Le 28 juin, c'est-à-dire le jour même que Boursier était tombé malade, Kostolo était venu, selon son habitude journalière, au magasin. Étonné de la soudaineté de la maladie de Boursier et des symptômes alarmans qui se manifestaient, il se tint près du lit du malade toute la journée; le lendemain, il revint près de lui, et ne le quitta plus qu'à sa mort. Ce fut lui qui, pendant la dernière nuit, lui administra les boissons qui avaient été prescrites par les médecins. De même que le sieur Toupié, Kostolo déclara avoir remarqué les taches bleuâtres, indices presque certains d'un empoisonnement.
Enfin tout était consommé, et la mort et l'inhumation du malheureux Boursier; mais des bruits sinistres éclatèrent bientôt, et le 31 juillet, le procureur du roi ordonna l'exhumation du corps. MM. Orfila, docteur en médecine, Hardy, professeur de la faculté de médecine, et Hamel, candidat en médecine, appelés par le juge d'instruction, procédèrent sur le lieu même à l'autopsie du cadavre; ils firent l'extraction de l'estomac et des intestins, qui furent placés aussitôt dans un vase de terre, sur lequel les scellés furent apposés; ils recueillirent aussi dans un vase un liquide jaune. Les médecins déclarèrent, dans le procès-verbal qu'ils dressèrent, qu'ils n'avaient trouvé aucune trace de lésion qui pût faire soupçonner que Boursier eût succombé à la suite d'une rupture ou d'une ulcération du cœur, des poumons et des gros vaisseaux qui sont contenus dans le thorax. Après un examen approfondi, les médecins attestèrent qu'il s'était trouvé, tant dans l'estomac que dans les intestins qu'ils avaient analysés, une quantité d'arsénic suffisante pour donner la mort. Dans le cours de leur première opération, ils en avaient en outre signalé quelques grains au juge d'instruction.
Enfin cinq docteurs en médecine, parmi lesquels étaient MM. Orfila, Chaussier et Pelletan, consultés sur la réunion des circonstances rapportées ci-dessus, furent unanimement d'avis que Boursier était évidemment mort des effets de l'arsenic, et que l'autopsie n'avait nullement justifié la supposition d'une rupture de vaisseaux dans la poitrine.
Ces explications si claires, si précises, si concordantes, ne pouvaient laisser subsister le plus léger doute sur les causes de la mort de Boursier: il était mort empoisonné. Il s'agissait de savoir si cet événement était le résultat d'un crime, d'un suicide ou d'un simple accident. Telles étaient les seules suppositions auxquelles pouvait donner lieu la mort inopinée de cet homme. Tout tendait à démontrer jusqu'à l'évidence que Boursier ne s'était pas empoisonné lui-même. Il était père de cinq enfans; son commerce était aussi prospère qu'il pouvait le désirer; son intérieur n'avait rien que de riant pour lui; il vivait en très-bonne intelligence avec sa femme dont il ignorait les désordres; il était d'une humeur très-gaie, et la plaisanterie qu'il fit à sa femme, le 28 juin, n'indique guère qu'il fût, ce jour-là, tourmenté par quelque souci. D'ailleurs, si Boursier eût mis lui-même de l'arsenic dans son potage, est-il présumable qu'il eût appelé sa femme et la cuisinière, pour leur dire que ce potage était mauvais?
On ne pouvait pas attribuer davantage la mort de Boursier à un simple accident. Aussi l'accusation l'attribua-t-elle à un crime. D'après l'autopsie, l'empoisonnement était constant. Les liaisons criminelles qui existaient entre la veuve Boursier et Kostolo appelèrent sur eux les soupçons de la justice: tous deux furent arrêtés.
Aussitôt que les vomissemens avaient commencé, la femme Boursier avait pris la casserolle qui contenait le riz; elle avait jeté ce riz dans une terrine d'eau sale qui était sous la fontaine; elle avait passé ensuite un peu d'eau dans la casserolle, et ordonné à la fille Blin de la nettoyer; ce que celle-ci avait exécuté, en la frottant avec du sable et de la cendre. La veuve Boursier chercha à expliquer cette circonstance extraordinaire: «Boursier, disait-elle, était très-susceptible sur la propreté. Pour lui prouver que la casserolle était propre, j'allai la vider; et, comme il y avait un peu de riz attaché au fond, j'y ai passé de l'eau pour le détacher, et ai montré ensuite la casserolle à mon mari.»
L'accusation s'empara de cet aveu et crut y trouver une preuve du crime. Les réticences de la femme Boursier, ses tergiversations dans plusieurs réponses importantes, furent autant de probabilités contre elle. Une fois, elle dit que son mari ne lui avait jamais parlé d'arsénic; une autre fois, qu'il lui avait parlé de mort-aux-rats et d'arsénic.
Interrogée sur le compte des personnes qui fréquentaient habituellement sa maison, la veuve Boursier cita tous les amis de son mari; mais elle ne nomma pas Kostolo, et soutint même qu'elle n'avait jamais eu de relations intimes avec cet homme. Mais Kostolo, assez impudent pour ne rien ménager, révéla la nature de ses liaisons avec la veuve Boursier; et celle-ci, forcée par l'évidence à avouer ces coupables habitudes, avoua d'abord qu'elle avait vu Kostolo avec intérêt et plaisir, et bientôt fut contrainte de confesser que, dans la chambre même du défunt, elle s'était abandonnée aux vœux criminels de son misérable complice. Il résulta aussi des interrogatoires qu'elle donnait de l'argent à Kostolo, et l'on en conclut que, puisqu'elle n'ignorait pas le dénuement de cet homme, elle stipendiait ses assiduités adultères, et lui livrait le patrimoine de ses enfans.
Après avoir entendu tous les témoins, l'accusation posa la question suivante:
«La veuve Boursier prétendra-t-elle, comme elle l'a fait dans ses interrogatoires, qu'elle n'avait aucun intérêt ni aucun motif pour commettre ce crime?» Puis elle y répondit: «On ne le pense pas; car sa conduite après la mort de son mari, les projets formés entre elle et Kostolo de s'unir en mariage, la promesse qu'elle lui en avait faite, la crainte qu'elle avait qu'il ne changeât d'avis, démontrent suffisamment le motif qui l'a portée à cet attentat.» Ces allégations de l'acte d'accusation résultaient des déclarations réitérées de Kostolo, et paraissaient être confirmées d'ailleurs par la franchise grossière avec laquelle il répondit aux questions du magistrat chargé de l'instruction de ce procès.