Notre-Dame: la recherche s'organise
Publié par Adrien le 21/05/2019 à 08:00
Source: CNRS Journal
Depuis l'incendie du 15 avril, de nombreux scientifiques ont proposé leur expertise pour la restauration du monument. Entretien avec Philippe Dillmann et Martine Regert, qui animent le "chantier CNRS Notre-Dame" chargé de coordonner les différents travaux de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la...) et recenser les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) existantes.

L'incendie de Notre-Dame a déclenché un foisonnement de projets de recherche émanant des différents laboratoires CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).). Comment est née cette Task Force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au...) ?

Philippe Dillmann: L'incendie de la cathédrale (Une cathédrale est, à l'origine, une église chrétienne où se trouve le siège de l'évêque (la cathèdre) ayant...) a suscité une grande émotion dans le pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas...), mais aussi dans le milieu scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.). Et rapidement plusieurs sujets de recherche ont émergé des laboratoires CNRS vers les instituts scientifiques. Il y a eu, très vite, un besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires,...) de coordonner l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui...) de ces initiatives, d'identifier les besoins du chantier de restauration en termes de science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que...) et de technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) et de travailler en lien étroit avec les différents instituts, les différentes institutions concernées, dont le ministère de la Culture (La Culture est une civilisation pan-galactique inventée par Iain M. Banks au travers de ses romans et nouvelles de science-fiction. Décrite avec beaucoup de précision et de détail, La Culture peut...), mais également l'Association des scientifiques pour la restauration de Notre-Dame.

Martine Regert: Juste après l'incendie, de nombreux chercheurs ont, par exemple, manifesté leur intérêt à faire parler le bois de la charpente à l'état carbonisé. Cela revient quasiment à lire dans la cathédrale comme dans un livre ouvert.

Sur quels grands axes de recherches devrait porter cette Task Force ?

M.R.: Plusieurs grandes thématiques ont déjà été identifiées: l'étude des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) organiques présents dans la cathédrale comme le bois de la charpente, un deuxième axe sur la modélisation, les données numériques et les relevés de terrain, un troisième volet d'étude portera sur les autres types de matériaux comme la pierre, les métaux ou le verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus souvent, le verre est constitué d’oxyde de silicium (silice SiO2) et de fondants, le...) des vitraux. Enfin, des études d'anthropologie apporteront aussi un regard sur le sujet, notamment sur l'émotion collective suscitée par l'incendie. Nécessairement, tous ces projets s'appuieront sur l'étude des archives historiques de la cathédrale, conservées aux Archives nationales. Malgré le drame, l'incendie a ouvert des possibilités de recherches nouvelles. Désormais, les chercheurs vont avoir accès à des matériaux jusqu'alors inaccessibles.


Incendie de Notre-Dame, le 15 avril 2019. B. LEVY / Divergence

L'idée est aussi de regrouper les chercheurs autour de ces grands projets de recherche transversaux pour qu'il n'y ait pas de doublon. Quels seront vos rôles ?

M.R.: Nous allons déjà commencer par organiser des réunions scientifiques pluridisciplinaires dans les semaines qui viennent, dans le cadre de collaborations entre les différents instituts et le ministère de la Culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :). Et bien sûr, notre rôle sera, au travers des groupes de travail, de mettre en contact des chercheurs qui ne se connaissent pas forcément, pour qu'ils puissent travailler ensemble, échanger sur leurs approches. Nous allons également recenser les recherches déjà réalisées sur Notre-Dame de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle...) dans nos laboratoires, car nous ne partons assurément pas d'une page blanche. Pour l'instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être...) ce n'est que le début, les choses se mettent en place.

Le toit de la cathédrale s'est effondré il y a plus d'un mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.), laissant un gigantesque amas de bois et de matériaux, dont le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) est d'ailleurs toujours en cours d'évaluation. Quelle est l'urgence pour les chercheurs ?

M.R.: Pour l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »),...), la cathédrale n'est pas encore accessible aux chercheurs, pour des raisons de sécurité évidente. L'urgence a été de faire en sorte qu'il n'y ait pas de perte d'information scientifique: que les restes de charpente ne soient pas disposés n'importe comment pour que l'on puisse comprendre, par exemple, où ils sont tombés suite à l'incendie. Le stockage du bois doit faire l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette...) d'une grande attention, car il doit être conservé dans des conditions particulières, dans un hangar (Un hangar est un bâtiment souvent réduit à une couverture et servant à abriter des véhicules, des aéronefs, à stocker des récoltes, des matériaux ou des...) ouvert, ventilé. L'évacuation contrôlée de certains matériaux a déjà commencé, avec l'expertise des scientifiques. C'est la Direction régionale des affaires culturelles d'Ile-de-France qui est en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un...) de ces opérations sur le site.

P.D.: Et actuellement, des unités du ministère de la Culture sont déjà sur le terrain et font un travail remarquable. L'objectif de la Task Force va être d'arriver en soutien de ces recherches d'urgence, pour continuer une réflexion historique et scientifique sur la cathédrale.


Photographie au microscope d'un charbon de bois. Étudier le bois carbonisé de la charpente revient quasiment à lire dans la cathédrale comme dans un livre ouvert. Henri-Georges NATON

Ces recherches pourront s'appuyer sur les nombreux travaux scientifiques réalisés par le passé sur Notre-Dame...

P.D.: Oui. Depuis des dizaines d'années, des recherches sont réalisées sur la cathédrale Notre-Dame et d'autres monuments gothiques, par des historiens et des historiens de l'art bien sûr, mais aussi par des archéologues du bâti, des géophysiciens ou encore des archéomètres, qui mettent en oeuvre des méthodes physico-chimiques pour l'analyse des matériaux. Ils peuvent ainsi dater ces matériaux, en comprendre l'histoire, la provenance... Donc, oui, nous avons déjà des connaissances sur les matériaux de Notre-Dame, qui vont venir épauler la restauration. Mais beaucoup de questions scientifiques se posent encore. Et ce sont aussi à ces questions que devront répondre les projets coordonnés par la Task Force, en complément des problématiques liées à la restauration.

Déjà dans les années 1990, une étude CNRS avait montré que la quasi-totalité de la charpente de la cathédrale avait été édifiée au XIIIe siècle. Et que le chêne (Le chêne est le nom vernaculaire de nombreuses espèces d'arbres et d'arbustes appartenant au genre Quercus, et à certains genres...) utilisé n'était pas alors âgé de 300 ans, comme on le pensait, mais plutôt d'une centaine d'années. Quels secrets peut encore livrer la charpente ?

M.R.: L'étude du bois de cette charpente quasi-millénaire va par exemple permettre d'appréhender beaucoup plus finement, à l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) près, l'évolution du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la météorologie qui désigne...) en Ile-de-France. Nous pourrons également savoir d'où proviennent les chênes, comment étaient gérées les forêts à l'époque, quelles méthodes de fabrication étaient utilisées... Et évidemment: comprendre comment ce bois a évolué au fil des siècles, en fonction de son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme...).

P.D.: Nous allons à la fois pouvoir étudier les matériaux intacts après l'incendie, mais aussi certains matériaux détériorés, brûlés. L'étude de la carbonisation de la charpente va apporter des informations importantes, et des équipes savent repérer l'essence d'un bois à partir de charbon, par exemple.

Quand on pense à l'étude de matériaux de Notre-Dame, on pense immanquablement au bois. Mais tous les matériaux anciens, qui ont successivement servi à sa construction au fil des siècles, vont être étudiés...

P.D.: Oui. C'est le cas du plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.) par exemple, qui a servi à la couverture de la cathédrale, mais aussi au maintien du verre des vitraux. Si des éléments de plomb ont été épargnés par l'incendie - ce dont il faudra s'assurer -, nous pourrons peut-être encore réaliser des études de provenance. Il faudra également traiter les problématiques environnementales posées par l'incendie et en particulier les éventuels risques de pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre par malsain [1].) au plomb aux alentours de la cathédrale. La pierre et les mortiers de Notre-Dame pourront aussi être étudiés, pour préciser les provenances et les gestes techniques. Par ailleurs, comprendre comment s'est comportée la pierre pendant l'incendie va permettre d'aider à la restauration de la cathédrale.

Comment toutes ces études de matériaux, coordonnées par la Task Force, vont-elles faire intervenir les technologies développées par des laboratoires CNRS ?

P.D.: De nombreux laboratoires sont d'ores (ORES, l'Opérateur des Réseaux Gaz & Électricité est le l'opérateur des réseaux de distribution d'électricité et de gaz pour les 8 gestionnaires du secteurs mixte en région wallonne...) et déjà prêts à mettre à disposition leurs technologies et leurs compétences pour l'étude de Notre-Dame, et d'autres seront, à n'en point (Graphie) douter, identifiés prochainement. Il faudra dans les mois à venir coordonner ces propositions en fonction des besoins du chantier et de la pertinence des projets, et je ne donnerai ici que quelques exemples non exhaustifs. Pour prospecter le monument: drones, photogrammétrie ou encore Lidar (La télédétection par laser ou LIDAR, acronyme de l'expression en langue anglaise « Light Detection and Ranging », désigne une technologie de...) pourraient être utilisés. Pour l'analyse des matériaux par différentes méthodes physico-chimiques (diffraction des rayons X, fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle peut servir à caractériser un matériau.) X, Raman, LIBS, etc.), des méthodologies adaptées aux matériaux anciens sont développées dans les laboratoires d'archéométrie tels que l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de recherche sur les archéomatériaux.

Les études isotopiques qui servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) à la détermination de la provenance pourraient être réalisées au Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement dont les datations radiocarbone sur la plateforme ARTEMIS-LMC 14. Par ailleurs, l'étude de la charpente implique des laboratoires en bioarchéologie qui développent notamment des recherches en archéobotanique. À plus long terme et dans le cadre d'études plus fondamentales cela pourra aller jusqu'à l'utilisation de l'accélérateur Aglaé du C2RMF et des lignes de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à...) du synchrotron (Le terme synchrotron désigne un type de grand instrument destiné à l'accélération à haute énergie de particules élémentaires.) Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et...) pour réaliser, par exemple, des études des matériaux sous contrainte de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...) ou d'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :), afin de comprendre les effets des agressions environnementales.


Des dispositifs comme celui-ci (micro-diffraction X et micro-fluorescence X) serviront pour l'analyse d'échantillons de métal altéré issus de Notre-Dame. Le diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“ et γν?ση, gnósi, „la...) de leur état sera utilisé dans le cadre de la reconstruction de la cathédrale. LAPA IRAMAT/NIMBE (CEA/CNRS)

Quelle place la modélisation et le numérique vont prendre dans les projets de recherche ?

M.R.: Des relevés 3D ont été effectués sur la cathédrale. Ces données primordiales vont permettre d'obtenir un instantané de Notre-Dame juste après l'incendie, pour ne perdre aucune information.

P.D. : Et à cela vont se joindre toutes les archives que nous avons déjà sur les données spatiales, auxquelles nous allons ajouter des modélisations 3D et des résultats de mesures physico-chimiques anciens et à venir. L'idée serait ensuite d'imaginer un système qui combine à la fois ces données numériques spatiales et physico-chimiques. On pourrait, par exemple cliquer sur un endroit de la voûte (Une voûte (ou voute) est un élément architectural de couvrement intérieur d'un édifice présentant un intrados. La voûte travaille comme un arc et son équilibre suppose la reprise d'efforts de...) dans la modélisation et obtenir toutes les informations sur le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière...). C'est un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le...) ambitieux qui pourrait être porté par le laboratoire Modèles et simulations pour l'architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) et le patrimoine.

On devra aussi utiliser des données récoltées avant l'incendie à la fois par des chercheurs, mais aussi par des non-spécialistes, qui auront pris en photo la nef (La nef est la partie d'une église allant du portail à la croisée du transept et qui est comprise entre les deux murs latéraux. La...) sous des angles particuliers, ce qui intéresse la restauration. C'est le principe du crowdsourcing, qui pourrait être réalisé par l'unité Archéovision avec l'aide du Consortium 3D et du TGIR Huma-Num. Ces numérisations 3D vont permettre de documenter le chantier de restauration.

Justement à propos du chantier, Emmanuel Macron promet une reconstruction en cinq ans. Comment la Task Force et la recherche en général vont-elles être impliquées dans la restauration ?

M.R: Concrètement, ce ne sont pas les scientifiques de la Task Force qui vont décider de l'organisation (Une organisation est) du chantier. Nous échangerons avec le responsable de chantier. Bien sûr, en lien avec le ministère de la Culture, nous pourrons également étudier le comportement et la robustesse des nouveaux matériaux qui seront utilisés pour la restauration.

P.D.: Et tous les résultats qui vont émerger de cette Task Force pourront servir à Notre-Dame, mais aussi à de nombreux autres monuments gothiques ! Par exemple: comprendre la manière dont la pierre calcaire a brûlé à Notre-Dame pourra, on l'espère, servir de référentiel pour l'étude d'autres monuments qui ont aussi connu des incendies dans le passé. C'est une réelle opportunité pour faire émerger de nouvelles connaissances, mais aussi des méthodes d'étude innovantes et consolider la structuration des recherches interdisciplinaires autour des monuments anciens.


Notre-Dame de Paris avant l'ajout de la flèche par l'architecte Viollet-le-Duc (gravure de by J.H. Le Keux d'après un dessin de T. Allom, c. 1835). MEPL / Bridgeman Images

Lors du chantier de restauration, peut-on imaginer qu'il y aura également des fouilles archéologiques dans la cathédrale ?

P.D.: Les fouilles archéologiques sur les monuments anciens relèvent souvent des pratiques de l'archéologie du bâti. Mais dans le cas particulier du chantier de la cathédrale, on peut également imaginer d'autres approches archéologiques.

Par exemple, si des creusements doivent être réalisés pendant les travaux pour fonder des structures de soutènement provisoires, on pourrait envisager d'étudier par des fouilles archéologiques les fondations (Les fondations d'un ouvrage assurent la transmission et la répartition des charges (poids propre et surcharges climatiques et d'utilisation) de cet ouvrage sur le sol. Le mode de fondation sera établi suivant la capacité portante du sol. Soit...) de Notre-Dame sur lesquelles on ne sait que très peu de choses ! D'autant plus que les travaux de restauration de Viollet-Le-DucFermerAchitecte français du XIXe siècle. n'ont probablement pas complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter...) détruit les anciennes fondations. Il y a encore beaucoup de choses à découvrir, mais toutes ces propositions devront être examinées prudemment et en collaboration étroite avec l'ensemble des spécialistes et des institutions évoluant autour de la cathédrale.

Les perspectives de recherches autour de Notre-Dame semblent donc vastes. Comment s'annonce la suite ? Quelles échéances vous fixez-vous ?

M.R.: Pour l'instant nous nous donnons cinq ans. Ce qui n'a rien à voir avec les annonces du Président, mais qui correspond classiquement à un projet de recherche quinquennal. Dans cinq ans nous espérons donc nous réunir autour d'un colloque pluridisciplinaire et de la publication d'un ouvrage de synthèse de tous ces travaux. La motivation (La motivation est, dans un organisme vivant, la composante ou le processus qui règle son engagement dans une action ou expérience. Elle en détermine le...) des chercheurs est très grande. Nous espérons également que les résultats de ces travaux pourront servir pour prévenir d'autres drames du même genre, comme l'incendie de la cathédrale de Nantes en 1972 ou celui du Musée national du Brésil en septembre dernier. Les travaux sur Notre-Dame permettront, je l'espère, que cela ne se reproduise plus.
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