Sur la palette de l’artiste. La physico-chimie dans la création artistique

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Philippe Walter

Sur la palette de l’artiste. La physico-chimie dans la création artistique

Leçon inaugurale prononcée le jeudi 20 mars 2014

Philippe Walter

Note de l’éditeur

La chaire annuelle d’Innovation technologique du Collège de France a été créée avec le soutien de la fondation Bettencourt-Schueller.

Texte intégral

1Monsieur l’Administrateur,
Mesdames et Messieurs les Professeurs,
Madame Bettencourt-Meyers, Monsieur Meyers,
Chers collègues, chers amis,
Mesdames, Messieurs,

2La chimie et l’histoire de l’art sont deux disciplines que peu de personnes associent de manière naturelle. J’ai pourtant proposé que cette double thématique caractérise cette année la chaire d’Innovation technologique Liliane Bettencourt. Même si cela peut vous surprendre, nombreux sont les artistes qui ont éprouvé le désir de connaître la nature et les propriétés des couleurs qu’ils employaient, préparaient ou faisaient préparer sous leurs yeux. Le peintre et théoricien des techniques britannique Charles Lock Eastlake considérait, au xixe siècle, que « la chimie a été de tout temps l’auxiliaire professé du peintre1 ». D’autres artistes regrettèrent de ne pas dominer cette science pour s’exprimer au mieux dans leur art. Vincent Van Gogh confiait ainsi, dans une lettre à son frère Théo, à peine plus d’un mois avant sa mort : « […] dans les couleurs, il y a un tripotage, comme dans les vins, comment pouvoir juger juste lorsque comme moi on ignore la chimie2 » ?

3Avant de poursuivre ma leçon inaugurale en vous décrivant les liens très forts qui peuvent exister entre la peinture et la chimie, je tiens à remercier l’Assemblée des professeurs du Collège de France – et, en premier lieu, Clément Sanchez, qui a proposé ma candidature avec le soutien de Marc Fontecave – d’avoir choisi de mettre en avant cette année une telle thématique interdisciplinaire. Vous m’offrez ainsi la possibilité de partager avec vous ma conception des relations bien particulières qui existent entre les arts et les sciences, dont la spécificité est d’associer des notions qui relèvent de la physique et de la chimie, des sciences humaines, de l’histoire et de la littérature, pour reprendre les dénominations de certains champs d’enseignement de cette institution. Il s’agira de placer l’atelier de l’artiste au centre de mon discours, de réfléchir au geste du peintre et à ses implications, tant du point de vue matériel qu’esthétique, en combinant les approches, comme j’ai cherché à le représenter ici sur ce diagramme (fig. 1).

Figure 1

Figure 1

La démarche interdisciplinaire au service d’une meilleure compréhension de l’atelier de l’artiste.

4Je suis intimidé ce soir par la charge que représente cet enseignement, inhabituel dans cette institution, et honoré de vous montrer pourquoi et comment il est peut-être devenu possible aujourd’hui de porter ce nouveau regard sur l’art, en considérant davantage la dimension matérielle de la création artistique. Cette approche se développe non seulement grâce à de nouvelles technologies d’analyse physico-chimique et d’observation scientifique, mais aussi parce que des collègues issus de toutes les disciplines relatives aux sciences de la matière et aux sciences humaines et sociales acceptent de croiser leurs méthodes et leurs données pour voir différemment le geste créateur.

5J’aime souligner que cette recherche ne peut être réelle, efficace et pertinente que si l’on peut devenir, par ses travaux, par ses lectures et par la mise en place de groupes de recherche collectifs, à la fois physico-chimiste, historien, littéraire, archéologue et parfois artiste. J’ai le souvenir d’un échange exceptionnel que j’ai eu sur ce thème, il y a près de vingt-cinq ans, avec Claude Lévi-Strauss, ici même, dans la bibliothèque du Collège de France. Il m’a sans doute, ce jour-là, conforté dans l’idée qu’une seule personne ne peut assimiler ces différents champs du savoir dans leur complexité et leur sophistication intellectuelle, mais qu’il ne fallait pas hésiter à les mettre en résonance. Pour cela, il est nécessaire de se concentrer sur des moments spécifiques de l’histoire et de s’organiser pour travailler efficacement et collectivement sur ces travaux aux frontières des disciplines.

6Je me suis ainsi intéressé, par exemple, au cas de Florence au début du xvie siècle, où le mélange des arts et des sciences entraîna de profondes modifications dans la vision du monde et de l’homme. Actuellement, je me passionne pour le xixe siècle, une période durant laquelle l’industrialisation et le développement de la chimie ont amplifié les possibilités de création artistique et ont conduit à une évolution rapide, je dirais même à une démultiplication des manières de peindre, à laquelle l’histoire de l’humanité n’avait jamais été confrontée. Le chimiste et l’historien peuvent y voir le rôle des nouvelles formulations de la matière picturale et de son conditionnement, vers 1840, dans des tubes hermétiques en feuille d’étain, permettant au peintre de sortir plus facilement de son atelier. Différentes disciplines peuvent offrir d’autres regards sur cette période. J’ai été surpris, par exemple, d’apprendre par ma collègue Charlotte Ribeyrol, spécialiste de la poésie et de la peinture victoriennes, le rôle déterminant que le chimiste britannique William Henry Perkin avait indirectement joué dans les arts et la littérature en synthétisant, en 1856, le premier colorant organique à base d’aniline, la mauvéine. Les chimistes connaissent bien l’importance économique et industrielle de cette première synthèse. Ayant permis de généraliser l’utilisation de la couleur mauve, cette production eut également un impact très important sur la société de l’époque, aussi bien en Angleterre qu’en France. La mode vestimentaire s’en est trouvée modifiée, la palette des artistes a changé, le vocabulaire des poètes est devenu plus riche pour décrire les rapports entre couleurs et émotions. J’y reviendrai plus loin.

7« Enseigner la science en train de se faire » dans cette institution prestigieuse en mélangeant ces concepts disciplinaires est donc l’objectif que je me suis fixé pour cette année. Comme l’indique le titre de ma leçon inaugurale, je vais m’intéresser essentiellement à la peinture, mais mes propos peuvent très bien être adaptés aux autres domaines de l’art.

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  • 3 Élisabeth Martin et Alain R. Duval, « Les deux variétés de jaune de plomb et d’étain : étude chrono (...)

8Les premières applications de la chimie dans l’art qui viennent à l’esprit de la plupart des personnes que je rencontre se focalisent sur deux aspects avec lesquels je vais brièvement commencer mon exposé. Le premier est celui de la contribution de la science à l’expertise, c’est-à-dire à l’attribution d’une œuvre à une période chronologique qui est celle de l’auteur présumé d’un tableau. L’histoire des pigments est en effet complexe et l’identification précise d’une matière va parfois permettre de déterminer durant quelle période l’œuvre a été réalisée. Il s’agit par exemple, entre le xive et le xviie siècle, du pigment jaune à base de plomb et d’étain, préparé selon des procédés qui laissent dans la composition chimique, ou non, une petite quantité de silicium3. La présence de cet élément démontre que la matière résulte d’une recette qui n’a été employée que jusque vers 1450. Son absence signifie que l’œuvre est postérieure au milieu du xve siècle.

  • 4 Stefan Koldehoff et Tobias Timm, L’Affaire Beltracchi. Enquête sur l’un des plus grands scandales d (...)

9Pour l’art du xxe siècle, la très rapide prolifération de nouveaux pigments de compositions chimiques variées offre des possibilités parfois très fines de datation. De nombreux faussaires ont ainsi été démasqués parce qu’ils avaient employé un pigment de façon anachronique. Il en est ainsi de Wolfgang Beltracchi il y a quelques années en Allemagne, dont on a reconnu un faux, le tableau ayant été jusque-là attribué à Heinrich Campendonk et daté de 1914, parce qu’il contenait un pigment blanc de titane dont l’usage n’a pu commencer qu’après sa synthèse chimique, postérieure à la fin de la Première Guerre mondiale4. Partant de l’identification inattendue de ce pigment, une vaste enquête a révélé une organisation criminelle qui était allée jusqu’à fabriquer de faux inventaires de collectionneurs ou de galeries d’art pour donner une consistance historique à des œuvres qui venaient d’être produites. Ce dossier, comme d’autres, défraye fortement la chronique depuis 2006.

  • 5 Vincent Delieuvin (dir.), La Sainte Anne, l’ultime chef-d’œuvre de Léonard de Vinci, catalogue de l (...)

10Le second thème de préoccupation du public est la restauration des peintures. Restaurer est en effet régulièrement nécessaire pour redonner un aspect lisible aux œuvres endommagées par des repeints effectués dans le passé et qui ont changé de couleur par altération. Parfois, le vernis protecteur s’est détérioré et a bruni sous l’action de la lumière et de l’absorption de poussières. Il faut alors le retirer ou en réduire l’épaisseur avant d’en déposer un nouveau. La restauration, en 2012, d’une œuvre de Léonard de Vinci, La Vierge à l’Enfant avec sainte Anne, a permis de révéler de nouveau la qualité des couleurs initiales5. La chimie peut jouer un rôle important pour déterminer les meilleurs solvants ou suivre, au jour le jour, le travail d’amincissement du vernis sans courir le risque d’aller trop loin et d’endommager la matière picturale d’origine, notamment ses éventuels glacis faiblement teintés, qui peuvent être pris à tort pour des vernis. Là encore, de nombreux progrès ont été réalisés ces dernières années grâce à une meilleure connaissance des techniques de l’art et grâce à la mise au point de nouveaux outils d’analyse. Ces perfectionnements ont d’ailleurs conduit le musée du Louvre à envisager la restauration de ses œuvres les plus emblématiques, en particulier La Joconde, d’après de récents commentaires des responsables du musée parus dans la presse.

11Cependant, je ne vais pas m’étendre davantage sur ces deux axes car ils relèvent plus du domaine des applications de la recherche que du progrès des connaissances. Je souhaite plutôt vous montrer comment l’innovation technologique a conduit les artistes à inventer de nouvelles manières de peindre. Mais aussi, inversement, comment la construction d’instruments scientifiques, actuellement et à l’avenir, bouleverse notre capacité d’étude et rend possible depuis quelques années des recherches interdisciplinaires très innovantes.

12Je vais ainsi tenter de préciser une histoire des techniques de la peinture qui va nous amener à considérer conjointement l’histoire de la couleur et celle des sociétés. Les historiens et les sociologues, notamment Pierre Francastel, John Gage et Michel Pastoureau, ont déjà abordé ces aspects mais ils se sont souvent trouvés confrontés à des difficultés méthodologiques car la vision que nous avons des œuvres aujourd’hui ne correspond pas toujours à celle qui avait été voulue par l’artiste, certaines couleurs pouvant ternir au cours des siècles. Aujourd’hui, les questionnements liés à cette action du temps ne sont plus aussi contraignants grâce aux évolutions technologiques dans le domaine de l’analyse chimique, devenue non invasive et portable, et qui rend possible, d’une part, de proposer ce qu’étaient les couleurs originelles d’une peinture et, d’autre part, d’étudier toutes les œuvres, même les plus précieuses, le prélèvement d’échantillons n’étant plus nécessaire pour ces travaux.

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13Commençons tout d’abord par étudier pourquoi certains artistes ont pratiqué des innovations dans leur technique picturale et le rôle qu’a joué la chimie. Une gravure réalisée à la fin du xvie siècle montre la vie collective autour du Maître (fig. 2) : des élèves réalisent un portrait ou dessinent d’après une sculpture ; des ouvriers préparent la matière picturale en broyant les pigments et en les mélangeant avec une huile, vraisemblablement de lin ou d’œillette. Les études sur la matérialité des peintures vont dans un premier temps permettre de décrire – parfois de tenter de comprendre – cette organisation autour du travail créateur de l’artiste, de faire une sorte d’archéologie de son atelier à partir de ses réalisations ainsi que de l’ensemble des vestiges matériels, iconographiques et textuels qui sont à notre disposition pour ces recherches.

Figure 2

Figure 2

Gravure de Jan Baptist Collaert, d’après Johannes Stradanus, La Peinture à l’huile [Color olivi], 1590, cabinet des arts graphiques du Department of Rare Books and Special Collections (RBSC) de l’université de Princeton, États-Unis.

14Pour remonter aux origines, nous pouvons étudier certaines fouilles de sites du Paléolithique supérieur qui ont livré de nombreux blocs de pigments. Celle de l’abri du Poisson, aux Eyzies-de-Tayac-Sireuil, en Dordogne, m’a permis de reconstituer la « trousse » d’un peintre d’il y a environ 32 000 ans : des silex taillés ayant servi à préparer une poudre à partir de blocs d’oxyde de fer et de manganèse, ainsi qu’un godet et une palette en calcaire sans doute utilisés pour mélanger les pigments avec de l’eau avant de les déposer sur le plafond de l’habitation. Tous ces objets portent les mêmes traces de deux pigments rouges et noirs qui sont caractérisés par leur nature minéralogique, la forme de leurs cristaux et les impuretés qu’ils contiennent.

15Le choix des couleurs était, à cette époque comme jusqu’à la fin du Néolithique, très restreint, et il s’enrichira lentement, comme l’atteste la palette représentée par Martin Van Heemskerck dans son tableau Saint Luc peignant la Vierge, vers 1532, qui compte une dizaine de couleurs seulement (fig. 3). En comparaison, Paul Cézanne avait à sa disposition une centaine de nuances commerciales et, de plus, il n’hésitait plus à les mélanger sur sa palette en bois ou bien directement sur sa toile, à la manière impressionniste, en touches colorées légères et spontanées. Il est évident de dire qu’un peintre actuel ne manie pas les mêmes couleurs qu’un Égyptien ou un homme de la Renaissance. L’histoire des pigments n’est pas simple et, surtout, les conditions de leurs usages avec des liants ont souvent été modifiées.

Figure 3

Figure 3

Martin Van Heemskerck, Saint Luc peignant la Vierge (détail), 1532, huile sur bois, musée des Beaux-Arts de Rennes.

  • 6 Daniel Arasse, Le Détail : pour une histoire rapprochée de la peinture, Paris, Flammarion, 2008, p. (...)

16Pour revenir au tableau de Van Heemskerck, Daniel Arasse6 a commenté la présence, sur cette palette, d’une autre matière, « la petite masse de gelée que le peintre glisse dans ses couleurs en peignant. Notation seulement technique ? Sans doute pas. Avec ce médium, le peintre donne à ses figures l’apparence de la vie qui anime ses modèles. » En fait, à travers ces couleurs et ce médium, qualifié par Arasse d’« infime goutte de vie », ce sont tous les concepts de la physico-chimie de la peinture qui transparaissent. En particulier, l’ajout d’un tel gel va pouvoir modifier la fluidité de la matière picturale, la saturation de la couleur et produire des effets spécifiques sur l’œuvre finale tels qu’une matière lisse et brillante ou un empâtement qui révèle une texture grâce au mouvement du pinceau durant le geste du peintre.

17Aujourd’hui, la reconstitution de ces produits, en suivant des procédés décrits de manière plus ou moins précise dans des livres de recettes, combinée à l’analyse de leur propriétés rhéologiques, nous renseignent sur l’écoulement de la matière picturale sous l’effet du pinceau, la formation du film de peinture et son séchage, et de là, sur les motivations qui ont conduit à ces formules chimiques souvent complexes. Par exemple, pour s’en tenir à cette matière sous forme de gel sur la palette de Van Heemskerck, la propriété thixotrope du produit fait que la peinture va s’écouler doucement et facilement sous le geste du pinceau puis, lorsque la main se relèvera, que la matière restera en place et ne s’écoulera plus.

  • 7 Eugène Delacroix, lettre à Monsieur Haro, marchand de couleurs, rue du Colombier, près de la rue de (...)

18Ce type de préoccupation apparaît également dans les échanges qui nous sont parvenus entre les artistes et leurs marchands de couleurs. Ainsi en témoigne une jolie lettre7, couverte de tests colorés, qu’Eugène Delacroix adressa en 1827 à son marchand de peinture pour lui faire « broyer sur le champ » différents pigments, « le tout plus liquide que les couleurs qu’on prépare pour tout le monde ». La nature des liants, leur fluidité et les conditions de leur séchage, plus ou moins rapide, ont aussi été des paramètres très importants dans l’évolution des arts et des manières de peindre.

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19De l’Antiquité jusqu’au dernier quart du xixe siècle, les projets artistiques imaginés par les peintres ont été dominés, dans la pratique comme dans la théorie, par le concept d’imitation de la nature, ou mimésis, et d’expression sensible de la réalité. C’est certainement pour répondre à cette ambition créative à la fois mimétique et expressive que l’inventivité technique est apparue comme une clé indispensable aux artistes. De nombreux commentateurs de l’art ont ainsi mis en avant, durant l’Antiquité, la qualité réaliste d’une œuvre, par exemple celle d’une fresque de Zeuxis qui reproduisait la nature de manière tellement réaliste qu’un oiseau pouvait se tromper et chercher à y picorer les grains d’une grappe de raisin. L’effet visuel reposait sur le choix des pigments, de leurs mélanges, de leurs superpositions et juxtapositions, et sur la représentation des ombres et des lumières pour créer l’illusion du relief, allant jusqu’au trompe-l’œil. Les artistes vont ainsi chercher non seulement à imiter mais aussi à dépasser la nature par le moyen de leur art, en quête d’une reproduction idéale de la beauté.

20Le mythe de Pygmalion et Galatée, raconté par Ovide dans ses Métamorphoses et repris par de nombreux peintres des xviiie et xixe siècles, transcende cette volonté de perfection et d’imitation du monde qui conduit l’artiste à rêver de voir son œuvre s’animer. Pygmalion, roi et sculpteur de talent, solitaire détestant les femmes, était capable de produire une statue féminine d’une beauté exceptionnelle. Une magnifique série de quatre œuvres a été réalisée par le peintre britannique préraphaélite Edward Burne-Jones à partir de cette légende. Le troisième tableau de la série (fig. 4) montre comment le sculpteur, amoureux de l’image qu’il a créée dans le marbre, voit son vœu d’épouser une femme semblable exaucé par la venue d’Aphrodite, qui donne vie à la figure qu’il a façonnée. Du point de vue de la représentation picturale, le rendu de l’aspect marmoréen, d’une part, et celui du délicat incarnat féminin, d’autre part, créent une transition chromatique remarquable de subtilité. Par l’action divine, l’ajout d’« une goutte de vie », la statue s’anime en devenant polychrome, grâce à un subtil usage de pigments vermillon pour les tons chair et grâce à la délicate coloration des cheveux et des yeux. Burne-Jones a ainsi su recréer le poli du marbre, la douceur de la peau et la trame soyeuse des étoffes par des effets optiques liés aux coloris des objets, aux relations de tons entre les ombres et les lumières, à la nature plus ou moins brillante ou mate des reflets.

Figure 4

Figure 4

Edward Burne-Jones, Pygmalion et Galatée III : les feux de la divinité [Pygmalion and Galatea III: The Godhead Fires], 1878, huile sur toile, Birmingham Museum and Art Gallery, Birmingham, Royaume-Uni.

21Notons que les pigments employés pour représenter des corps nus ou des portraits sont, jusqu’au xixe siècle, très proches, voire souvent identiques à ceux qui servent au maquillage du visage. Les substances naturelles et la chimie de synthèse ne permettaient pas d’étendre beaucoup la liste des matières disponibles pour ces deux usages. La délicatesse du rendu des carnations en peinture a nécessité de mélanger des pigments tels que le blanc de plomb, le vermillon, les oxydes de fer et les pigments laqués à base de garance ou de carmin.

  • 8 Isabelle Bardiès-Fronty, Michèle Bimbenet-Privat et Philippe Walter (dir.), Le Bain et le Miroir. S (...)
  • 9 Boccace, De claris mulieribus, 1403, Bibliothèque nationale de France, ms. fr. 12420, f. 101v : htt (...)

22Les mêmes matières se retrouvent également dans les fards dès l’Antiquité grecque, par exemple à l’intérieur de flacons, encore remplis, découverts dans la tombe d’un jeune acteur au cimetière du Céramique à Athènes, datant du ive siècle avant notre ère8. À la fin du Moyen Âge, une miniature du manuscrit de Boccace, Sur les femmes célèbres9, représente une femme peintre, Iaia, se regardant dans un miroir pour réaliser son autoportrait : elle est d’ailleurs certainement en train de l’achever car elle dépose, symboliquement, un rouge vif sur les lèvres, comme pour lui donner vie.

  • 10 Philippe Walter, « Chemical analysis and painted colours: the mystery of Leonardo’s sfumato », Euro (...)
  • 11 André Chastel, « Léonard et Raphaël », Comptes-rendus des séances de l’Académie des inscriptions et (...)

23Pour continuer à explorer le domaine du portrait, mais en considérant cette fois l’importance des ombres et des lumières, et non des coloris, nous pouvons regarder brièvement les résultats des analyses que nous avons menées sur La Joconde. L’étude du visage par spectro­métrie de fluorescence des rayons X a permis de révéler certains détails de la pratique de l’artiste. Sans effectuer de prélèvement, il a été possible de mettre en évidence la finesse des couches de matière sous la forme d’un graphique correspondant à une sorte de section virtuelle du tableau, qui montre la superposition des couches de matière sur la joue gauche de Mona Lisa, de la zone la plus claire, proche du nez, à la plus sombre, près de son oreille. Pour réaliser les ombres, Léonard de Vinci a ajouté des glacis, une matière picturale qui contient beaucoup de liant et peu de pigments, et qui donne un effet de transparence similaire à celui d’un verre coloré. Il a passé très méticuleusement un grand nombre de ces couches, environ 15 à 20, très fines, d’à peu près 2 micromètres d’épaisseur, pour obtenir un modelé extrêmement délicat10 qui est à mettre en relation avec sa manière de peindre, que l’on appelle sfumato. Selon André Chastel, « plus qu’une recette d’atelier, [cette pratique était] une réponse aux problèmes d’actualité. […] [Elle] impliquait même une position philosophique et scientifique nouvelle qui apparaît dans les exposés justificatifs de Léonard. […] En valorisant la pénombre et le modelé fondu, Léonard rompt avec les problèmes du contour et de la distribution des tons, en même temps qu’avec la conception d’une lumière uniformément répartie et indivisible. Il accroît la valeur de la peinture comme miroir des apparences11. »

24L’innovation technique et le choix d’une matière particulière, un pigment contenant du manganèse, très inhabituel à cette époque, ont dû être des éléments clés pour que l’artiste trouve une réponse à son besoin de créer des sensations nouvelles, fondées sur le bon usage des ombres et des lumières pour appréhender la forme de n’importe quel corps.

  • 12 Helen Glanville, Hélène Rousselière, Laurence de Viguerie et Philippe Walter, « Mens agitat molem: (...)

25Durant les siècles suivants, les débats sur le dessin, les coloris, la lumière et la texture se sont poursuivis et le travail du peintre s’effectue en aplats, en glacis, en superpositions et en juxtapositions de couleurs. La nature des pigments et la formulation des peintures, pour retenir plus ou moins la lumière à travers les couches et laisser la trace du pinceau, ont joué un grand rôle dans ces évolutions. Les analyses chimiques nous éclairent sur la démarche de Nicolas Poussin lorsqu’il comprit la distinction importante qui existe entre un pigment et son apparence dans différents contextes naturels, selon les différentes interactions optiques et les conditions d’observation. Matteo Zaccolini, peintre et théoricien de la couleur, avait en effet écrit vers 1620 plusieurs ouvrages sur les ombres et les perspectives, qui ont profondément influencé Poussin. Les analyses du manteau sur le tableau de Poussin Eliézer et Rébecca, conservé au Fitzwilliam Museum de Cambridge, nous ont permis de démontrer que l’artiste avait choisi des pigments jaunes différents pour les plis clairs et les plis sombres du vêtement d’Eliézer, c’est-à-dire soit un jaune d’antimoine et de plomb, soit une ocre riche en oxyde de fer12. L’ombre n’est plus créée par l’ajout d’un pigment sombre sur une couleur uniforme ; elle est présente dans l’esprit de l’artiste et elle se prépare sur sa palette. Du point de vue de la conception pratique de l’œuvre, cela signifie que les différentes nuances ont été appliquées les unes à côté des autres. C’est une approche très différente de celle de Léonard de Vinci pour La Joconde. Nicolas Poussin est sans doute parvenu à ces idées après avoir étudié les textes du Traité de la peinture de Léonard de Vinci, dont il préparait des dessins pour l’édition française parue en 1651. Très érudit, il a aussi échangé avec les scientifiques, les antiquaires et les philosophes présents dans son entourage romain, celui du cercle du secrétaire du cardinal Barberini, Cassiano dal Pozzo.

26Tous les artistes n’ont pas eu cette démarche interdisciplinaire des grands théoriciens de la couleur et des pratiques picturales. C’est souvent grâce aux liens qui se sont établis entre les arts et les autres activités fondamentales de la société, particulièrement les activités techniques et scientifiques, que les manières de peindre ont pu évoluer. L’adaptation puis l’adoption efficace d’une technique, d’un produit chimique ou d’un outil se concrétisaient dans les pratiques artistiques par une transmission qui pouvait être d’ordre théorique ou bien totalement expérimentale. À partir de ces innovations, les artistes ont pu produire des œuvres d’art qui exploraient la nature d’une manière nouvelle.

  • 13 Léonard de Vinci, Codex atlanticus, f. 776v.

27Ainsi Léonard de Vinci a proposé, dès 1504, de transformer un moulin en machine à broyer les couleurs13. Cette idée ne sera réellement exploitée à grande échelle qu’à partir de la période industrielle et devra alors inclure de multiples opérations mécaniques de pulvérisation, de tamisage et de passage au moulin. En concevant cette invention, Léonard se donnait déjà les moyens de préparer les pigments très divisés qui sont indispensables au dépôt des couches de glacis très fines et homogènes que je vous ai décrites précédemment. Les glacis mis en œuvre grâce à ces pigments créent une sensation particulière que l’artiste avait su auparavant imaginer et expérimenter en installant différents dispositifs de rideaux dans son atelier, afin d’évaluer l’action de la lumière sur un visage, parfois par l’entremise de verres colorés qui en changeaient les tonalités. Cependant, à cette époque, chez Alberti ou Léonard de Vinci, comme auparavant chez Aristote, les relations entre la couleur, la matière et la lumière étaient encore très confuses. Ce n’est qu’à partir du xixe siècle qu’il a été possible de mieux comprendre et de représenter les couleurs réelles issues de l’action de la lumière sur des objets à partir de véritables théories.

28Le chimiste et fabricant de couleurs londonien George Field contribua de manière importante à cette compréhension des propriétés pigmentaires grâce aux nombreux échanges qu’il entretenait avec les artistes anglais majeurs de son époque, Turner par exemple. Il était reconnu pour vendre des pigments éclatants et d’une qualité remarquable, et John Gage14 considérait même qu’il avait été, par ses théories et sa production de pigments, à l’origine de la palette vive, unique en son genre, des peintres du mouvement préraphaélite.

29Cela montre qu’à partir de la première révolution industrielle, l’artisanat des couleurs n’a pas été moins dynamique que la création artistique elle-même : les développements technologiques et les innovations artistiques se nourrissent mutuellement. George Field avait pour cela conçu des pigments purs dans les trois couleurs primaires – jaune, rouge et bleu –, et mis en place des notions relatives à leur échelle chromatique, à leur mélange et à leur contraste, notamment lorsqu’elles sont dans l’ombre ou la lumière.

  • 15 Michel-Eugène Chevreul, De la loi du contraste simultané des couleurs et de l’assortiment des objet (...)

30Mais c’est en France que se développèrent davantage ces concepts, en particulier grâce aux travaux de Michel-Eugène Chevreul à la Manufacture royale des Gobelins. Il conçut en effet, en 1839, sa fameuse Loi du contraste simultané des couleurs15, dont les principes ont été fixés dans le contexte de l’industrie textile. Ce texte influença très fortement certains artistes, en particulier pour les notions relatives aux couleurs complémentaires. Le mouvement impressionniste n’a peut-être pas pris en compte ces éléments dès l’origine. Il est au crédit de Georges Seurat, par exemple, d’avoir étudié avec attention les ouvrages de Chevreul pour développer sa technique pointilliste.

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31Les relations entre la matérialité de la peinture et la réflexion scientifique, fondées sur la manière de concevoir et d’utiliser des coloris, nous conduisent tout naturellement à considérer le rôle de la chimie dans l’invention des nouvelles couleurs pour la peinture.

32Les trois pigments primaires de George Field étaient : pour le bleu, du lapis-lazuli naturel ; pour le rouge, un pigment laqué de garance, colorant extrait d’une racine végétale et fixé sur une matière minérale ; enfin, un jaune peut-être préparé d’abord avec un sel de platine puis avec un chromate de baryum, moins coûteux. Beaucoup d’autres substances pouvaient encore être inventées, encore fallait-il que la matière colorée puisse être facilement réduite en poudre et mélangée à l’huile pour en faire une peinture, et rester stable dans le temps.

33Dans un article de 180316, Louis-Jacques Thénard écrivit : « Quoique les couleurs aient déjà été l’objet d’un grand nombre de recherches, à peine en connaissons-nous qui possèdent le degré de perfection qu’exige la peinture. » Il expliquait ensuite ce que l’on pouvait attendre comme qualités d’une couleur, puis que de nombreux pigments sont « peu solides, ne pouvant résister aux agents destructeurs qui se trouvent dans l’atmosphère ». La chimie commençait alors à comprendre, en partant de l’analyse de matériaux connus, comment concevoir les recettes de synthèse de nouveaux composés. L’État, notamment sous l’influence du ministre et chimiste Jean-Antoine Chaptal, ainsi que différentes organisations comme la Société pour l’encouragement de l’industrie nationale et l’Académie des sciences, ont soutenu alors financièrement des recherches pour aider les arts. Des concours furent parfois organisés, le plus célèbre visant à la synthèse artificielle de l’outremer, qui fut gagné par Jean-Baptiste Guimet en 1828. Il en fut ainsi également pour Thénard qui, à la demande de Chaptal et en considérant la composition du célèbre bleu des céramiques de la manufacture de Sèvres, imagina toute une série de préparations à base de cobalt pour trouver la meilleure couleur bleue pour la peinture. Le pigment choisi, composé d’oxyde d’aluminium et de cobalt, fut découvert en 1802 : le bleu de cobalt ou « bleu Thénard » eut immédiatement un grand succès. Vincent Van Gogh commentera plus tard que « le bleu de cobalt est une couleur divine et [qu’]il n’y a rien de plus beau pour installer une atmosphère17 ».

34Le jeune chimiste Thénard, âgé alors de 25 ans, fut élu au Collège de France deux années plus tard sur la chaire de Chimie générale, tenue auparavant par Louis-Nicolas Vauquelin, qui lui-même avait isolé le chrome métallique et inventé le pigment jaune de chrome. Le bleu Thénard et le jaune de chrome ne sont que deux exemples – liés à l’histoire du Collège de France – qui concernent la préparation artificielle d’un nouveau pigment. Cette démarche de synthèse est très ancienne et remonte à la plus haute Antiquité, avec le bleu égyptien, issu des arts du feu il y a près de 5 000 ans, ou le pigment blanc de plomb, préparé avec des méthodes de chimie douce depuis l’Antiquité.

  • 18 Pline l’Ancien, Histoire naturelle, livre XXXIV, texte établi et traduit par Henri Le Bonniec, comm (...)

35Notons également que le lieu d’origine du pigment a souvent beaucoup d’importance pour les artistes car sa mention garantit une qualité naturelle ou l’excellence du savoir-faire des artisans qui le préparaient : Pline l’Ancien, déjà, précisait l’origine géographique des ocres pour les qualifier et expliquait que la meilleure qualité de céruse provenait de l’île de Rhodes18. Le bleu outremer était, quant à lui, issu du tri et du broyage de lapis-lazuli provenant d’Afghanistan. Un véritable système économique d’échange a ainsi été mis en place pour fournir les matières premières aux artistes.

36La liste des pigments pouvant arriver sur la palette d’un peintre est longue et leur nombre s’accrut très fortement durant le xixe siècle, notamment avec l’utilisation de pigments dits « laqués », ou d’autres obtenus après la découverte de nouveaux éléments chimiques.

  • 19 George Catlin était un peintre américain qui représentait les traits et les coutumes des Indiens.
  • 20 Charles Baudelaire, Salon de 1846, in : Œuvres complètes, Paris, Michel Lévy frères, 1868, tome II (...)

37Une importante recherche de qualificatifs pour nommer les couleurs se fit alors jour et la dénomination des pigments prit de nombreuses formes. Certains qualificatifs vont jusqu’à refléter une démarche synesthésique, associant les couleurs à des sonorités ou à des odeurs, ou bien offrir une vision plus sensuelle, voire érotique, de la couleur, qui est alors associée à des mœurs ou à des émotions. Ainsi Charles Baudelaire commentait-il les œuvres dans un de ses premiers écrits de critique d’art : « la couleur de Véronèse est calme et gaie. La couleur de Delacroix est souvent plaintive, et la couleur de M. Catlin19 souvent terrible20 ».

38Ces propos peuvent aussi trouver un écho dans les recherches menées actuellement sur les effets optiques générés par les films de peinture. C’est en connaissant la structure cristalline de certains pigments que l’on peut déterminer leurs propriétés et l’origine de leur couleur.

  • 21 Jan M. Tomczak, Leonid V. Pourovskii, Loig Vaugier, Antoine Georges et Silke Biermann, « Rare-earth (...)

39Des modélisations de l’interaction de la lumière avec des cristaux, obtenues par différentes méthodes ab initio de la physique et de la chimie quantiques, mènent à des calculs de structure électronique dans le solide. Au Collège de France, mon collègue Antoine Georges, avec d’autres chercheurs, a ainsi pu calculer l’absorption et la diffusion de la lumière dans deux pigments, dont le cinabre, un sulfure de mercure constituant la base de la belle couleur vermillon et qui se trouve être un semi-conducteur21. La difficulté dans ce travail réside notamment dans la nécessité d’obtenir une précision suffisante dans le calcul du gap car le modèle doit être valide, vis-à-vis de la sensibilité de l’œil, aux faibles variations de l’énergie des photons reçus. Il faut ainsi fournir des données avec des résolutions en énergie meilleures que 100 meV, car le spectre visible ne s’étend qu’entre 1,7 et 3,2 eV.

40La mise en place de telles méthodologies permet de mieux comprendre comment la couleur d’un film peint peut dépendre de son épaisseur, de la concentration en pigment et de la granularité de la matière. On applique alors des théories comme celle de Kubelka-Munk et ses variantes pour évaluer le cheminement de la lumière à travers les couches de peinture, ses réflexions et diffusions multiples.

41Ainsi, la physique du solide et la chimie théorique permettent d’introduire aujourd’hui des critères quantitatifs de performance pour les pigments qui conduisent à mieux comprendre le vocabulaire artistique ou poétique évoqué précédemment, et d’étudier les relations entre la perception et la dénomination des couleurs. Comment une couleur peut-elle nous séduire par l’éclat de sa matière ? Gageons que les approches interdisciplinaires que je viens de vous décrire permettront ces prochaines années d’aller encore plus loin dans la compréhension de la matérialité des peintures et des effets recherchés par les artistes.

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42Pour conclure sur cette première partie de ma leçon inaugurale, je voudrais rappeler qu’étudier la matérialité dans la création artistique, c’est non seulement comprendre certaines relations qu’entretient l’art avec la société technique et scientifique mais aussi, à long terme, découvrir les liens entre les cultures et les couleurs.

43L’origine des matières, les méthodes de synthèse, les propriétés physico-chimiques des substances sont autant de données qui nous renseignent sur la complexité du travail dans les fabriques de couleurs, dans les ateliers des peintres, et finalement sur la palette de l’artiste. La création artistique se révèle ainsi prendre des dimensions multiples, à la fois technique, scientifique, économique et politique.

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44J’en arrive à la seconde partie de ma leçon, qui vise à décrire les méthodes d’analyse chimique qui nous font progresser dans la compréhension des éléments matériels accompagnant le geste créateur. Je vais vous montrer, d’une part, comment certaines innovations technologiques contribuent à développer des instruments d’analyse qui permettent un travail non invasif, parfois in situ, sur le lieu même de conservation des œuvres et, d’autre part, comment sont mis en œuvre les concepts physico-chimiques pour interpréter les données obtenues.

45La recherche sur les matériaux anciens, quels qu’ils soient, nécessite en effet de considérer tout d’abord qu’ils ont été élaborés par des artistes et des artisans à partir de techniques souvent complexes, à un moment donné de leur carrière. Ce qu’ils ont mis en œuvre une année ne le sera peut-être plus par la suite. Il faut donc tenter de reconstituer les étapes de création des tableaux en étudiant l’évolution des procédés de synthèse ou de formulation. Seulement, comme je l’ai déjà souligné, ces matériaux ont traversé le temps : aujourd’hui, leur compréhension nécessite donc de reconstituer les mécanismes d’altération chimique, physique et microbiologique.

46Si l’instantanéité du geste d’un artiste ou d’un artisan peut limiter la portée d’une observation et si la dégradation de la matière sur le temps long rend l’interprétation parfois délicate, il faut aussi considérer que les matériaux complexes des œuvres d’art ne sont pas comme ceux qui peuvent être trouvés chez un industriel ou dans un laboratoire de recherche universitaire. Leur valeur historique et, souvent, leur unicité impliquent des exigences de travail toutes particulières. Il n’est pas justifiable de prélever un échantillon au milieu du visage de La Joconde. C’est pour cela que de nombreuses techniques analytiques ont été adaptées ou développées ces trente dernières années.

47Les travaux de Marcelin Berthelot dans le domaine archéologique nécessitaient, durant la seconde moitié du xixe siècle, des échantillons de masse relativement importante. Pour déterminer les teneurs en impuretés du cuivre, une technique électrochimique publiée en 1896, c’est-à-dire dans le même volume des Comptes rendus de l’Académie des sciences que les travaux du chimiste sur la composition des métaux cuivreux égyptiens du Sinaï, nécessitait l’emploi de 10 grammes de métal22. Récemment, nous avons montré avec des collègues du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives que 10 nanogrammes de matière permettaient de mesurer la composition isotopique d’un pigment à base de plomb et d’en retrouver l’origine – une masse de matière un milliard de fois inférieure à celle employée par Marcelin Berthelot !

48Le prélèvement est alors quasiment invisible mais il doit être choisi avec précision et se faire dans des conditions optimales de travail : dans le cas de la peinture, on considèrera un échantillon soigneusement préparé sous la forme d’une section transversale pour pouvoir visualiser la superposition des couches déposées et choisir le grain de couleur intéressant. Des démarches analogues sur prélèvements ont également exploité depuis la fin des années 1990 les techniques utilisant le rayonnement synchrotron. Ce sont, dans ce cas, d’intenses faisceaux de rayons X monochromatiques, focalisés sur des surfaces de quelques micromètres de diamètre, qui permettent d’étudier en profondeur la complexité des matières picturales, notamment par des approches de cristallographie ou d’absorption des rayons X.

49Cependant, depuis une trentaine d’années, les efforts les plus importants se sont concentrés sur la construction de dispositifs d’analyse non invasive, directement sur les œuvres. La mise en place, en 1989, d’un petit accélérateur de particules au sein du palais du Louvre est symbolique de cette évolution. Nommé AGLAÉ23, cet instrument, long de 25 mètres, permet de réaliser plusieurs milliers d’analyses par an, directement sur les objets, grâce à un dispositif de faisceau de particules extrait dans l’air24. Les différents matériaux constitutifs d’une statue de scribe accroupi conservée au musée peuvent alors être identifiés en quelques minutes. Dans ce cas, ce sont le plus souvent des protons qui servent de sonde pour induire la production de rayons X, de rayons gamma ainsi que d’autres particules, toutes étant caractéristiques des différents éléments chimiques présents dans la zone située sous le faisceau. AGLAÉ est devenu le symbole de cette nouvelle démarche analytique par l’effort technique réalisé, la variété des résultats obtenus et la facilité de son utilisation, puisque cet instrument est localisé à l’intérieur même du dispositif de sécurité du musée du Louvre.

50Cet accélérateur et les installations de rayonnement synchrotron ont joué ces vingt dernières années un rôle fédérateur qui a entraîné la création et le développement d’une communauté européenne, puis mondiale, travaillant dans le domaine des sciences de la conservation, à la fois dans les musées et dans le milieu universitaire.

51Enfin, depuis la fin des années 1990, nous sommes entrés dans une troisième phase de développement des techniques d’analyse pour l’art : elle concerne la construction d’instruments mobiles. L’œuvre ne se déplace plus vers le laboratoire ; ce sont les instruments qui viennent à elle, évitant ainsi les coûts et les dangers inhérents à tout déplacement de chefs-d’œuvre. Tous les types de rayonnement électromagnétique peuvent se prêter à la construction de tels instruments. C’est le cas en particulier des rayons X, qui sont faciles à produire à l’aide de sources très légères, ici employées pour analyser La Joconde dans sa salle du Louvre (fig. 5). Il est ainsi possible de déterminer la composition chimique élémentaire des matériaux, ainsi que la nature des phases minérales qui constituent les pigments, grâce à l’invention de diffractomètres de rayons X portables.

Figure 5

Figure 5

Analyse par spectro­métrie de fluorescence des rayons X de La Joconde dans sa salle du Louvre.

  • 25 Éléonore Welcomme, Philippe Walter, Pierre Bleuet, Jean-Louis Hodeau, Eric Dooryhee, Pauline Martin (...)

52À titre d’exemple, je peux souligner l’intérêt qui existe à employer cette méthode d’analyse chimique et cristallographique pour comprendre la nature précise de la céruse, appelée aussi « blanc de plomb ». Il s’agit du pigment artificiel le plus employé de l’Antiquité jusqu’à la fin du xixe siècle. En fonction de sa méthode de préparation, qui consistait dans un premier temps à altérer du plomb métallique avec des vapeurs de vinaigre, il était composé de deux carbonates de plomb, l’hydro­cérusite et la cérusite, présents dans des proportions variables d’une peinture à une autre, et parfois même au sein d’une œuvre, d’une zone à l’autre. C’est le cas par exemple sur le tableau de Sainte Anne de Léonard de Vinci. La céruse employée pour les carnations n’a pas la même composition que celle des autres zones du tableau. Il peut s’agir d’un épiphénomène en relation avec la durée de réalisation de l’œuvre et l’approvisionnement chez différents apothicaires, à Florence, à Milan ou à Rome. On peut aussi penser que c’est un choix délibéré du Maître car l’apparence de l’hydro­cérusite, cristallisée sous forme de plaquettes très fines, n’est pas la même que celle de la cérusite, dont les cristaux sont de forme ovoïde (fig. 6). Cette différence de morphologie des grains est à mettre en relation avec la structure cristalline des deux phases, et elle peut être considérée comme étant à l’origine des différences de pouvoir couvrant de la matière, et ainsi, de l’attribution par les peintres d’une plus ou moins grande qualité intrinsèque aux pigments selon leur origine, et donc de leur méthode de préparation25.

Figure 6

Figure 6

Structure cristalline de l’hydro­cérusite Pb3(CO3)2(OH)2 montrant une répétition de couches de carbonates et d’hydroxydes de plomb. Observation au microscope électronique à balayage des cristaux d’hydro­cérusite formés par synthèse en solution et modélisation de la forme des cristallites par l’étude des profils anisotropes des raies de diffraction par diffraction des rayons X.

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53Regardons maintenant un peu plus en détail les différentes possibilités des outils d’investigation. Définir la dimension de la zone que l’on souhaite analyser est un paramètre important. Il peut s’agir du tableau dans sa globalité, si l’on souhaite comprendre la réalisation des figures, et en particulier identifier des modifications de composition, comme sur la radiographie d’une œuvre de Nicolas Poussin, Vénus montrant ses armes à Énée, conservée au musée des Beaux-Arts de Rouen (fig. 7). Sur l’image aux rayons X, la main de Vénus comporte trop de doigts car l’artiste a décidé, au cours de son travail, de modifier le geste que la déesse adresse à Énée, à qui « elle apporte à travers les airs des armes forgées par Vulcain », selon Virgile. Ces informations sont riches d’enseignement sur le processus de réalisation d’un tableau. Différentes techniques d’imagerie scientifique sont employées pour les révéler : non seulement la radiographie (comme ici), mais aussi la réflecto­graphie infrarouge, et maintenant l’imagerie élémentaire par fluorescence des rayons X.

Figure 7

Figure 7

Nicolas Poussin, Vénus montrant ses armes à Énée, 1639, musée des Beaux-Arts de Rouen. Détail de la main de Vénus : la radiographie montre un repentir.

  • 26 Jana Sanyova, Sophie Cersoy, Pascale Richardin, Olivier Laprévote, Philippe Walter et Alain Brunell (...)

54À une autre échelle, il est utile de comprendre la composition chimique de chacune des couches de peinture déposées sur la toile. Il est alors bien entendu difficile de considérer l’œuvre dans sa globalité car les données seraient trop nombreuses pour pouvoir être interprétables. On se focalise sur des zones particulières, comme je vous l’ai déjà montré dans le cas de l’analyse des ombres sur le visage de La Joconde. Une autre approche consiste à choisir quelques prélèvements pour rendre accessibles les différentes strates de couleurs. Une analyse par imagerie en spectro­métrie de masse de la section d’un échantillon prélevé sur une peinture de Rembrandt montre comment l’artiste a nuancé ses couleurs par l’ajout d’amidon dans une des couches de peinture26. Les grains de l’amidon, qui a un indice optique très proche de celui du liant une fois sec, ont certainement été intégrés dans la formulation d’une des couches de peinture pour la rendre plus transparente et laisser la lumière pénétrer jusqu’aux couches colorées sous-jacentes, créant ainsi une impression particulière. Il est important de noter que la résolution spatiale que l’on souhaite obtenir dans ce type d’étude doit être bien inférieure à l’épaisseur d’une couche de peinture, c’est-à-dire usuellement d’une dizaine de micromètres pour l’art ancien. Il est donc nécessaire de mener les analyses avec des sondes de résolution micrométrique.

55Parfois, il est aussi utile d’utiliser des sondes à plus haute résolution, à des échelles nanométriques. Il devient alors possible de regarder chaque grain de pigment, sa morphologie et les défauts présents dans les cristaux, par exemple des dislocations qui peuvent être mises en relation avec l’intensité du broyage d’un pigment lors de sa préparation. Quelquefois, ce sont des impuretés à l’état de trace qui révèlent une origine. La présence de potassium dans l’outremer apparaît, par exemple, comme une caractéristique du lapis-lazuli importé d’Afghanistan. Une image par tomographie aux rayons X permet de révéler en trois dimensions la forme des grains du pigment jaune de plomb et d’étain à l’intérieur d’une couche de peinture déposée par Matthias Grünewald lors de la réalisation du Retable d’Issenheim. Leur taille, de quelques micromètres, et leur forme ovoïde, issue de l’agglomération de nanoparticules, témoignent du procédé de synthèse à hautes températures qui a été employé.

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56L’évolution des pratiques de caractérisation permet d’envisager une réflexion exploratoire visant à définir une feuille de route dans le domaine de l’analyse des œuvres d’art. Il est possible de considérer deux chemins différents.

57Tout d’abord, celui d’une stratégie d’imagerie chimique combinant les méthodes spectro­scopiques qui mettent en œuvre des phénomènes variés de diffusion, d’absorption ou de fluorescence à partir de rayons X, d’ultraviolets, de lumière visible ou d’infrarouges proches, moyens ou lointains. Ce tableau non exhaustif (fig. 8) indique quelques-unes des méthodes les plus en vogue actuellement. L’aspect non invasif ou micro-invasif, la nature de l’information, la sensibilité et la résolution spatiale sont les paramètres les plus recherchés. Vous pouvez aussi remarquer que la capacité à effectuer des mesures en deux ou trois dimensions est un enjeu très important.

Figure 8

Composition élémentaire

(XRF, LIBS)

Résolution latérale < 50 µm, mesure en 3D

Détection plus sensible (< 0,1 %)

Rapidité des mesures 2D (optiques, sources, détecteurs)

Minéralogie

(XRD, Raman, FTIR, UV)

Analyse quantitative, analyse de la microstructure (contraintes résiduelles, défauts), imagerie 2D et 3D

Composition moléculaire

(Raman, spectro­métrie de masse)

Spectro­mètres de masse miniatures et portables

Méthodes d’ionisation peu invasives

Microscopie

(UV, Vis, NIR, IR)

Imagerie hyperspectrale à haute résolution

Mesure en 3D (confocale)

Évolution des performances des méthodes d’analyse in situ prévue pour les dix prochaines années.

58L’évolution vers l’imagerie chimique devient en effet essentielle pour aborder des problèmes plus complexes de l’histoire de l’art, comme par exemple le travail des peintres impressionnistes, qui mélangeaient leurs couleurs directement sur la toile, en couches souvent épaisses, et employaient des formulations variées de matière picturale. Dans ce cas, même si des analyses ponctuelles permettent de déterminer la nature des pigments ou des liants, elles ne nous aident pas à mieux comprendre la pratique du peintre, qui ne peut être révélée que par l’observation des mélanges et des superpositions de matières organique et inorganique. L’importance de l’imagerie scientifique à haute résolution spatiale a déjà été démontrée dans le domaine médical. La combinaison de méthodes d’imagerie chimique de ce type commence tout juste à contribuer aux études artistiques.

59Cependant, comme dans beaucoup d’autres aspects de la science actuelle, cette approche nécessite de relever différents défis dans le domaine de la technologie des sources de rayonnement, des détecteurs, mais aussi du traitement des masses de données obtenues. La mise au point de nouveaux logiciels d’interprétation des données est absolument nécessaire pour mener une analyse automatisée des images et construire des modèles numériques permettant d’obtenir des informations intéressantes pour l’histoire de l’art. Pour chaque analyse prise individuellement, des solutions existent déjà. Encore faut-il savoir combiner les méthodes pour interpréter les mesures simultanément et atteindre à la fois des informations atomiques, moléculaires et structurales en chaque point de l’œuvre.

  • 27 Jean Renoir, Pierre-Auguste Renoir, mon père, Gallimard, Paris, coll. « Folio », 1999, p. 429 (1re  (...)
  • 28 Propos recueillis par Élie Faure dans : Pierre-Auguste Renoir, Écrits et propos sur l’art, textes r (...)

60Cette imagerie chimique, idéale par la richesse des renseignements obtenus, permettra de mieux détecter des phénomènes d’altération qui ont entraîné des changements de couleur de l’œuvre, et parfois la perte complète de certaines tonalités. Il en est ainsi avec certains colorants organiques dérivés des goudrons de houille qui entraient dans la composition de différentes laques au xixe siècle, et qui se sont décolorés sous l’effet de la lumière et des agents atmosphériques. Le cas de l’éosine teintant la laque de géranium a été commenté au sujet de Van Gogh. Jean Renoir racontait quant à lui que son père avait constaté « sur ses toiles de jeunesse, dont certaines tournaient au noir, le danger de peindre pour l’immédiat » et qu’il avait ainsi mis au point une « méthode à longue échéance » qui « abandonnait le violet impressionniste et quelques laques instables pour le noir et les terres qui vieillissent bien27 ». Auguste Renoir expliquait lui-même à un visiteur, dans son atelier : « je hausse, je renforce d’un ton pour permettre [à mes tableaux] de vieillir28 ». L’analyse chimique permet de mieux observer ces phénomènes et d’envisager l’état originel des peintures. Les œuvres que nous voyons aujourd’hui ne correspondent pas toujours à ce que l’artiste avait voulu réaliser !

  • 29 Santiago Cuellar, Jens Stenger, Rudolph Gschwind, Ankit Mohan, Yasuhiro Mukaigawa, Ramesh Raskar, K (...)

61Il en est ainsi également du rouge Lithol® employé par Mark Rothko durant les années 1960, présent dans plusieurs tableaux offerts par l’artiste à l’université de Harvard. Exposées au soleil dans un salon de réception, ces œuvres ont rapidement perdu leurs couleurs. Le catalogue de l’entreprise BASF souligne aujourd’hui que seul le sel de manganèse de ce colorant azoïque a une bonne stabilité à la lumière. Ce n’est pas celui qui a été employé par Rothko. Les chercheurs de l’université de Harvard ont récemment proposé, en prenant comme référence des photographies en couleurs prises à l’origine de la donation, de projeter sur les toiles une lumière adéquate pour compenser l’affadissement des couleurs et offrir ainsi aux visiteurs du musée une vision plus réaliste des tableaux29. La projection de lumière corrige l’aspect du tableau et redonne ses couleurs à l’œuvre altérée. C’est une remarquable proposition de restauration virtuelle. La même méthode pourrait être appliquée à d’autres œuvres, mais pour les peintures plus anciennes, dépourvues de reproduction fidèle, il faudrait disposer d’une imagerie chimique pour tenter de retrouver les couleurs originelles.

62La seconde voie que nos recherches peuvent emprunter relève de la modélisation. Il s’agit de mieux comprendre la complexité matérielle des peintures en concevant des modèles physico-chimiques qui simplifient les questions soulevées par les propriétés des films peints, le vieillissement à long terme des molécules, ainsi que les transformations des minéraux et les mécanismes de diffusion à travers les couches de l’œuvre. Tous ces phénomènes entraînent en effet une modification des propriétés optiques et mécaniques des peintures. Il faut pour cela envisager une nouvelle chimie qui étudie les mécanismes sur des échelles de temps qui ne sont pas classiques, celles des siècles ou des millénaires. Les voies réactionnelles peuvent alors adopter des directions multiples, parfois même inattendues, parce qu’il faut prendre en compte l’hétérogénéité du milieu et l’assemblage supramoléculaire des composés présents, déterminants dans l’avancement des réactions.

  • 30 Marine Cotte, Émilie Checroun, Jean Susini et Philippe Walter, « Micro-analytical study of interact (...)

63Voici, à titre d’exemple, un des problèmes qui se posent. Différents phénomènes de vieillissement de la peinture s’expliquent par un cation métallique – le plomb II – actif lors du séchage d’une peinture à l’huile et provoquant la formation de protubérances constituées de savons de plomb30, qui apparaissent plus ou moins rapidement dans le film peint, induisant un gonflement de la matière et la formation d’irrégularités de surface, très gênantes pour l’observateur. L’aspect de ces phénomènes dépend de la composition de l’huile, c’est-à-dire des proportions d’acides gras saturés et insaturés qui la constituent, mais aussi de son mode de préparation.

64Ces études impliquent des passerelles entre tous les domaines de la science des matériaux. Il faudra imaginer des dispositifs expérimentaux simples pour chaque phénomène particulier. Des méthodes d’analyse de surface, la résonance magnétique nucléaire ou les nouveaux outils conçus pour l’étude des nanomatériaux offrent aujourd’hui des possibilités intéressantes pour aller plus loin dans nos investigations.

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  • 31 Paola Ricciardi, John K. Delaney, Michelle Facini, Jason G. Zeibel, Marcello Picollo, Suzanne Lomax (...)

65Les enjeux de ces méthodes sont plus larges que ceux du domaine de l’art et des matériaux du patrimoine culturel. Les innovations analytiques et théoriques envisagées dans cette leçon peuvent bénéficier à d’autres domaines des sciences et répondre à d’autres questionnements sociétaux. Elles conduisent aujourd’hui à des partenariats souvent inattendus. C’est ainsi que la National Gallery of Art de Washington a collaboré avec le laboratoire de l’armée américaine dédié à la vision nocturne pour des travaux de recherche nécessitant des caméras très performantes dans le domaine du proche infrarouge. Ce projet innovant a permis de révéler, sans prélèvement, la nature des liants dans une miniature du xve siècle : des bandes caractéristiques du jaune d’œuf ont pu être observées, indiquant une pratique originale du peintre florentin Lorenzo Monaco, le maître de Fra Angelico31.

  • 32 Philippe Walter, Alessandro Variola, Fabian Zomer, Marie Jacquet et Alexandre Loulergue, « A new hi (...)

66Dans un autre domaine, le projet français ThomX32 vise à construire une nouvelle génération de sources pour les rayons X, fondée sur l’interaction entre un faisceau d’électrons de haute énergie et un laser très intense. Nous espérons pouvoir utiliser cette installation, localisée à Orsay, dans un peu plus d’un an. Elle sera employée à la fois pour l’étude de matériaux anciens et contemporains, ainsi que dans le domaine médical, pour développer de nouvelles méthodes d’imagerie et de nouveaux traitements du cancer – avec des rayons X de haute énergie. Grâce à de tels équipements d’exception, des synergies se créent ainsi autour du patrimoine et de la médecine.

67La connaissance et la conservation du patrimoine culturel constituent aujourd’hui un dessein mondial car les enjeux qui s’y rattachent sont partagés par tous, ou presque. Des laboratoires se développent actuellement partout dans le monde. Les États-Unis ont, en particulier ces cinq ou six dernières années, fait de grands efforts dans ce domaine grâce au soutien d’un programme spécifique de la National Science Foundation et de fondations privées. Espérons que cela se poursuivra à l’avenir, car les connaissances issues de ces travaux contribuent aussi aux politiques de développement durable du tourisme culturel, qui doivent prendre en compte tant la conservation des œuvres et des monuments que la préservation de notre environnement.

68Le développement des approches interdisciplinaires, comme celles que je viens de vous exposer, permet aussi d’aider les artistes contemporains dans leurs projets et les restaurateurs d’œuvres d’art dans la tâche délicate qui leur est confiée. Cette collaboration s’appuie sur une démarche qui étudie dans le détail le rôle des matériaux dans la création artistique. Fournir des documents techniques, tester des matériaux, parfois même concevoir de nouvelles matières dédiées aux arts sont des enjeux d’actualité.

69Je pense qu’il serait important aujourd’hui d’inventorier les multiples sources d’information qui sont parvenues jusqu’à nous sur les pigments employés au cours des siècles, ainsi que les traités techniques qui sont si riches en commentaires, parfois délicats à interpréter en termes scientifiques modernes. Les dénominations anciennes des matières, qu’il s’agisse de pigments ou de liants, étaient souvent évidentes pour ceux qui écrivaient ou lisaient ces textes. Aujourd’hui, elles sont parfois trompeuses, en raison de glissements de sens, et peuvent conduire à des conclusions erronées. L’étude interdisciplinaire des textes, associée à l’analyse chimique des œuvres, devrait permettre de poursuivre sans malentendus le dialogue entre les sciences et les arts.

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70Après vous avoir présenté le rôle des matériaux employés par le peintre durant le processus de création artistique, je ne voudrais pas finir cette leçon sans envisager une nouvelle ouverture scientifique visant à compléter cette démarche. Je vous ai décrit quelques-unes des multiples formes de relation entre les matières, les couleurs et les projets artistiques. Il manque encore à ce discours l’étude de la réception de ces œuvres par le public et par nous-mêmes, avec les yeux et le cerveau, afin de nous amener à comprendre comment nous jugeons leur valeur artistique.

  • 33 Jean-Pierre Changeux, Du vrai, du beau, du bien. Une nouvelle approche neuronale, Paris, Odile Jaco (...)

71L’étude des textes écrits par les peintres et les critiques d’art fournit une première approche esthétique et littéraire. La compréhension de la perception visuelle et des bases neurales de la contemplation et du jugement de l’œuvre d’art en forme une seconde. Nous arrivons ainsi maintenant à la démarche de la neuro-esthétique, chère à Jean-Pierre Changeux33, qui tente de mieux appréhender les mécanismes cognitifs par lesquels l’esprit tranche entre le plaisant et le repoussant, et saisit l’œuvre d’art non seulement comme un phénomène visible, mais aussi comme une production technique et matérielle.

72Un autoportrait de Rembrandt conservé à Boston, qui représente très probablement son atelier lorsqu’il était jeune34, est sans doute une image allégorique de l’art de la peinture. Sciences de la matière et neuro­sciences semblent s’y rassembler. Les yeux du peintre sont totalement noirs. Il tient sa palette et de multiples pinceaux. Les murs sont presque vides ; seules deux autres palettes y sont accrochées. Sur la table derrière lui, quelques flacons contiennent sans doute des huiles et des vernis, et un grand mortier est encore recouvert de pigment bleu outremer. Le peintre semble s’être éloigné de l’autre côté de son atelier pour mieux apprécier son tableau, le voir dans sa totalité, en posséder une image mentale complète, avant de revenir au travail très progressif de la couche picturale, par empâtement et accumulation de matière comme Rembrandt savait le faire.

73Comme semble l’indiquer ce tableau, il est important aujourd’hui d’associer l’étude de la matière picturale et de ses propriétés avec celle de la perception visuelle. Les neuro­sciences peuvent contribuer à mieux comprendre la lecture que l’on peut faire d’une œuvre d’art, notre appréciation esthétique, l’émotion ressentie. On peut même se demander si les sensations que nous pouvons éprouver face à une œuvre originale, une copie et une représentation virtuelle sur l’écran d’un ordinateur, sont similaires ou non.

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74Pour finir cette leçon inaugurale, je voudrais remercier tous les collègues et étudiants avec lesquels j’ai eu le privilège d’interagir et de travailler jusqu’à présent ; en tout premier lieu ceux de mon laboratoire – le Laboratoire d’archéologie moléculaire et structurale (LAMS), créé par l’université Pierre-et-Marie-Curie et le CNRS –, mais aussi celles et ceux avec lesquels je continue de développer cette recherche aux frontières des disciplines, et qui partagent ma soif de découverte et d’échange de cultures, qu’ils soient physico-chimistes, artistes, archéo­logues, historiens ou littéraires.

Notes

1 Sir Charles Lock Eastlake, Materials for a History of Oil Painting, ‪Londres, Longman, Brown, Green and Longmans‬, 1847, p. 11.

2 Vincent Van Gogh, lettre à Théo, Auvers-sur-Oise, 17 juin 1890.

3 Élisabeth Martin et Alain R. Duval, « Les deux variétés de jaune de plomb et d’étain : étude chronologique », Studies in Conservation, vol. 35, no 3, 1990, p. 117-136, DOI : 10.2307/1506164.

4 Stefan Koldehoff et Tobias Timm, L’Affaire Beltracchi. Enquête sur l’un des plus grands scandales de faux tableaux du siècle et sur ceux qui en ont profité, Paris, Jacqueline Chambon, 2013.

5 Vincent Delieuvin (dir.), La Sainte Anne, l’ultime chef-d’œuvre de Léonard de Vinci, catalogue de l’exposition (29 mars 2012-25 juin 2012), Paris, Officina Libraria/Louvre Éditions, 2012.

6 Daniel Arasse, Le Détail : pour une histoire rapprochée de la peinture, Paris, Flammarion, 2008, p. 16.

7 Eugène Delacroix, lettre à Monsieur Haro, marchand de couleurs, rue du Colombier, près de la rue des Petits Augustins, 28 octobre 1827.

8 Isabelle Bardiès-Fronty, Michèle Bimbenet-Privat et Philippe Walter (dir.), Le Bain et le Miroir. Soins du corps et cosmétiques et de l’Antiquité à la Renaissance, Paris, Gallimard, 2009.

9 Boccace, De claris mulieribus, 1403, Bibliothèque nationale de France, ms. fr. 12420, f. 101v : http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/btv1b84521932.

10 Philippe Walter, « Chemical analysis and painted colours: the mystery of Leonardo’s sfumato », European Review, vol. 21, no 2, 2013, p. 75-189, DOI : 10.1017/S1062798712000348.

11 André Chastel, « Léonard et Raphaël », Comptes-rendus des séances de l’Académie des inscriptions et belles-lettres, vol. 128, no 4, 1984, p. 623-630, DOI : 10.3406/crai.1984.14210.

12 Helen Glanville, Hélène Rousselière, Laurence de Viguerie et Philippe Walter, « Mens agitat molem: new insights into Nicolas Poussin’s painting technique by X-ray diffraction and fluorescence analyses », dans Art and Science. The Painted Surface, Londres, Royal Society of Chemistry, 2014, p. 313-334.

13 Léonard de Vinci, Codex atlanticus, f. 776v.

14 John Gage, « A Romantic colourman: George Field and British art », The Volume of the Walpole Society, vol. 63, 2001, p. 1-73.

15 Michel-Eugène Chevreul, De la loi du contraste simultané des couleurs et de l’assortiment des objets colorés considérés d’après cette loi dans ses rapports avec la peinture, les tapisseries, Paris, Pitois-Levrault,‎ 1839.

16 Louis-Jacques Thénard, « Considérations générales sur les couleurs, suivies d’un procédé pour préparer une couleur aussi belle que l’outremer », Journal des mines, vol. 15, no 86 (brumaire, an XII), 1803-1804, p. 128-136.

17 Vincent Van Gogh, lettre à Théo, Antwerp, 28 décembre 1885.

18 Pline l’Ancien, Histoire naturelle, livre XXXIV, texte établi et traduit par Henri Le Bonniec, commenté par Henri Le Bonniec et Hubert Gallet de Santerre, Paris, Les Belles Lettres, 1953.

19 George Catlin était un peintre américain qui représentait les traits et les coutumes des Indiens.

20 Charles Baudelaire, Salon de 1846, in : Œuvres complètes, Paris, Michel Lévy frères, 1868, tome II (Curiosités esthétiques), p. 77-198.

21 Jan M. Tomczak, Leonid V. Pourovskii, Loig Vaugier, Antoine Georges et Silke Biermann, « Rare-earth vs. heavy metal pigments and their colors from first principles », Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 110, no 3, 2013, p. 904-907, DOI : 10.1073/pnas.1215066110.

22 Marcelin Berthelot, « Sur les mines du Sinaï exploitées par les anciens Égyptiens », Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des sciences, tome CXXIII, no 7, 1896, p. 365-374.
Auguste Hollard, « Analyse du cuivre industriel par voie électrolytique », même volume, p. 1003-1005 et 1063-1065.

23 Accélérateur du Grand Louvre d’analyse élémentaire.

24 Philippe Walter, « AGLAÉ, la beauté vue par la science. Un accélérateur de particules au Louvre depuis vingt ans », La Chimie et l’Art, Paris, EDP Sciences, 2010, p. 13-40.

25 Éléonore Welcomme, Philippe Walter, Pierre Bleuet, Jean-Louis Hodeau, Eric Dooryhee, Pauline Martinetto et Michel Menu, « Classification of lead white pigments using synchrotron radiation micro X-ray diffraction », Applied Physics A, vol. 89, no 4, 2007, p. 825-832, DOI : 10.1007/s00339-007-4217-0.

26 Jana Sanyova, Sophie Cersoy, Pascale Richardin, Olivier Laprévote, Philippe Walter et Alain Brunelle, « Unexpected materials in a Rembrandt painting characterized by high spatial resolution cluster-TOF-SIMS imaging », Analytical Chemistry, vol. 83, no 3, 2011, p. 753-760, DOI : 10.1021/ac1017748.

27 Jean Renoir, Pierre-Auguste Renoir, mon père, Gallimard, Paris, coll. « Folio », 1999, p. 429 (1re éd. 1962).

28 Propos recueillis par Élie Faure dans : Pierre-Auguste Renoir, Écrits et propos sur l’art, textes réunis, annotés et présentés par Augustin de Butler, Paris, Éd. Hermann, coll. « Arts », 2009, p. 110.

29 Santiago Cuellar, Jens Stenger, Rudolph Gschwind, Ankit Mohan, Yasuhiro Mukaigawa, Ramesh Raskar, Katherine Eremin et Narayan Khandekar, « Non-invasive color restauration of faded paintings using light from a digital projector », Proceedings of the ICOM-CC Conference, Lisbonne, 2011.

30 Marine Cotte, Émilie Checroun, Jean Susini et Philippe Walter, « Micro-analytical study of interactions between oil and lead compounds in paintings », Applied Physics A, vol. 89, no 4, 2007, p. 841-848, DOI : 10.1007/s00339-007-4213-4.

31 Paola Ricciardi, John K. Delaney, Michelle Facini, Jason G. Zeibel, Marcello Picollo, Suzanne Lomax et Murray Loew, « Near infrared reflectance imaging spectroscopy to map paint binders in situ on illuminated manuscripts », Angewandte Chemie. International Edition, vol. 51, no 23, 2012, p. 5607-5610, DOI : 10.1002/anie.201200840.

32 Philippe Walter, Alessandro Variola, Fabian Zomer, Marie Jacquet et Alexandre Loulergue, « A new high quality X-ray source for cultural heritage », Comptes rendus de l’Académie des sciences – Physique, vol. 10, no 7, 2009, p. 676-690, DOI : 10.1016/j.crhy.2009.09.001.

33 Jean-Pierre Changeux, Du vrai, du beau, du bien. Une nouvelle approche neuronale, Paris, Odile Jacob, 2008.

34 Rembrandt, L’Artiste dans son atelier, vers 1628, huile sur toile, Museum of Fine Arts, Boston.

Table des illustrations

Titre Figure 1
Légende La démarche interdisciplinaire au service d’une meilleure compréhension de l’atelier de l’artiste.
URL http://books.openedition.org/cdf/docannexe/image/3711/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 140k
Titre Figure 2
Légende Gravure de Jan Baptist Collaert, d’après Johannes Stradanus, La Peinture à l’huile [Color olivi], 1590, cabinet des arts graphiques du Department of Rare Books and Special Collections (RBSC) de l’université de Princeton, États-Unis.
URL http://books.openedition.org/cdf/docannexe/image/3711/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 196k
Titre Figure 3
Légende Martin Van Heemskerck, Saint Luc peignant la Vierge (détail), 1532, huile sur bois, musée des Beaux-Arts de Rennes.
URL http://books.openedition.org/cdf/docannexe/image/3711/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 3,3M
Titre Figure 4
Légende Edward Burne-Jones, Pygmalion et Galatée III : les feux de la divinité [Pygmalion and Galatea III: The Godhead Fires], 1878, huile sur toile, Birmingham Museum and Art Gallery, Birmingham, Royaume-Uni.
URL http://books.openedition.org/cdf/docannexe/image/3711/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 348k
Titre Figure 5
Légende Analyse par spectro­métrie de fluorescence des rayons X de La Joconde dans sa salle du Louvre.
URL http://books.openedition.org/cdf/docannexe/image/3711/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 1,7M
Titre Figure 6
Légende Structure cristalline de l’hydro­cérusite Pb3(CO3)2(OH)2 montrant une répétition de couches de carbonates et d’hydroxydes de plomb. Observation au microscope électronique à balayage des cristaux d’hydro­cérusite formés par synthèse en solution et modélisation de la forme des cristallites par l’étude des profils anisotropes des raies de diffraction par diffraction des rayons X.
URL http://books.openedition.org/cdf/docannexe/image/3711/img-6.png
Fichier image/png, 422k
Titre Figure 7
Légende Nicolas Poussin, Vénus montrant ses armes à Énée, 1639, musée des Beaux-Arts de Rouen. Détail de la main de Vénus : la radiographie montre un repentir.
URL http://books.openedition.org/cdf/docannexe/image/3711/img-7.jpg
Fichier image/jpeg, 216k

Auteur

Professeur invité au Collège de France sur la chaire annuelle d’Innovation technologique Liliane Bettencourt (2013-2014)

© Collège de France, 2014

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