Dans une étude unique en son genre, des chercheurs de l'Arizona State University et leurs collègues ont découvert un groupe de microbes communs qui travaillent ensemble spécifiquement pour décomposer la chair. Ces micro-organismes servent d’horloge biologique et permettent aux scientifiques d’étudier la dégradation post-mortem des tissus avec une précision sans précédent.

Les chercheurs ont exploré un réseau d’une vingtaine de microbes responsables de la décomposition des cadavres selon différents climats et saisons. Les résultats démontrent qu’une orchestration microbienne de la dégradation fonctionne selon un calendrier strict. Ce comportement prévisible permet d’obtenir des estimations précises de l’heure du décès, quelles que soient les conditions environnementales.

L'étude montre également que ces « décomposeurs universels » sont en grande partie uniques aux environnements de décomposition et ne sont pas couramment trouvés dans d'autres communautés microbiennes associées au sol ou à l'hôte.

“Les technologies à haut débit comme le séquençage de l'ADN et la spectrométrie de masse génèrent de grands volumes de données”, a déclaré Qiyun Zhu, membre de l'équipe de chercheurs. “De telles approches permettent souvent de mieux comprendre les questions fondamentales que les méthodes traditionnelles.”

Zhu est chercheur au Biodesign Center for Fundamental and Applied Microbiomics de l'ASU et professeur adjoint à la School of Life Sciences.

La recherche apparaît dans le numéro actuel de la revue Microbiologie naturelle.

Les trois sites de recherche utilisés pour l'étude, situés dans deux zones climatiques divergentes – forêt tempérée et steppe semi-aride – ont montré une tendance cohérente en matière de résultats. Le même ensemble de 20 microbes en décomposition, dont des bactéries et des champignons rares, a été trouvé sur tous les cadavres. Ce groupe de microbes a démontré un comportement de consommation cohérent qui ne semblait pas affecté par les variations des conditions environnementales.

Les chercheurs ont également appliqué l’apprentissage automatique aux données de terrain pour développer un modèle prédictif de l’heure du décès, basé sur l’activité microbienne. En apportant un nouvel éclairage sur l’écologie microbienne de la décomposition, la recherche représente une avancée significative pour la science médico-légale et pourrait également avoir un impact sur les industries agricoles et alimentaires en améliorant la compréhension du recyclage des nutriments et de la santé des sols.

Découvrir la carie des vertébrés

La décomposition du matériel biologique mort est l’un des phénomènes les plus fondamentaux de la nature. La plupart des matières en décomposition sont constituées de déchets végétaux organiques et ces processus sont relativement bien compris. On en sait beaucoup moins sur l’écologie de la décomposition des vertébrés, y compris celle des humains, et une meilleure compréhension de cette progression est une préoccupation majeure pour les médecins légistes.

Cette étude pluriannuelle impliquait la décomposition de 36 cadavres dans trois établissements anthropologiques médico-légaux différents : l'Université du Tennessee, Knoxville ; Université d'État Sam Houston ; et l'Université Colorado Mesa. Les corps, collectés dans trois centres de don de corps volontaires, ont été décomposés sous différents climats et au cours des quatre saisons.

Au cours des 21 premiers jours de chaque corps en décomposition, les chercheurs ont collecté des échantillons de peau et de sol sur les cadavres et les tombes en cours de décomposition. L’équipe de recherche a également prélevé des échantillons de sols non affectés à des fins de comparaison et a enregistré les conditions environnementales quotidiennes, notamment la température, l’humidité et d’autres données atmosphériques.

L’équipe a ensuite construit une image globale de la communauté microbienne, ou microbiome, présente sur chaque site. Cela a démontré quels microbes étaient présents, d’où ils venaient et comment leurs activités évoluaient au fil du temps.

Arrivée à temps

Étonnamment, les chercheurs ont trouvé le même ensemble d’environ 20 microbes spécialisés dans la décomposition sur les 36 corps, quel que soit le climat ou le type de sol. De plus, ces microbes sont arrivés ponctuellement à des moments précis tout au long de la période d’observation de 21 jours. Ce réseau vivant n’est pas simplement un assemblage aléatoire de micro-organismes mais une communauté structurée qui joue un rôle essentiel dans la dégradation du corps.

Notamment, cette suite spécialisée de microbes n’a pas été trouvée dans les bases de données sur le microbiome du sol ni dans les catalogues du microbiome de la peau humaine et de l’intestin. Au lieu de cela, les insectes – en particulier les charognards et les mouches à viande – agissent comme porteurs de microbes. Leur interaction avec les cadavres facilite la propagation de ces micro-organismes, accélérant ainsi le processus de décomposition.

Les données dérivées des microbes universels en décomposition offrent plusieurs avantages lors de l’analyse médico-légale des scènes de mort. En plus de leur comportement constant dans un large éventail de conditions saisonnières, ces microbes primaires en décomposition sont garantis d'apparaître sur chaque scène, contrairement aux empreintes digitales, aux taches de sang, aux photographies ou à d'autres formes de preuves conventionnelles. L’arrivée d’un microbe particulier lors de la décomposition dépend de l’état du cadavre.

L’équipe a utilisé l’apprentissage automatique pour développer un modèle prédictif basé sur l’écologie microbienne trouvée sur les corps en décomposition. Ce modèle a démontré une grande précision et a été validé à l’aide d’un ensemble indépendant d’échantillons provenant de différents climats, confirmant sa fiabilité dans la prévision de l’heure du décès dans un délai de trois jours civils. Les efforts futurs visent à affiner les modèles et à améliorer la précision des prédictions.