Les deux fillettes ont été vues pour la dernière fois le 30 janvier vers 13H00 (12H00 GMT), à proximité du domicile de leur père Matthias Schepp, à Saint-Sulpice, dans le canton de Vaud (ouest de la Suisse).
Selon leur mère, Matthias Schepp, qui vivait mal la séparation d'avec sa femme, les aurait enlevées. Il a été vu en Corse par des témoins.
Matthias Schepp s'est jeté sous un train le 3 février à Cerignola, une petite ville du sud de l'Italie, sans donner aucune nouvelle de ses filles.
"On sait depuis hier (mardi, ndlr) par des passagères du bateau entre Marseille et Propriano (Corse-du-sud, ndlr) qu'il était avec ses petites filles", entre le 31 janvier et le 1er février, a déclaré le procureur Jacques Dallest lors d'un point de presse au palais de justice de Marseille.
Deux passagères ainsi que la voisine de cabine du père et des jumelles sont les témoins évoqués par le représentant du parquet.
Les enquêteurs perdent la trace des fillettes après la traversée, même si dans un "témoignage imprécis", "un homme âgé", à Propriano, affirme "avoir vu de loin descendre à pied un homme et deux enfants", sans être en mesure d'identifier les petites filles.
"On déduit qu'il est descendu à Propriano mais sans certitudes puisque le bateau poursuivait sa route jusqu'en Sardaigne", a ajouté le magistrat.
"L'hypothèse sombre malheureusement est très envisageable même si tout est toujours possible; et nous n'avons pas retrouvé de corps d'enfants au moment où je vous parle", a-t-il dit.
"Il y a plusieurs hypothèses. La plus triste et la plus tragique serait qu'il a mis fin aux jours des petites filles, qu'il les ait tuées, soit durant la traversée entre Marseille et Propriano, soit par la suite", selon M. Dallest.
Parallèlement, un appel à témoins a été lancé mercredi en Italie, après les déclarations d'une femme qui affirme avoir vu le trio dans son bar à Cerignola. C'est dans cette petite ville des Pouilles que le père s'est donné la mort le 3 février.
"Je suis sûre d'avoir vu les fillettes, elles sont entrées dans mon bar avec leur père. L'homme est entré dans le bar. Avec son accent étranger, il a demandé: +toilettes, toilettes+. La petite est allé aux toilettes pendant que son père l'attendait avec sa petite soeur", a affirmé à la presse italienne la propriétaire.
Mais les policiers italiens sont sceptiques: rien n'est venu corroborer ces déclarations après une inspection du bar avec des chiens et l'analyse des films du système de télésurveillance, selon la presse italienne.
Le procureur français a fait état de quatre témoins affirmant avoir vu seul Matthias Schepp. Un cinquième, pompiste d'une station-service entre Marseille et Aix-en-Provence, indique l'avoir aperçu avec ses jumelles.
Un sixième témoin l'a vu "manger seul sur le bateau", a ajouté le procureur, sans pouvoir préciser si ce repas a eu lieu avant ou après le moment où il était avec ses fillettes.
Le 6 février, Interpol a lancé une alerte à ses 188 pays membres pour tenter de retrouver les deux enfants.
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