SUJET DE STAGE Développement de méthodes ultrasonores pour

Systèmes et applications des technologies de l’information et de l’énergie UMR 8029
SATIE | UCP | 5, mail Gay Lussac, 95031 CERGY-PONTOISE CEDEX | t. 01 34 25 73 32 | [e-mail] | www.satie.ens-cachan.fr
SUJET DE STAGE
Développement de méthodes ultrasonores pour la datation des os
Lieu : Le stage se déroulera au laboratoire SATIE, sur le site de l’Université de Cergy-Pontoise (UCP), en
collaboration avec le Pôle Judiciaire de la Gendarmerie Nationale (PJGN) de Pontoise.
Financement : Institut de Recherche Criminelle de la Gendarmerie Nationale (IRCGN) du Pôle Judiciaire de la
Gendarmerie Nationale (PJGN) de Pontoise.
Poursuite en thèse possible car financement de thèse déjà obtenu.
Contacts :
· Nicolas WILKIE-CHANCELLIER, Maître de Conférences – HDR au laboratoire SATIE – UMR8029
([e-mail], tel : [phone])
· Anne COULOMBEIX, anthropologue à l’IRCGN, chef des unités d’expertise « anthropologie et morpho
analyse des traces de sang »
Le contexte actuel traversé par les pays tels que la France oblige à remettre aux centres des préoccupations
nationales et mondiales les problématiques liées aux attentats bien évidemment, mais plus largement l’analyse des
risques, des scènes de crime et d'accident. Sur les 700 cadavres découverts en moyenne chaque année en France, une
dizaine de corps sont retrouvés à l’état de squelette et étudiés par les anthropologues judiciaires de l’IRCGN (Institut
de Recherche Criminelle de la Gendarmerie Nationale). La connaissance du délai post mortem (ou DPM), c'est à dire
le temps écoulé entre le moment de la mort et la découverte des restes osseux, conditionne la suite ou non de
l'enquête. Pourtant, il n'existe pas de consensus à l'heure actuelle autour de l'utilisation d'une méthode d’estimation du
délai post mortem car les résultats ne sont ni fiables ni suffisamment précis pour aider l’enquêteur.
L’anthropologue judiciaire permet de fournir des réponses aux enquêteurs et aux magistrats en un temps limité.
Pour répondre à la question de la datation de la mort, une méthode colorimétrique a été développée par l’unité
d’expertise anthropologique. Cette dernière repose sur la mesure de l’affinité du Bleu de Nil (un colorant) avec le
collagène subsistant dans la corticale osseuse. Cependant, cette corticale n’étant pas homogène (couleur et structure),
le DPM peut varier de quelques dizaines d'années pour un même os. Cette méthode présente donc un intérêt pour
différencier les os archéologiques des os médico-légaux mais manque clairement de précision pour dater des os
récents. Des travaux de recherche doivent donc être réalisés afin de compléter les informations quant au DPM et
proposer au monde de la justice une méthode fiable et rigoureuse de datation des os.
Pour répondre à cet enjeu, le PJGN s’associe au laboratoire SATIE-UMR 8029 (UCP) dont l’expertise est
reconnue dans le développement de méthodes de caractérisation de matériau, qu’elles soient acoustiques, électriques
ou optiques. Parmi les techniques possibles pour étudier le vieillissement de structures, celles basées sur l’interaction
d’ondes ultrasonores avec la cible sont particulièrement adaptées à la compréhension des phénomènes d’altération de
manière générale, et de la dégradation de matériaux composites en particulier. C’est dans cette catégorie de matériaux
que l’on peut classer les os, puisque les quelques 206 os qui composent le squelette humain adulte, sont constitués
d’un assemblage de tissus compacts et de tissus spongieux, dont la proportion et la disposition diffèrent selon les
types d’os (plats, longs, courts ou irréguliers).
L’objectif est de mettre en commun les compétences en systèmes d’analyses ultrasonores de matériaux et en
anthropologie judiciaire pour développer une technique d’investigation non destructive innovante pour l’estimation du
DPM par méthode ultrasonore. En concentrant l’étude sur des individus dont la décomposition se sera déroulée « à
l’air libre », ce stage s’attachera à discriminer les paramètres physiques pertinents sur une collection d’échantillons
d’os dont la datation est connue. Un protocole de vieillissement accéléré sera mis en œuvre pour reproduire en

Systèmes et applications des technologies de l’information et de l’énergie UMR 8029
SATIE | UCP | 5, mail Gay Lussac, 95031 CERGY-PONTOISE CEDEX | t. 01 34 25 73 32 | [e-mail] | www.satie.ens-cachan.fr
laboratoire les dégradations observées sur les échantillons d’os représentatifs, afin de pouvoir mettre en place des
méthodes d’investigation permettant de suivre l’altération au cours du temps (porosité, fissures, surface, volume…), et
par conséquent d’autoriser la datation des os.
Au cours de travaux précédents, le SATIE a montré que l’étude de la propagation d’ondes mécaniques
(Rayleigh, Lamb, …) à la surface d’un solide, ou dans son volume, permet d’extraire des paramètres physiques
pertinents qui sont les vecteurs d’information de son état de santé. La génération et la détection de ces ondes peuvent
se faire par deux méthodes non destructives : en contact (mécaniquement), au moyen de transducteurs ultrasonores
fonctionnant en émission ou réception, ou sans contact (optiquement), en mettant en œuvre l’excitation vibratoire par
un laser de puissance, et la détection par vibrométrie laser. Si la première est nécessaire pour une étude en laboratoire
car elle permet de discriminer les paramètres intéressants, la deuxième méthode présente l’avantage de réaliser le
diagnostic à distance.
Pour atteindre ces objectifs ambitieux de datation des os par méthodes ultrasonores, la stratégie se
décomposera en plusieurs étapes :
• développement de méthodes de vieillissement accéléré reproduisant en laboratoire les dégradations
observées sur les échantillons d’os représentatifs, afin de pouvoir mettre en place des méthodes
d’investigation permettant de suivre l’altération au cours du temps,
• l’étude approfondie par méthodes acoustiques des propriétés mécaniques des os pour la compréhension des
défauts qui peuvent les fragiliser (porosité, fissures, surface, volume…).