Des éclairs à Johannesburg, en Afrique du Sud. Crédit : Dr Carina Schumann, Laboratoire de recherche sur la foudre de Johannesburg |
Université d’esprit
Des scientifiques d’Afrique du Sud et du Royaume-Uni ont trouvé le pistolet fumant dans la pathologie médico-légale de la foudre qui pourrait aider à sauver des vies menacées par l’augmentation de l’activité mortelle de la foudre en raison du changement climatique.
Alors que le monde se rassemble pour la COP26 à Glasgow, les scientifiques ont trouvé le pistolet fumant dans la pathologie médico-légale de la foudre qui aidera à développer des connaissances vitales pour faire face aux effets mortels du nombre et de la gravité croissants des orages et des éclairs dus au changement climatique mondial.
De nouvelles recherches menées par des scientifiques d’Afrique du Sud et du Royaume-Uni pourraient aider les équipes médico-légales à comprendre si des personnes ou des animaux ont été victimes de coups de foudre mortels, sur la seule base d’une analyse de leurs squelettes. Leur étude est publiée dans la revue Forensic Science International : Synergy, et intitulée « Harnessing Thor’s Hammer : Experimently induit la foudre trauma to human bone by high pulse current ».
Le changement climatique est en augmentation et il existe des preuves suggérant que l’incidence et la gravité des orages et des éclairs pourraient augmenter. Malheureusement, les grèves mortelles sont courantes contre les animaux sauvages, le bétail et les humains, les pays africains ayant certains des taux de mortalité les plus élevés au monde.
En Afrique du Sud, plus de 250 personnes sont tuées chaque année par la foudre, alors que 24 000 personnes dans le monde meurent chaque année. Lorsqu’un décès dû à la foudre est suspecté, le médecin légiste détermine la cause du décès en recherchant des signes de traumatisme dû à la foudre sur la peau et les organes du défunt. Cependant, lorsque le corps est squeletté, les tissus mous sont absents et la cause de la mort par foudre ne peut être attribuée.
Cette nouvelle recherche fournit un outil pour enquêter sur la cause du décès lorsque des restes squelettés sont récupérés dans le cadre d’une enquête sur un accident ou un décès.
Foudre expérimentale : Traumatisme foudroyant expérimental en action. L’image de gauche montre l’os avant l’application du courant. L’image du milieu est une capture à grande vitesse du passage du courant. L’image de droite est l’os suivant le passage du courant, avec des effets de barotraumatisme montrant la séparation du tissu osseux par une onde de pression interne. Crédit Nicholas Bacci, École des sciences anatomiques | Wits University et Hugh Hunt, Laboratoire de recherche sur la foudre de Johannesburg | Université d’esprit
Selon le Dr Nicholas Bacci, maître de conférences à l’École des sciences anatomiques de l’Université de Wits et auteur principal de l’article, « identifier un décès causé par la foudre se fait généralement à travers des marques laissées sur la peau ou des dommages aux organes internes – et ces tissus ne survivent pas lorsque les corps se décomposent. Notre travail est la première recherche qui identifie des marqueurs uniques de dommages causés par la foudre au plus profond du squelette humain et nous permet de reconnaître la foudre lorsque seul l’os sec survit. Cela peut nous permettre de reconnaître la mort accidentelle par rapport à l’homicide dans les cas où la cause n’est pas apparente, tout en nous permettant en même temps de construire une image plus complète de l’incidence réelle des décès par foudre.
La recherche a été entreprise en collaboration entre des spécialistes de l’anthropologie médico-légale, de l’anatomie, de la physique de la foudre et de la tomodensitométrie (micro-CT) de l’Université de Witwatersrand (Wits University) en Afrique du Sud, de l’Université de Northumbria au Royaume-Uni et de la Corporation énergétique d’Afrique du Sud (NECSA).
Les chercheurs ont généré des éclairs artificiels en laboratoire, qui ont ensuite été appliqués directement sur des os humains, extraits de cadavres donnés qui étaient morts de causes naturelles.
Le Dr Hugh Hunt du Johannesburg Lightning Research Laboratory (JLRL) de l’Université de Wits explique « nous avons utilisé un équipement pour générer des courants d’impulsion élevés en laboratoire (jusqu’à 10 000 ampères), qui imitaient l’effet de la foudre traversant le squelette. La foudre naturelle peut souvent avoir des courants de crête beaucoup plus élevés, mais cela nous a permis d’avoir un contrôle beaucoup plus grand sur l’expérience que d’essayer de placer d’une manière ou d’une autre des tissus humains sur le chemin d’un coup de foudre naturel », explique Hunt, maître de conférences et directeur du JLRL à l’École de génie électrique et de l’information.
Ce que les expériences ont montré était un modèle de dommages aux os qui était uniquement causé par un courant de foudre de courte durée.
La foudre frappe la tour Sentech à Johannesburg, en Afrique du Sud. Crédit : Dr Carina Schumann, Laboratoire de recherche sur la foudre de Johannesburg | Université d’esprit
L’auteur principal, le Dr Patrick Randolph-Quinney, professeur agrégé du Groupe de recherche en sciences médico-légales de l’Université de Northumbria et du Center for the Exploration of the Deep Human Journey de l’Université de Wits, explique « en utilisant une microscopie à haute puissance, nous avons pu voir qu’il y a est un motif de micro-fracture dans l’os causé par le passage du courant de foudre. Cela prend la forme de fissures qui irradient du centre des cellules osseuses ou qui sautent de manière irrégulière entre les amas de cellules. Le schéma général des dommages semble très différent par rapport à d’autres traumatismes à haute énergie, tels que ceux causés par un incendie.
« Même si cette expérience a été menée dans des conditions contrôlées en laboratoire, nous voyons le même traumatisme chez des animaux tués par la foudre naturelle. Nous avons pu comparer les résultats humains avec l’os d’une pauvre girafe tuée par la foudre – et le schéma du traumatisme est identique même si la micro-structure de l’os humain est différente de celle de l’os animal. C’est l’arme fumante que nous recherchions en médecine légale de la foudre », ajoute-t-il.
Histologie comparative : Modèles de micro-traumatismes et de micro-fractures causés par le passage d’un courant induit expérimentalement dans l’os humain (au milieu) et un cas connu de coup de foudre naturel mortel chez une girafe juvénile (en bas). Un échantillon de contrôle (non endommagé) est visible dans le panneau supérieur. Crédit : Patrick Randolph-Quinney | Groupe de recherche en sciences médico-légales, Université de Northumbria et Tanya Augustine et Nicholas Bacci, École des sciences anatomiques | Université d’esprit
Problème du monde réel
Ce qui est unique dans cette recherche, c’est qu’elle rassemble différentes disciplines avec un objectif commun d’essayer de comprendre les effets de la foudre sur le corps, dans le but à long terme de rendre l’environnement plus sûr pour ceux qui risquent d’être tués par la foudre.
Le professeur agrégé Ken Nixon de l’École d’ingénierie électrique et de l’information de l’Université de Wits et membre du conseil d’administration du Centre africain pour le réseau de la foudre et de l’électromagnétisme explique : physiciens et ingénieurs pour explorer un problème du monde réel, qui est impliqué dans la mort de nombreuses personnes chaque année, et en particulier dans des pays comme l’Afrique du Sud, la Zambie et l’Ouganda.
« À une époque où le changement climatique mondial entraîne une augmentation du nombre et de la gravité des orages et des éclairs, nous avons besoin de plus de recherches comme celle-ci, rassemblant différents domaines ayant une réelle expérience de la gestion de la foudre. En fin de compte, notre objectif chez Wits est de rendre notre environnement bâti et nos campagnes plus sûrs pour ceux qui sont exposés aux effets mortels de l’énergie de la foudre en Afrique du Sud, et pour fournir des connaissances vitales à ceux du monde entier qui sont de plus en plus exposés à ce phénomène naturel », dit-il.
Cette recherche n’aurait pas été possible sans les technologies d’imagerie de pointe basées à la School of Anatomical Science de la Faculté des sciences de la santé de Wits et l’installation de micro-CT de la Nuclear Energy Corporation of South Africa à Pelindaba.
« Les chercheurs d’Afrique du Sud sont absolument à l’avant-garde pour rassembler des méthodes d’imagerie de pointe pour découvrir des connaissances nouvelles et révolutionnaires sur le squelette des humains modernes et anciens », note le Dr Tanya Augustine, anatomiste basée à la Wits Medical School, qui co-dirigé la recherche et est l’auteur correspondant de l’article.
« Au cours des dernières années, les équipes de Wits et de NECSA ont a percé les secrets du cancer dans les archives fossiles des hominidés, a fourni des preuves de la cause de la mort chez les australopithèques, et maintenant ces techniques nous permettent de percer les mystères des coups de foudre mortels », ajoute-t-elle.
Référence : « Harnessing Thor’s Hammer : Experimental induit la foudre traumatisé sur un os humain par un courant d’impulsion élevé » 3 novembre 2021, Synergie internationale de la science médico-légale.
DOI : 10.1016/j.fsisyn.2021.100206
