En 1910, Thomas Jennings a fui une scène de meurtre, mais il a laissé un indice qui scellerait son destin: une impression parfaite de ses empreintes digitales dans la peinture sèche d'une balustrade, à l'extérieur de la maison où il avait commis le crime. Les empreintes digitales de Jennings ont été les premières à être utilisées comme preuve dans une enquête criminelle, et elles ont conduit à sa condamnation pour meurtre en 1911.
Depuis lors, les empreintes digitales ont continué de figurer comme élément de preuve essentiel dans les enquêtes médico-légales. Ces marqueurs d'identité uniques sont si parfaitement adaptés à la tâche de lutter contre un crime, que c'est presque comme si c'était la raison pour laquelle ils existent.
Mais bien sûr, ce n'est pas le cas. Ce qui nous amène à la question: pourquoi avons-nous des empreintes digitales et à quoi servent-elles?
Doigts et friction
Il s'avère que les scientifiques sont historiquement en désaccord sur la réponse.
"Les gens ont eu deux idées sur les empreintes digitales: qu'elles aident à améliorer l'adhérence et qu'elles aident à améliorer la perception tactile", a déclaré Roland Ennos, chercheur en biomécanique et professeur invité de biologie à l'Université de Hull au Royaume-Uni.
Ennos a passé une partie de sa carrière à enquêter sur la première idée - que les empreintes digitales nous donnent de l'adhérence. Cela a longtemps été la théorie directrice, selon laquelle les creux et les pics minuscules des empreintes digitales créent une friction entre nos mains et les surfaces que nous touchons.
Un élément de preuve à l'appui de cette théorie est que le bout des doigts pourrait fonctionner comme les pneus en caoutchouc des voitures, dont la nature souple leur permet de se conformer à la surface sur laquelle ils voyagent. Dans les pneus, cette flexibilité est associée à des bandes de roulement en forme d'auge qui décorent leur surface - et cela élargit la surface du pneu, augmentant ainsi la friction et la traction. Ennos a voulu étudier dans quelle mesure cette idée pourrait tenir dans une expérience de laboratoire.
"Nous voulions voir si la friction des doigts augmente avec la zone de contact comme elle le fait dans les pneus", a déclaré Ennos à Live Science. Pour le découvrir, les chercheurs ont fait glisser une plaque de plexiglas sur les coussinets des doigts d'une personne, en faisant varier la force au fil des différentes tentatives et en utilisant de l'encre d'empreintes digitales pour déterminer la proportion de la zone de chair qui touchait le verre.
Étonnamment, ces expériences ont révélé que "la zone de contact réelle a été réduite par les empreintes digitales, car les vallées n'ont pas établi de contact", a déclaré Ennos à Live Science. En d'autres termes, par rapport à la peau lisse qui recouvre le reste du corps, "les empreintes digitales devraient réduire la friction, au moins sur les surfaces lisses".
Cela ne dément pas complètement l'idée que les empreintes digitales facilitent l'adhérence, a déclaré Ennos. On pense que les empreintes digitales pourraient nous aider à saisir les surfaces dans des conditions humides, par exemple - les canaux qui évacuent l'eau un peu comme les bandes de roulement des pneus de voiture - pour empêcher nos mains de glisser sur une surface. Pourtant, cette idée est plus difficile à tester car il est difficile d'imiter parfaitement le comportement des empreintes digitales humaines dans ces conditions, a déclaré Ennos.
Mais il y a l'autre théorie, qui pourrait retenir plus d'eau: le rôle des empreintes digitales dans l'aide au toucher.
Touche magistrale
Il y a quelques années, Georges Debrégeas, physicien devenu biologiste à l'Université de la Sorbonne à Paris, s'interrogeait sur l'absence de théorie concluante sur la raison pour laquelle nous avons des empreintes digitales, quand il est devenu curieux du rôle potentiel du toucher. Nos doigts contiennent quatre types de mécanorécepteurs, ou cellules qui répondent à une stimulation mécanique comme le toucher. Debrégeas était particulièrement curieux de connaître un type particulier de mécanorécepteur - les corpuscules de Pacini - qui se trouvent à environ 0,08 pouce (2 millimètres) sous la surface de la peau du bout des doigts. "Je m'intéressais aux corpuscules paciniens parce que nous savions, à partir d'expériences précédentes, que ces récepteurs spécifiques médiaient la perception de la texture fine", a déclaré Debrégeas à Live Science.
Ces mécanorécepteurs sont particulièrement sensibles aux petites vibrations d'une fréquence précise - 200 hertz - et contribuent ainsi à donner à nos doigts leur extrême sensibilité. Debrégeas s'est demandé si les empreintes digitales amélioraient cette sensibilité.
Pour le savoir, lui et ses collègues ont conçu un capteur tactile biomimétique, un engin qui ressemble à la structure d'un doigt humain, avec des capteurs qui détecteraient les vibrations de la même manière que les corpuscules paciniens. Une version de cet appareil était lisse, et une autre avait un motif strié sur la surface qui imitait une empreinte digitale humaine. Lorsqu'elle est déplacée sur une surface, la crête a donné une découverte fascinante: les crêtes sur le capteur ont amplifié la fréquence exacte des vibrations auxquelles les corpuscules paciniens sont si sensibles.
Agissant comme un proxy pour le bout des doigts humains, l'engin a suggéré que nos empreintes digitales canaliseraient également ces vibrations précises vers des capteurs sous la peau ... En amplifiant ces informations sensorielles fines et détaillées, la théorie est que les empreintes digitales augmentent donc notre sensibilité tactile de plusieurs fois. "Le fait que vous mettiez des empreintes digitales sur la peau change complètement la nature des signaux", a déclaré Debrégeas.
Mais quel est l'avantage d'avoir de tels bouts de doigt hypersensibles?
Pendant des millénaires, nos mains ont été des outils cruciaux pour trouver et manger de la nourriture et nous aider à naviguer dans le monde. Ces tâches sont médiées par le toucher. La sensibilité aux textures, en particulier, pourrait être bénéfique sur le plan de l'évolution, car elle nous a aidés à détecter le bon type de nourriture: «La raison pour laquelle nous devons détecter et séparer les textures est que nous voulons séparer la bonne nourriture de la mauvaise nourriture», Debrégeas expliqué. Un bon sens du toucher pourrait nous aider à éviter les éléments pourris ou infectés.
Ajoutant du poids à l'idée, Debregéas a noté que l'association d'empreintes digitales et de corpuscules paciniens existe également chez d'autres animaux comme les chimpanzés et les koalas, qui s'appuient en partie sur la sensibilité tactile pour les aider à trouver leur nourriture.
Debregéas a toutefois souligné que son expérience n'est pas la preuve que les empreintes digitales ont évolué à cette fin. Mais c'est néanmoins une thèse convaincante et élégante. "Il semble que tout concorde", a-t-il déclaré.
Extrémités lâches et nouvelles questions
Malgré cela, Debrégeas pense en fait que les empreintes digitales pourraient servir à la fois le toucher et l'adhérence. «La raison pour laquelle nous sommes si bons à manipuler et à manipuler les choses, c'est parce que nous avons ce sens du toucher exquis - une boucle de rétroaction constante entre ce que nous touchons et ce que nous ressentons», a-t-il expliqué. Cela "nous permet de corriger en temps réel la force avec laquelle nous allons saisir l'objet."
Par exemple, si quelque chose glisse pendant que vous le tenez, vous devez être en mesure de détecter le changement de sa surface avec le bout des doigts sensibles, afin de maintenir votre adhérence. Debrégeas pense donc qu'il est possible que notre sens du toucher et notre adhérence précise aient co-évolué
Ennos réfléchit à une autre explication possible: les empreintes digitales pourraient empêcher les cloques, croit-il. "Une dernière idée que je préfère est que les crêtes renforcent la peau dans certaines directions et l'aident à résister aux cloques, tout en lui permettant de s'étirer à angle droit, afin que la peau reste en contact", a-t-il déclaré. "C'est un peu comme les renforts des pneus."
Pour Ennos, ces nombreuses possibilités l'intriguent.
Alors, où cela nous mène-t-il? Il semble qu'en dépit d'offrir des preuves médico-légales irréfutables aux détectives et à la police, pour l'instant, nos empreintes digitales restent une sorte d'énigme.
