Comment les scientifiques vont faire parler la charpente calcinée de Notre-Dame

A une semaine de la proposition au Sénat du projet de loi pour la restauration de Notre-Dame de Paris, un « chantier» a été mis en place au sein du CNRS pour récolter les données qui permettront de reconstruire la charpente détruite par l’incendie du 15 avril. Et surtout d'en apprendre plus sur son histoire.

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Comment les scientifiques vont faire parler la charpente calcinée de Notre-Dame

La recherche académique s'empare de la cathédrale parisienne. Le « chantier CNRS Notre-Dame » lancé lundi 20 mai par Antoine Petit, PDG du CNRS, se décline en trois axes : la modélisation 3D de la cathédrale, l’analyse du métal, de la pierre et des vitraux, et enfin l’étude du bois carbonisé de la charpente.

Ce troisième volet, le plus délicat, rassemblera une trentaine de chercheurs, issus notamment de l’Inra, de l’Inrap, d’AgroParisTech et du Muséum d'histoire naturelle. Parmi eux, des historiens et archéologues, mais surtout des spécialistes du bois : dendro-archéologues, dendro-chimistes et dendro-anthracologues, les spécialistes du bois carbonisé.

Une telle étude du bois de la charpente de Notre-Dame de Paris est exceptionnelle. Avant l’incendie, un seul travail de ce type a été réalisé, dans les années 1990, par George Lambert et Virginie Chevrier, du Laboratoire de chrono-environnement à Besançon, précise Alexa Dufraisse, dendro-anthracologue (étude du bois calciné) et responsable de cet axe de recherche.

Une quantité d'échantillons impossible à prélever sur un ouvrage intact

« Si le ministère de la Culture décide de reconstruire la charpente à l’identique, on leur donnera tous les éléments nécessaire », ajoute-t-elle. Mais ces analyses viseront surtout à faire avancer la science. En effet, la catastrophe de l’incendie de Notre-Dame représente aussi une manne pour les chercheurs, qui n’ont jamais pu disposer d’autant de matière première.

« Si aujourd’hui on nous demandait d’étudier la charpente de la cathédrale de Bourges, cela demanderait de prélever tellement d’échantillons que l’on ne serait jamais autorisé à le faire », résume la chercheuse.

Des arbres probablement plus jeunes

Une grande partie de cette recherche va consister à identifier quels types de chêne ont été utilisés à l’époque (âge, taille, s’ils étaient cultivés à dessein ou non, etc.). Sur la question de l'âge, « on a beaucoup lu dans les médias qu’il s’agissait d’arbres de 300 ans. Il se trouve qu’à l’époque médiévale, ils privilégiaient plutôt des arbres jeunes, élancés et fins », relève Alexa Dufraisse.

Ils auraient plutôt entre 80 et 100 ans, selon les estimations de la scientifique, après une étude du bois de la cathédrale de Bourges menée par Frédéric Epaud du CNRS, qu’elle a hâte de comparer à celle de Notre-Dame.

Adapter les protocoles pour étudier le bois carbonisé

Si l'équipe de scientifiques dispose de matière première en abondance, son état rend leur tâche ardue. Complètement carbonisé, le bois est bien plus difficile à étudier : « La carbonisation induit des modifications anatomiques et chimiques importantes, explique Alexa Dufraisse. Nous devons réajuster tous les protocoles que l’on applique à du bois frais. »

Dans une première étape, les chercheurs auront recours à la photogrammétrie, un procédé qui consiste à acquérir des images selon des points de vue différents afin de reconstituer une copie 3D exacte de la réalité. Pour évaluer l'âge des arbres au moment de leur coupe, l'équipe utilisera un banc dendrologique, outil permettant de mesurer les longueurs de cernes – anneaux de croissance d’un arbre - des échantillons.

Tomographie, scanner et spectromètre Raman

Les chercheurs utiliseront un tomographe, qui permet de reconstruire le volume des poutres originales, afin d’en déduire des informations sur les conditions de croissance de l’arbre (forêt dense, clairsemée, etc.).

La provenance des arbres pourra également être analysée grâce à un scanner à rayons X Itrax, fourni par l'unité mixte de recherche Silva de l'Inra Nancy, qui combine la microradiographie - pour déterminer la densité - et la microfluorescence par rayons X – pour étudier la composition chimique -, sans oublier la mesure de la susceptibilité magnétique.

Les scientifiques auront enfin recours à la spectrométrie Raman pour observer la composition moléculaire du bois et évaluer l’intensité des températures qu'il a subit. De quoi connaître à quelle température le bois de la charpente de Notre-Dame a commencé à brûler. Et peut-être aider à prévenir d'autres incendies d'édifices anciens.

Kevin Poireault

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