Development of a realistic model of bloodstain aging at the crime scene based on spectroscopic analysis

Diplôme Thèse Development of a realistic model of bloodstain aging at the crime scene based on spectroscopic analysis eng 2026-04-07 2026-04-07 director Grabherr Silke 746290 Institut de médecine légale (COLEG) director Thomas Aurélien 647674 director Labudde Dirk author Bergmann Tommy 0000-0001-5357-4719 986291 10.13097/archive-ouverte/unige:193607 urn:nbn:ch:unige-1936077 Sc. Bioméd. - Méd. légale 9 L’estimation de l’âge des traces de sang vise à inférer le moment du dépôt sanguin à partir de modifications mesurables survenant dans des taches de sang séchées. Son application pratique demeure toutefois limitée par des méthodologies fragmentées, une forte dépendance au contexte et l’absence de cadres quantitativement validés. Cette thèse cumulative propose une trajectoire progressive allant des fondements biologiques et méthodologiques vers une estimation de l’âge des traces de sang, numériquement assisté. Dans un premier temps, les bases biologiques et médico-légales du sang en tant qu’élément de preuve sont présentées, en précisant comment la chimie de l’hémoglobine et la morphologie des taches s’articulent avec l’analyse des motifs de traces de sang et en quoi l’information temporelle peut renforcer la reconstruction d’une scène de crime. Une revue systématique des approches analytiques et des signatures de vieillissement existantes dresse ensuite l’état de l’art et met en évidence une lacune centrale : bien que de nombreux marqueurs biochimiques et optiques du vieillissement aient été décrits, il n’existe pas de cadre généralement applicable intégrant les facteurs d’influence majeurs tels que la température, l’humidité, l’exposition à la lumière et la nature du substrat. De nouvelles séries expérimentales sur des traces de sang ex vivo, réalisées en conditions contrôlées, permettent de quantifier ces dépendances et de définir le contexte dans lequel toute approche réaliste d’estimation de l’âge des traces de sang doit s’inscrire. Sur cette base empirique, la thèse introduit des stratégies numériques visant à réduire la dépen- dance à l’observateur et à préparer l’information issue des traces de sang pour la modélisation. Un guide de documentation numérique des scènes de crime, un soutien algorithmique à l’interprétation des taches, ainsi qu’une estimation de l’âge basée sur l’image et compatible avec les appareils mobiles sont réunis au sein d’un flux de travail cohérent et piloté par les données, reliant plus directement l’analyse des motifs de traces de sang aux étapes ultérieures d’analyse temporelle. Enfin, la thèse aborde la modélisation comme passerelle entre les signatures de vieillissement observées et les mécanismes sous-jacents. Des investigations spectroscopiques de la dégradation de l’hémoglobine et de composés apparentés constituent la base d’un modèle génératif, systémique, du vieillissement des traces de sang. Ce modèle représente les spectres UV–Vis comme des mélanges de dérivés de l’hémoglobine régis par des cinétiques dépendantes du temps, permettant la reconstruction et la simulation de trajectoires de vieillissement dans des conditions définies, ainsi que la génération de spectres synthétiques réalistes afin de combler les lacunes expérimentales qui limitent actuellement un usage complet et fiable de l’estimation de l’âge des traces de sang. Pris dans son ensemble, le corpus de travaux scientifiques présenté dans cette thèse cumulative montre comment la combinaison d’expérimentations ciblées, de la numérisation et de la modélisation générative permet de faire évoluer l’estimation de l’âge des traces de sang, d’analyses largement descriptives et conduites au cas par cas, vers un cadre plus réaliste, mécanistiquement informé et orienté vers la pratique. Bloodstain age estimation aims to infer the time of blood deposition from measurable changes in dried bloodstains, yet its practical use is currently limited by fragmented methodology, strong context dependence and a lack of quantitatively validated frameworks. This cumulative thesis develops a stepwise pathway from biological and methodological foundations to a digitally supported and mechanistically informed framework for bloodstain age estimation. First, the biological and forensic basis of blood as evidence is outlined, clarifying how hemo- globin chemistry and stain morphology relate to bloodstain pattern analysis and where temporal information can strengthen crime scene reconstruction. A systematic review of existing analytical approaches and aging signatures then delineates the current state of bloodstain age estimation and identifies a central research gap: although numerous biochemical and optical aging markers have been described, there is no generally applicable framework that accounts for key influencing factors such as temperature, humidity, light exposure and substrate. New experimental series on ex vivo bloodstains under controlled conditions are used to quantify these dependencies and define the context in which any realistic bloodstain age estimation approach must operate. On this empirical basis, the thesis introduces digital strategies that reduce observer dependence and prepare bloodstain information for modeling. A guide for documenting crime scenes digitally, algorithmic support for stain interpretation, and a mobile-compatible, image-based age estimation are combined into a coherent and data-driven digital workflow that links bloodstain pattern analysis more directly to subsequent temporal analysis. Finally, the thesis turns to modeling as a bridge between observed aging signatures and underly- ing mechanisms. Spectroscopic investigations of hemoglobin degradation and related compounds provide the basis for a systems-based, generative model of bloodstain aging. This model repre- sents UV–Vis spectra as mixtures of hemoglobin derivatives governed by time-dependent kinetics, enabling the reconstruction and simulation of aging trajectories under defined conditions and the generation of realistic synthetic spectra to help close existing experimental gaps that currently limit the comprehensive and reliable use of bloodstain age estimation. Taken together, the body of scientific work presented in this cumulative thesis shows how the combination of targeted experimentation, digitization and generative modeling enables a transition in bloodstain age estimation from largely descriptive, case-by-case analyses toward a more realistic, mechanistically informed and practice-oriented framework. Bloodstain age estimation UV-Vis spectroscopy Forensic science Bloodstain pattern analysis Hemoglobin degradation Crime scene reconstruction Generative modeling Dewey 614.1 67 Institut de médecine légale 22A2 false 959 Groupe Silke Grabherr 969 02cff242-8a86-4413-b8f6-c665de9d9a60 Thesis Public PhD_Thesis_BERGMANN__final.pdf 73240645 application/pdf CC BY-SA-4.0 1e713a25eef6a1a6f96688bc594c6f0aaa61e50680da7ff0fcf372f2483076ca 17e141e9-afdb-4f3a-b94b-267923b1e654 Imprimatur Public Imprimatur_Bergmann.pdf 135760 application/pdf 9430cdc60dbd072a98d38440012de3dfd2e064914d69413ad70f99ef8c091c77 openAccess Faculté de médecine / Section de médecine clinique / Département de santé et médecine communautaires / Institut de médecine légale

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