?

TP 8 PC : Détermination du groupe sanguin du tueur Grâce au luminol, les tâches de sang retrouvées nous permettent, à l’aide du test d’agglutination, de déterminer le groupe sanguin de notre tueur. Exp 1: On apprend à reconnaître un sang de groupe A / de groupe B / de groupe O / de groupe AB. On dispose du sérum anti-A et anti-B sur chaque échantillon de sang : -si celui-ci s’agglutine avec l’anti-A, il s’agit du groupe A; -si il s’agglutine avec l’anti-B, il s’agit du groupe B; -si il s’agglutine avec les 2, il s’agit du groupe AB; -si il ne s’agglutine pas, on dispose de sang de groupe O. A O AB

Exp 2: On détermine le groupe sanguin de la goutte de sang retrouvée sur la scène de crime. On compare avec le groupe sanguin des suspects. Résultat : Le sang du coupable s’agglutine avec le sérum anti-A. BILAN: Le coupable est de groupe sanguin A. Nos collaborateurs ont également découvert qu’il était de groupe A+. On peut donc innocenter les suspects de groupe sanguin différent : Eléonore MAROLEX (AB+) et Valentine OCENT (A-).

*TP 9 SVT : Décodage du message envoyé Nos collaborateurs se sont chargés de décoder le message envoyé dans le bureau du proviseur. BILAN: Le message est: « Le tueur est Edgar Davu » . Plusieurs questions se posent : Est-ce la vérité? Quelqu’un cherche-t-il a faire accuser Edgar Davu? Le tueur tente-t-il de brouiller les pistes ?

*TP 10 PC : Analyse de l’encre utilisée pour le message Nous étudions maintenant l’encre qui a été utilisée pour écrire ce message afin de déterminer qui en est l’auteur. On a trouvé des feutres noirs chez trois des suspects : -chez Jessica Roth : un feutre BIC, -chez Jacques Hadi : un feutre Reynolds, -chez Yvon Olit : un feutre Staedler. Technique utilisée : la Chromatographie sur Couche Mince (CCM) Principe : identifier des espèces chimiques en comparaison avec des espèces de référence Ici on compare 3 différentes encres avec celle utilisée pour écrire le message (E). Matériel : -cuve à chromatographie remplie d’eluant -plaque avec ligne de dépôts -capillaires

Exp 1: Préparation des 3 plaques de chromatographie. Préparation des gouttes d’encre: -on colorie papier avec feutres puis on les dissout dans l’eau -on dissous aussi l’échantillon E Exp 2: Sur nos 3 plaques, on dépose une goutte de l’encre E et une goutte de chaque encre de feutre. � B= Bic � R=Reynolds � S=Staedler

Exp 3: On place, les unes après les autres, nos plaques dans la cuve à chromatographier afin que l’éluant agisse. Résultats: BILAN: L’encre du Bic est semblable à l’encre utilisée pour l'écriture du message de délation : l’auteur de celui-ci est donc Jessica ROTH. Mais a-t-elle agit seule et dans quel interêt…?

TP 11 PC : Test Elisa des suspects pour déterminer les porteurs de l’hépatite B Les analyses réalisées sur la goutte de sang retrouvée sur la scène de crime montre que ce sang appartient à un individu atteint de l’hépatite B. On se propose de faire un test de dépistage de l’hépatite B (= test ELISA) sur les 8 suspects restants. Exp 1: On réalise un test Elisa sur : -un témoin positif (atteint) -un témoin négatif (sain) Puis sur les 8 suspects.

Le protocole est le suivant : -on dépose 80 �� L de chaque sérum dans les puits contenant le virus d’hépatite B et on attend 10 minutes -on fait 5 lavages -on dépose 80 �� L de l’anticorps de détection et on attend 10 min -on refait 5 lavages -on dépose ensuite 80 �� L de TMB qui se colore en bleu si il y a présence des anticorps de détection Résultats : BILAN : Il y a 4 suspects atteints du virus de l’hépatite B. On peut donc innocenter les suspects non atteint d’une hépatite B : Jessica ROTH, Jacques HADI, Brigitte DEFRANCE et Yvon OLIT.

TP 12 PC : Analyse de la bouteille retrouvée et dosage de sucre dans cette boisson On analyse la boisson retrouvée sur la scène de crime. Exp 1: -on prépare 5 solutions étalons de 100 ml avec des masses de sucre différentes -on pèse ces solutions afin d’établir une courbe d’étalonnage à l’aide du logiciel Regressi Résultats: Vsol=100 ml Pour un volume donné (ici 100 ml), la masse m de solution dépend de la masse m de soluté (sucre). En abscisse: m sucre (en g) En ordonnée: m sol (en g)

Exp 2: -on pèse 100 ml de la boisson retrouvée afin de déterminer, grâce à la courbe, la masse de sucre présent dans cette solution. Résultat: -on compare la boisson sucrée avec le coca : On sait qu’une canette de 330 ml de coca contient 7 morceaux de sucre, 1 morceau pèse 5 g, il y a donc 7 x 5 g=35 g de sucre dans 330 ml. Dans 100 ml, il y a (100 x 35)/330=10. 6 g de sucre. Observation: la boisson retrouvée a une masse de sucre proche du coca. BILAN : La bouteille en plastique retrouvée contient une boisson très sucrée. Ce soda est considéré comme trop sucré pour un diabétique : le tueur ne peut donc pas être une personne atteinte de diabète. Laure EOLE est donc écartée.

TP 13 SVT : Analyse de caryotypes et détermination du sexe du tueur Exp: On réalise le caryotype de la goutte de sang laissée sur la scène de crime afin d’identifier le sexe du tueur. Un caryotype correspond à l’ensemble des chromosomes présents dans une cellule, classé par ordre de taille. Dans l’espèce humaine, chaque cellule contient 23 paires de chromosomes. La 23 ème paire est différente pour un homme (XY) et pour une femme (XX). BILAN: L’assassin est une FEMME car son caryotype possède 2 chromosomes X. Edgar Davu est donc innocenté.

TP 14 SVT : Analyse des empreintes génétiques des suspects (électrophorèse de l’ADN) Exp: -On réalise une empreinte génétique de chacun des quatre derniers suspects : Agathe Zeublouze, Laure Eole, Laure Ducrime et Edgar Davu. -On compare ces empreintes à celle du tueur (ADN issu de la goutte de sang retrouvée sur la scène de crime). Protocole de l’électrophorèse: -On dépose, dans les puits d’un gel d’électrophorèse, les différents échantillons d’ADN préparés; -On laisse migrer environ 40 minutes : les fragments d’ADN migrent vers le pôle positif, d’autant plus loin qu’ils sont de petite taille; -On colore le gel pour faire apparaître les fragments d’ADN.

Pour comprendre l’électrophorèse, on étudie les molécules d’ADN. Charges négatives (couleurs froides) Charges positives (couleurs chaudes) A l’intérieur des deux brins se trouvent les charges positives de la molécule d’ADN et à l’extérieur se trouvent les charges négatives. Cela explique la migration des molécules vers le pôle +.

Résultats : Edgar Davu Agathe Zeublouze Laure Ducrime Laure Eole Goutte de sang du tueur BILAN: L’empreinte génétique de AGATHE ZEUBLOUSE est semblable à celle du tueur, elle est donc COUPABLE. Laure DUCRIME et Laure EOLE sont donc innocentées.

QUEL MOBILE ? Pourquoi Jessica ROTH a-t-elle accusé Edgar DAVU d’être le tueur…? En fouillant au domicile d’Agathe ZEUBLOUSE, on découvre que celles-ci sont bien plus qu’amies: elles sont MERE ET FILLE ! En interrogeant le mari d’Agathe, on apprend qu’il existe une haine violente entre le couple et Edgar. Suite aux violences commises par ce dernier sur Agathe pendant de longues années, celle-ci a du fuir avec sa fille en bas âge à seulement 16 ans. Cette violente haine, qui murit depuis près de 15 ans, ressurgit lorsque la famille Zeublouse emménage à Nantes , Jessica découvre que son prof de mathématiques n’est autre que son père qui l’a détruite dans son enfance. En parlant à sa mère, elle déclenche chez la famille un besoin de revanche, celuici s’est reconstruit une famille qu’il aime et chérit alors qu’il a meurtrit et abandonné les 2 femmes. Un stratagème voit le jour, elles décident alors, le 18 aout de débarquer au lycée pour tuer cet homme. Malheureusement, ce n’est pas Edgar qu’elles abattent dans le dos mais son meilleur ami: le prof de sciences !!! Prises de panique, elles s’enfuient en laissant derrière elles plusieurs indices ainsi que du sang : ce qui trahira Agathe !! Jessica tente alors de brouiller les pistes en envoyant une pierre accompagné d’un message de diffamation afin de faire accuser celui qui finit toujours par les détruire…

Ce compte-rendu est réalisé par les 2 inspectrices: Helena TROUVAIS et Paulina DECOUVERT Cette enquête fut rythmée par de nombreuses découvertes et plusieurs rebondissements. Nous remercions toute l’équipe d’investigation avec laquelle nous avons collaborer ces derniers mois. Ce fut une aventure riche et novatrice. Les méthodes scientifiques utilisées nous on permit de résoudre ce crime, espérons que la justice soit tolérante.