Lyhanna avait été vue pour la dernière fois le vendredi 29 mai, vers 15 heures, devant son collège à Fleurance. Selon les éléments de l’enquête, la jeune fille est montée à bord du véhicule d'un homme de 41 ans, une connaissance de la famille dont la fille est l'amie et la camarade de classe de Lyhanna. N'ayant jamais fugué par le passé, sa disparition a rapidement été jugée très inquiétante par sa famille et les autorités, déclenchant l'ouverture d'une enquête pour « enlèvement et séquestration de mineurs ».

Le conducteur du véhicule, un père de famille de 41 ans nommé Jérôme B., a été interpellé dès le samedi et placé en garde à vue. Face aux enquêteurs, l'homme a affirmé avoir déposé la collégienne à la piscine municipale, des déclarations rapidement qualifiées d’« incohérentes et imprécises » par la justice. À l'issue de sa garde à vue, le suspect a été mis en examen et placé en détention provisoire. Devant le juge d'instruction, il a choisi de garder le silence, refusant de répondre aux questions. Les investigations menées sur son profil ont par ailleurs révélé qu’il faisait déjà l’objet de plusieurs procédures judiciaires et administratives antérieures pour des soupçons de violences sexuelles sur mineures.

Depuis l’alerte, un très important dispositif a été déployé dans cette zone rurale et vallonnée située à 80 kilomètres de Toulouse. Environ 170 gendarmes, appuyés par des équipes cynophiles, des plongeurs, des drones et un hélicoptère équipé de caméras thermiques, ont ratissé le secteur tout au long de la semaine. Des centaines de citoyens volontaires s'étaient également joints aux forces de l'ordre lors de battues citoyennes au cours des premiers jours pour tenter de retrouver la jeune fille.

La famille de la collégienne a été prévenue par les autorités dès la découverte du corps ce jeudi après-midi. Le procureur de la République d'Agen, s'est immédiatement rendu sur les lieux. Dans un communiqué officiel publié en fin d'après-midi, le magistrat a précisé que la victime portait « des vêtements similaires à ceux que la mineure enlevée et séquestrée portait au moment de sa disparition ». Une autopsie a été ordonnée par la juge d'instruction afin de procéder à l'identification formelle du corps et de déterminer avec précision les causes médico-légales de la mort.