Une information judiciaire avait été ouverte pour meurtre le 28 novembre, soit huit jours après la découverte du corps de la fillette, par le procureur de Boulogne-sur-Mer, Jean-Pierre Valensi. Samedi 30 novembre, c’est la qualification d'assassinat qui a été retenue pour l'enquête. La mère de la petite fille, arrêtée vendredi, a « reconnu les faits et sera mise en examen pour assassinat », a annoncé le parquet. Des tests d'ADN avait révélé que la femme interpellée vendredi en banlieue parisienne était bien la mère de la fillette.
Selon les premiers éléments de l'enquête, cette femme âgée de 36 ans avait été interpellée chez un homme qui l'hébergeait. Elle a été arrêtée aux abords d'un immeuble de six étages dans un quartier résidentiel de Saint-Mandé, une petite commune à proximité de Paris. Une femme noire « âgée d'une trentaine d'années et s'exprimant en langue française », selon la police, faisait l'objet d'un appel à témoin depuis une semaine. Des caméras de vidéosurveillance de la gare du Nord, à Paris, l'avaient filmée en compagnie de la fillette le 19 novembre, alors qu'elles partaient pour Berck, puis seule, cette fois, le lendemain, jour de la découverte du corps de l'enfant.
Le corps de la fillette de deux ans avait été retrouvé, mercredi 20 novembre, en début de matinée, gisant sur la plage de Berck-sur-Mer, dans le Pas-de-Calais. L'enfant était habillé, ses vêtements étaient mouillés. Selon la « Voix du Nord », ce sont des pêcheurs de crevettes qui ont découvert le corps au niveau de l'ancien hôpital maritime, au sud de la ville, avant d'alerter les pompiers.