1. Que voulons-nous que le chien détecte?

Tout d’abord, il est essentiel de définir précisément ce que nous voulons que le chien détecte, car il n’est pas identique de le former à reconnaître une famille de composés, comme les opioïdes, ou à identifier une substance spécifique, comme le fentanyl. Cette distinction implique de déterminer si l’objectif est la détection d’un ensemble de signaux chimiques ou d’un composé spécifique.

Toutefois, même dans ce dernier cas, le profil olfactif est généralement composé de multiples signaux. Il est donc essentiel de déterminer clairement l’objectif de détection afin de pouvoir sélectionner et concevoir un échantillon véritablement représentatif avec lequel entraîner le chien.

2. Prélèvement d’échantillons

Une fois l’objectif de détection défini, il est nécessaire de mettre en place le système de prélèvement d’échantillons. À ce stade, deux questions essentielles se posent : comment le prélèvement sera-t-il effectué et combien d’échantillons seront nécessaires ?

Il n’y a pas de réponse unique et cela nécessite une réflexion préalable rigoureuse. La méthode de prélèvement dépendra en grande partie de l’objectif de détection et de la manière dont l’odeur se propage. Lorsqu’il s’agit de substances telles que les stupéfiants ou les explosifs, on travaille généralement avec des échantillons réels ou des composés synthétiques, toujours dans le respect du cadre légal et en se conformant à toutes les exigences administratives.

En revanche, dans des domaines tels que la santé, le bien-être animal ou l’étude des cadavres, outre le respect des considérations éthiques correspondantes, il est indispensable d’analyser les voies d’émission de l’odeur, ce qui implique de décider si les échantillons doivent provenir de matières fécales, de sueur, de salive, d’urine ou d’autres matrices biologiques.

Une fois le type d’échantillon défini, il convient de déterminer la taille de l’échantillon. Dans certains cas, celle-ci est limitée par des questions juridiques ou d’accès, ce qui conduit à fixer des seuils minimaux permettant d’obtenir des résultats représentatifs. Dans d’autres cas, on choisit de maximiser le nombre d’échantillons disponibles. Dans tous les cas, il est fondamental que les échantillons soient représentatifs de la population étudiée, en tenant compte de la variabilité liée à des facteurs tels que l’âge, le sexe, la race, des conditions spécifiques ou l’évolution dans le temps.

De même, il est indispensable d’inclure des échantillons négatifs et des témoins, car ceux-ci permettent de distinguer et de valider quels sont les composés organiques volatils (COV) véritablement caractéristiques des échantillons positifs.

3. Analyse des échantillons

Une fois l’échantillonnage effectué, on procède à l’analyse des échantillons. L’objectif étant d’étudier le profil olfactif, la technique de référence est la HS-SPME-GC-MS, qui permet d’identifier les composés organiques volatils présents dans l’espace de tête, c’est-à-dire ce qui se rapproche le plus, sur le plan technologique, d’un nez électronique.

La première étape consiste à optimiser la méthode d’analyse. Pour ce faire, il faut évaluer et ajuster différents paramètres propres à la technique, tels que le type de fibre SPME, les températures, les temps d’extraction et d’injection, ainsi que les conditions chromatographiques. Cette phase est essentielle pour garantir une sensibilité, une reproductibilité et une résolution adéquates des composés.

Les résultats sont présentés sous forme de chromatogrammes, qui montrent les différents signaux associés aux composés présents dans l’échantillon. À partir de ceux-ci, il est possible de caractériser le profil olfactif complet et d’identifier individuellement les composés, souvent à l’aide de bases de données et de la littérature spécialisée.

Dans les cas où les échantillons sont particulièrement complexes ou contiennent des composés à très faible concentration, il peut être nécessaire de recourir à des techniques plus avancées offrant une plus grande sensibilité, telles que le HS-SPME-GC/MS-TOF. Cet aspect est particulièrement important si l’on considère que les chiens sont capables de détecter des composés à des concentrations extrêmement faibles, pouvant même atteindre des concentrations de l’ordre de quelques parties par quadrillion.

Une fois la méthode optimisée, tous les échantillons sont analysés et les données obtenues sont enregistrées, y compris les blancs et les contrôles négatifs. Les signaux chromatographiques permettent d’obtenir une vue d’ensemble du profil olfactif, tandis que la surface de chaque pic fournit des informations relatives à l’abondance des différents composés présents.

4. Recherche de COV représentatifs

Une fois tous les échantillons analysés et la liste des composés ainsi que leurs abondances relatives obtenues, il est nécessaire de revenir à l’objectif initial afin d’identifier quels sont les composés organiques volatils (COV) véritablement représentatifs et universels qui serviront de base à la création de l’appât.

Dans le cas de substances spécifiques, telles que les stupéfiants ou les explosifs, où la détection se concentre sur un composé précis ou sur un petit nombre d’entre eux, l’objectif est d’identifier le COV (ou les COV) qui représente le mieux cette substance. Pour ce faire, il est essentiel de bien connaître les processus de synthèse et de dégradation du composé, car ceux-ci déterminent les sous-produits ou métabolites potentiellement présents. Cette connaissance permet de distinguer les composés propres à la substance cible de ceux provenant de la matrice, tels que les excipients, les plastifiants ou d’autres contaminants.

De même, la connaissance des propriétés physico-chimiques, en particulier de la pression de vapeur, est essentielle pour privilégier les COV les plus susceptibles d’être détectés par le chien.

D’autre part, lorsque l’objectif est la détection d’un profil complexe, comme dans le cas des maladies, du bien-être animal ou de l’étude de cadavres, l’approche s’oriente vers l’identification de schémas communs au sein d’une famille de COV. Dans ces cas, il est nécessaire de traiter conjointement les échantillons positifs afin d’identifier les composés communs, en écartant ceux présents dans les blancs et les échantillons négatifs.

Cette analyse est réalisée à l’aide de techniques de traitement de données multivariées, y compris des outils d’apprentissage automatique, qui permettent d’identifier des schémas et des relations complexes au sein des données.

5. Synthèse de l’appât

Une fois les COV représentatifs identifiés, l’étape suivante consiste à concevoir et à développer un appât qui reproduise le profil olfactif observé dans les échantillons réels. Ce processus dépend en grande partie des résultats obtenus lors des phases précédentes et peut impliquer l’acquisition ou la synthèse des composés sélectionnés.

L’objectif principal est de reproduire, sur un support ou un dispositif, un profil olfactif aussi fidèle que possible à l’original, en conservant des proportions relatives d’abondance similaires à celles détectées expérimentalement. Dans le cas de profils complexes, on privilégie généralement une plus grande représentation des COV considérés comme universels.

Cette étape marque la fin de la phase technologique du processus, aboutissant à l’obtention d’un prototype d’appât fonctionnel au niveau du laboratoire.

6. Essais avec des chiens

Il est toutefois nécessaire de passer du laboratoire au terrain, ce qui implique de réaliser des essais avec des chiens. Aussi prometteur qu’un prototype puisse paraître au stade expérimental, c’est au chien qu’il revient de donner le verdict final.

C’est pourquoi il est indispensable de soumettre l’appât à des essais pratiques permettant d’évaluer son efficacité réelle. Les résultats obtenus en termes de spécificité et de sélectivité seront les indicateurs clés de la performance du dispositif.

Pour garantir la fiabilité des résultats, il est nécessaire de réaliser des essais avec différents chiens, appartenant à différentes unités et guidés par différents maîtres-chiens, afin de minimiser les biais et d’obtenir une évaluation plus solide. De même, l’objectivité du processus repose tant sur les résultats quantitatifs que sur l’observation du comportement des animaux.

Si les résultats n’atteignent pas les seuils fixés, il sera nécessaire de revenir à la phase de laboratoire pour apporter des améliorations au prototype. Ce processus itératif sera répété jusqu’à ce que les critères de validation définis soient satisfaits.

7. Étude des conditions d’utilisation

Enfin, pour évaluer la fonctionnalité réelle du dispositif, il est nécessaire d’étudier sa stabilité et sa durée d’utilisation. La stabilité doit être analysée tant dans des conditions de stockage que dans des conditions d’utilisation, afin de déterminer pendant combien de temps il conserve un profil olfactif efficace.

D’autre part, il est essentiel de déterminer sa durée de vie opérationnelle, c’est-à-dire le nombre d’utilisations ou de séances d’entraînement qu’il permet avant que ses performances ne diminuent de manière significative.

Ces évaluations sont d’abord réalisées dans des conditions contrôlées en laboratoire, puis validées en conditions réelles par des tests avec des chiens, ce qui permet de valider le comportement du dispositif tant au niveau expérimental que sur le terrain.