Identifier un suspect par comparaisoN
L’empreinte, la couleur, l'épaisseur et la forme du cheveu est propre à chacun, diverses expériences permettent l’observation et la comparaison de plusieurs types de cheveux.
L'étude microscopique et physique des cheveux, surtout dans le cadre de comparaisons a très tôt eu une place importante lors de l'étude d'évidence. On étudie donc les caractéristiques de ceux-ci.
Comparaison de la couleur de cheveux
La couleur du cheveu est difficile à étudier. En effet, comme illustré par la photo si dessous, un seul individu peut avoir des cheveux de couleurs différentes. C‘est l’une des raison pour laquelle nous avons des reflets.
Photo I : Cheveux avec reflets d’une des participante au TPE
Photo d’observation au microscope I : Deux cheveux de couleurs différentes d’un même individu (aussi une participante au TPE)
La couleur des cheveux, comme la couleur de la peau est due à deux composant chimiques : la phaeomélanine et eumélanine. Leur différence de concentration donne alors différentes couleurs (pour en savoir plus sur la mélanine, cliquez ici).
Or, la concentration (lors de la production) et l'équilibre de ces molécules dans le cheveu peut changer au cours du temps et d'autres paramètres sont propres à un individu. À cela, il faut ajouter les paramètres environnementaux comme le soleil, le sel marin et certains shampoings. Les rayons UV produits par le soleil détruisent en effet la mélanine ce qui laisse les cheveux éclaircis étant donné que, contrairement à la peau, le cheveu est une matière morte et ne peux pas produire le pigment. Les shampoings éclaircissants quant à eux contiennent du peroxyde d'hydrogène (eau oxygénée) ou des peroxomonosulfate qui retirent progressivement la mélanine du cheveu.
Formule I : Peroxyde d'hydrogène
Formules II : Peroxomonosulfate et peroxodisulfate
La couleur en tant que telle est donc difficile à étudier. Il est cependant possible d'émettre des hypothèses relativement pertinentes sur la couleur de cheveux, selon la couleur du cheveu observée. Ainsi, un cheveu noir, blond ou roux a tendance à vérifier ou contredire les dires de témoins par exemple.
Forme
La forme du cheveu est due à l’architecture protéique de son constituant principal, la kératine. Considérée comme l'exemple type de la protéine fibreuse (1), la kératine représente 95% du cheveu. Très riche en soufre, elle est la protéine responsable de la solidité du cheveu. Son élasticité est assurée par les longues chaînes peptidiques reliées par plusieurs types de liaisons (hydrogènes, disulfures, salines…) (pour en savoir plus, cliquez ici).
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Cheveux mouillés
Un cheveu peut adopter une mise en forme imposée par un produit ou dans un cas plus simple et plus courant, lorsqu’il est mouillé. Dans ce cas de figure, il est plus élastique et offre une amplitude supérieure à la déformation. Cette aptitude est liée aux transformations physico-chimiques que subit la kératine mouillée, étirée et séchée sous tension. À l’état initial, on trouve les chaines sous forme d’hélices α et les liaisons qui se forment entre les spires de cette hélice sont facilement rompues par les molécules H2O qui se glissent entre les chaînes polypeptidiques et forment des liaisons intercanétaires (qui caractérise les liaisons du collagène (2)). La rupture de ces liaisons est favorisée par la présence de produits gonflants dans l'eau qui déstabilisent la structure hélicoïdale en donnant une structure dite “configuration déployée lâche”. L’étirement de la structure du cheveu permet le déploiement des chaînes qui acquièrent un arrangement en feuillets plissés, l’étirement du cheveu provoque alors une transformation partielle de la kératine α en kératine β moins résistante.
Lors du séchage, on assiste à la réformation partielle latérale des liaisons hydrogènes entre les chaînes polypeptidiques (les liaisons intercanétaires) ce qui bloque un retour à la forme α. Le cheveu a ainsi adopté une forme imposée.
Formules III : Insertion de molécules d’eau: kératine α lâche à la reformation des liaisons hydrogènes latéralements: kératine β
http://disciplines.ac-montpellier.fr
2. Traitement chimique: Permanente et défrisage
On appelle permanente l’ensemble des opérations subies par les cheveux dans le but de leur donner une frisure artificielle. L’action inverse, visant a lisser artificiellement une chevelure est appelé défrisage. Le principe utilisé est similaire à celui vu précédemment avec les cheveux mouillés mais l’usage de composants chimiques permettra la durabilité de la forme imposée.
Tableau I : Les actions subies par le cheveu lors de la permanente
Tableau II : Les actions subies par le cheveu lors du défrisage
Formule IV : la cystéine
Formule V : Deux unités cystéine liées par un pont cystine, formant la cystine
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:(R,R)-Cystine_BLUE_Structural_Formula.png
Empreinte
L’empreinte d’un cheveu dépend de sa porosité, c’est a dire le degré d’ouverture des écailles. Plus les écailles sont ouvertes plus le cheveu est poreux, plus elles sont fermés moins il est poreux.Nous avons effectué une observation microscopique du cheveu en cherchant a déterminer si la porosité du cheveu pouvais aider dans le cadre d’une enquête policière.
Matériel:
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Microscope optique
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Lame
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Ciseaux fins
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Cheveux de différentes personnes (essayer d’avoir des types distincts pour pouvoir comparer)
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Pince fine
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Vernis transparent
Protocole:
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Appliquer une couche semi épaisse de vernis sur la lame
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Déposer le cheveu a observer sur le vernis.
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Attendre quelques minutes ( selon l'épaisseur de la couche, le vernis doit être assez sec).
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Retirer délicatement le cheveu avec la pince.
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Observer, il ne faut pas mettre de lamelle.Les écailles se verrons au grandissement x400
Voici les résultats obtenus :
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Cato, Photo d’un cheveu très fin au microscope, naturel
Observation : Ce cheveu montre quelque écailles, il est légèrement poreux.
Observation microscopique I : un cheveu fin
2. Amandine, Photo d’un cheveu d'épaisseur moyenne, naturel
Observation: on distingue bien les écailles, ce cheveu est très poreux
Observation microscopique II : un cheveu d'épaisseur moyenne
3. Tessa, Photo d’un cheveu très épais, naturel
Observation: Les écailles ne sont pas décollées, il n’est pas poreux
Observation microscopique III : un cheveu épais
Cette expérience nous a permis de déterminer que les écailles d’un cheveu ne sont pas un facteur suffisant pour déterminer l’identité d’un individu, malgré tout elles peuvent nous donner des informations sur le style de vie de l’individu
Il est cependant facilement possible de savoir si quelqu’un s'est décoloré les cheveux, notamment par la destruction des écailles et la condition du cheveu récupérer.
Cette information bénigne pourrait servir à éliminer des suspects les individus ne s'étant pas teint les cheveux lors d'une enquête criminelle.
Schéma I : Comparaison entre un cheveu naturel et décoloré
http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doschim/imgArt/cheveux/che_2.html
Épaisseur
Pour déterminer l'épaisseur d'un cheveu, nous avons utilisé une méthode reposant sur le fait qu'un rayon lumineux suffisamment fin (nous avons utilisé un faisceau laser) subit une diffraction lorsqu'il passe près d'un obstacle opaque. Projeté sur un écran, on pourra alors observer une tache de diffraction, celle-ci est directement lié aux dimensions de l’obstacle, le cheveu.
Pour pouvoir déterminer l'épaisseur d’un cheveu on a effectué une diffraction.
Schéma II : La diffraction
Résultats
Ainsi, même si la diffraction est efficace, on a malgré tout pu observer que chez un individu donné, l’épaisseur peut varier selon les cheveux ou même parfois sur un même cheveu.
Notre expérience
Photographies de notre montage
Vocabulaire:
(1) Aussi appelées scléroprotéines,les protéines fibreuses sont de longues molécules de protéines en forme de filaments. Elles se rencontrent chez les êtres vivants et sont pratiquement insolubles dans l'eau. Elles jouent un rôle structurel et constitutif.
(2) Protéine constituant du tissu conjontif
Dans ce cas de figure, la transformation n’est que temporaire car réversible. Les liaisons latérales artificielles créés cèdent en effet devant de nouvelles liaisons hydrogènes. Celles ci se reforment longitudinalement permettant au cheveu de reprendre sa forme et sa longueur initiale pour répondre a la configuration thermodynamique stable des chaine peptidiques (rappel sur les liaisons hydrogènes).