Catégorie : Soutenances de thèses

Le blanc de zinc (ZnO), pigment moderne développé à la fin du XVIIIe siècle en tant qu’alternative non toxique au blanc de plomb, a été adopté dans la peinture à l’huile au milieu du XIXe siècle. Initialement utilisé aux côtés du blanc de plomb, son pouvoir couvrant plus faible et sa brillance en ont fait un pigment de choix pour les mélanges de couleurs, les points lumineux, mais aussi les empâtements et les préparations. Cependant, il peut provoquer des problèmes de conservation, par exemple en raison de la formation de savons de zinc. Connaître ce pigment est donc crucial pour les études techniques des œuvres d’art et leur conservation.

Cette thèse explore les propriétés et l’emploi des peintures à l’huile à base de blanc de zinc de l’échelle nano- et microscopique jusqu’à l’échelle macroscopique des œuvres d’art. Deux axes de recherche sont investigués par l’analyse de plusieurs types de matériaux complétée avec des recherches documentaires et une enquête auprès des professionnels du patrimoine : l’étude des propriétés physico-chimiques du blanc de zinc et de l’ampleur et des modalités d’emploi du pigment.

Le premier axe est abordé à travers l’analyse, à l’échelle nano- et micromètrique, d’un large corpus, unique et varié, de matériaux d’artiste historiques et modernes des fabricants européens et américains principaux, et d’une sélection d’échantillons issus d’œuvres, qui sont comparés à des matériaux de référence et des modèles de peinture. Plusieurs types de techniques d’analyse sont utilisés, allant de méthodes de laboratoire conventionnelles (microscopie optique et électronique, DRX) jusqu’à de larges instrumentations telles que l’accélérateur de particules AGLAE (PIXE, IBIL) et le synchrotron ESRF (DRX à haute résolution angulaire). Plusieurs composés ont été identifiés dans les matériaux de peinture, ce qui met en évidence certaines pratiques et adulterations des fabricants de couleurs. L’hydrozincite, probable produit de dégradation du ZnO, a été identifié dans plusieurs échantillons. Cette étude met en montre, parmi les matériaux historiques et modernes, des différences de composition, de taille des particules de ZnO et de comportement de luminescence. La morphologie et la taille des particules de ZnO et la pureté des matériaux analysés suggèrent une synthèse par méthode indirecte. La variété des comportments de luminescence, affectés également par d’autres facteurs liés au pigment et à son environnement, est, au contraire, plus difficile à interpréter.

Le deuxième axe est abordé à partir des campagnes de fluorescence X sur une cinquantaine d’œuvres analysées in-situ dans les musées, et l’étude détaillée d’une sélection de peintures au laboratoire. Cette recherche explore différents emplois du pigment à partir d’exemples précoces jusqu’à la moitié du XXe siècle, et constitue une véritable base de données des œuvres qui contiennent du blanc de zinc. En outre, l’étude souligne les limites de l’identification du blanc de zinc, notamment sur la seule base des analyses non-invasives de fluorescence X. L’intérêt d’un protocole non-invasif pour l’identification du pigment basé sur sa photoluminescence a été mis en valeur, ce qui est complémentaire à l’emploi de la cathodoluminescence pour l’étude invasive de matériaux de peinture.

Cette recherche constitue donc une référence sur les propriétés physico-chimiques et l’emploi du blanc de zinc, offrant des informations sur l’histoire matérielle du pigment et des œuvres d’art modernes en ouvrant des perspectives sur la conservation et l’authentification des œuvres

Victor Etgens, directeur, chef du département Recherche, C2RMF

Johanna Salvant, encadrante, ingénieure d’études, C2RMF

Daniela Comelli, rapporteur, associate professor, Politecnico di Milano

Klaas Jan van den Berg, rapporteur, professeur, University of Amsterdam et scientifique du patrimoine, Cultural Heritage Agency of the Netherlands (RCE)

Yves Dumont, examinateur, professeur, UVSQ – Université Paris-Saclay

Sigrid Mirabaud, examinateur, scientifique du patrimoine, Ministère de la Culture

Austin Nevin, examinateur, professeur et chef de la conservation, Courtauld Institute of Art, Londres

Anne Robbins, membre invitée, conservatrice peinture, musée d’Orsay

 

Les tapisseries représentent un trésor national et international d’une valeur inestimable. Elles reflètent l’histoire, la culture, un savoir-faire important et une signification symbolique et sociale de la société qui les a créées. Cependant, elles font face aujourd’hui à des défis de conservation majeurs. Elles sont d’une part parmi les œuvres les plus fragiles, et d’autre part, parmi les plus sollicitées du fait de leurs multiples manipulations ou de leur exposition prolongée. Par conséquent, il est essentiel aujourd’hui d’explorer des approches préventives et prédictives, pour anticiper .
Dans cette perspective, ce travail a pour but de proposer un cadre de modélisation capable de prédire le comportement mécanique des tapisseries pour des configurations d’exposition données. Nous avons estimé crucial de privilégier l’analyse de la réponse mécanique intrinsèque et structurale des tapisseries, un aspect peu exploré dans la littérature jusqu’à présent.
En premier temps, des campagnes expérimentales ont été réalisées dans l’objectif de caractériser la réponse des matériaux textiles, ce qui permet de sélectionner un modèle mécanique adapté aux contextes des tapisseries et de l’alimenter par des paramètres convenables. Il s’agit essentiellement des essais de traction et de fluage. Concernant ce dernier, la corrélation d’image numérique (CIN) était un élément clé pour la réussite du montage proposé. Les essais ont été appliqués d’abord sur des tissus contemporains, avant d’être réalisés sur des fragments de tapisseries historiques, datés du XVIIe pour les plus anciens. Ensuite, pour modéliser les tapisseries, nous avons étudié un modèle rhéologique viscoélastique-plastique à deux branches, de type Maxwell généralisé. Nous avons opté pour les lois de Hooke orthotrope, le critère de Hill de plasticité, ainsi qu’un écoulement plastique associé. Finalement, le problème est résolu numériquement, grâce aux calculs par éléments finis couplés à un problème de coques avec l’hypothèse des contraintes planes. Cela a permis de valider les résultats trouvés expérimentalement et ensuite de simuler des tapisseries sous différentes configurations. En effet, nous avons étudié l’évolution des déformations avec le temps, évalué différents systèmes de présentation (accrochage continu / discontinu, sur plan incliné, etc.), ainsi que la présence de défauts de tissage et de discontinuités.

Salima AGGOUN , directrice, Professeure des universités, CY Cergy Paris Université

Boumediene NEDJAR, co-directeur, Professeur des universités, Université d’Evry Paris-Saclay

Mohamed DALLEL , co-encadrant, Ingénieur de recherche, Responsable du pôle scientifique « Textile » LRMH / CRC (MC-MNHN-CNRS)

Marc QUIERTANT , rapporteur, Directeur de recherche, ESTP – Campus de Cachan

Ann BOURGÈS , rapporteure, Ingénieure de recherche, HDR, C2RMF

Sébastien RÉMOND, examinateur,Professeur des universités, Université d’Orléans 2

Cécilia GAUVIN, examinatrice, Docteur-Ingénieure, Scientifique du patrimoine culturel, Bureau d’étude S-MA-C-H

Roberta CORTOPASSI , membre invitée, Conservateur en chef, Musée du Louvre

De 1783 à 2010, le domaine de Rambouillet est pensé comme un territoire-vitrine des princes et de l’État. La double fonction politique de résidence et de site modèle et vitrine invite à se saisir d’une histoire environnementale du pouvoir au domaine, c’est-à-dire l’étude des rapports de force politiques permanents et les relations de conflictualité entre les différents acteurs et communautés, humains et autres qu’humains sur le territoire. Il s’agira notamment de suivre comment les princes et l’Etat mettent en place des politiques de la nature à l’échelle locale, que ce soit autour des chasses princières, de la privatisation des lieux ou bien autour de l’histoire de la Bergerie nationale, de son troupeau de mérinos de Rambouillet. Des programmes de modernisations qui sont ensuite diffusés à l’échelle régionale, coloniale et internationale. L’histoire environnementale de la chasse et de l’élevage permet d’interroger les frontières de la conservation de la nature, des processus de modernisations et de préciser la fabrication technique et scientifique des sauvages et des domestiques par les Modernes depuis le XVIIIe siècle. L’enquête s’intéresse autant à l’histoire des populations de grand gibier et à leur gestion dans le temps long qu’à la notion de race et aux manières dont les gestionnaires prennent en charge les animaux politiques comme le cerf, le faisan ou le mouton. Le mérinos de Rambouillet est l’une des premières races pures créée en France à partir de 1786 et sa trajectoire à travers plusieurs continents pendant l’ère coloniale et postcoloniale démontre l’influence du « nom de Rambouillet » à travers les époques et les lieux. Au domaine de Rambouillet, peut-être plus qu’ailleurs, c’est dans ce qui est en train de devenir la nature, que les rapports de force se révèlent et que l’histoire environnementale trouve un terrain fertile pour une approche du pouvoir par la forêt, la chasse et l’élevage, en un mot, par la nature.

Anne-Claude AMBROISE-RENDU, co Directrice, professeur des universités, HDR, Université de Versailles-Saint-Quentin

Grégory QUENET, co Directeur, professeur des universités, HDR, Université de Versailles-Saint-Quentin

Charles-François MATHIS, Rapporteur, Professeur des universités, Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne

Jérôme BURIDANT, Examinateur, Professeur des universités, Université de Picardie Jules Verne

Sylvie DALLET, examinatrice, Professeure des universités, Université de Versailles-Saint-Quentin

Guillaume BLANC, Rapporteur, Maître de conférences HDR, Université Rennes 2

Maike SCHMIDT, Examinatrice, Chargée de recherche, Universität Leipzig

Steve HAGIMONT, Examinateur, Maître de conférences, Université de Versailles-Saint-Quentin

Résumé :

En conservation-restauration, les comblements des artefacts en plâtre sont fréquemment réalisés en raison de la fragilité de ce matériau. Afin de pallier les altérations produisant des instabilités structurelles et/ou visuelles et esthétiques, des matériaux non originaux sont appliqués : réalisés in situ par modelage de matière fraîche, ou par fixation d’une pièce mise en œuvre à part. En fonction des critères déontologiques et techniques, divers matériaux peuvent être utilisés. Afin de mieux les connaître, une étude a été menée en développant une méthodologie pluri-disciplinaire allant des techniques analytiques aux différents champs de la conservation-restauration.

Dans un premier temps, un corpus d’artefacts a été étudié, constitué de deux collections du musée du Louvre : la statuaire moulée de la gypsothèque et les cadres du XIX^e siècle, en associant observations des comblements et étude documentaire. Différents usages ont été constatés, comme celui de matériaux identiques aux originaux ainsi que celui visant une différenciation par l’ajout d’additifs. À partir de ces données, des formulations de plâtre, aux rapports massiques eau/plâtre échelonnés, additionnées de carbonate de calcium et de dioxyde de titane ont été sélectionnées pour caractérisation.

Dans un deuxième temps, les aspects micro-structurels ont été examinés par observations aux microscopes optique et électronique à balayage (MEB). Les éléments ont été identifiés par analyse en spectroscopie à dispersion d’énergie (MEB-EDS). La caractérisation des aspects rhéologiques à l’état frais a été traitée dans un troisième temps afin de calibrer et classer les textures. Des correspondances entre les consistances ont été établies, offrant des gammes d’usages pâteux à fluides, adaptées aux méthodes par modelage ou par coulée.

Une quatrième phase a permis la caractérisation des propriétés mécaniques à l’état solide, en mesurant les résistances à la compression et à la flexion 4 points, et en calculant les modules d’élasticité. Enfin, un protocole de suivi a évalué la stabilité de trois artefacts, restaurés entre 2015 et 2017, par des relevés et des corrélations d’images 3D haute définition. Un des artefacts a également été équipé de capteurs de déplacement afin de compléter le suivi. L’étude et la caractérisation des formulations de comblement, en liant les aspects physico-chimiques et structurels, à différentes échelles et selon les états frais ou pris, peuvent alors assister les choix des spécialistes de la conservation-restauration en fonction des conditions d’intervention. Le protocole est ajustable pour étudier d’autres formulations ou d’autres matériaux, typologies ou spécialités du patrimoine.

François Pernot, professeur des universités, HDR, CY Cergy Paris Université (Directeur)

Yannick Mélinge, professeur des universités, HDR, CY Cergy Paris Université, Laboratoire de recherche des monuments historiques (détachement) (Encadrant)

Anne-Solenn Le Hô, ingénieure de recherche, Centre de recherche et de restauration des musées de France / Chimie ParisTech, Research University, CNRS, IRCP (Encadrante)

Aurelia Badde, conservatrice-restauratrice de sculpture (Berlin)

Ann Bourgès, ingénieure de recherche, HDR, Centre de recherche et de restauration des musées de France (Rapporteur)

Catherine Chevillot, conservatrice générale du patrimoine, docteure en Histoire, Cité de l’architecture et du patrimoine

Christophe Lanos, professeur des universités, HDR, Université de Rennes – IUT de Rennes (Rapporteur)

Delphine Morana Burlot, maîtresse de conférences, HDR, Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne

 

Résumé :

Dans un contexte patrimonial les vibrations représentent une véritable menace quant à la préservation des objets. Pourtant, les dispositifs de protection des vibrations employés sont généralement très rudimentaires et les systèmes proposés dans la littérature scientifique ne sont pas appliqués, principalement par manque de considération pratique. Pour dépasser ces limites, les travaux présentés dans cette thèse s’articulent autour du développement d’un nouveau type de système de protection, basé sur le principe du contrôle actif de vibrations.

La conception du dispositif de contrôle commence par l’établissement d’un cahier des charges au double objectif. D’une part il définit les objectifs de contrôle des vibrations rencontrées en domaine patrimonial, d’autre part il formalise les considération pratiques des acteurs du patrimoine. Le cahier des charges permet alors d’identifier la stratégie de contrôle la plus adaptée au respect des spécifications formulées. En l’occurrence, le contrôleur est conçu comme un dispositif autonome et indépendant qui vient se greffer à la structure à protéger et utilisant un algorithme de contrôle adaptatif et de type feedforward.

Un dispositif de contrôle expérimental dont le contrôleur est actualisé par l’algorithme Filtered-x Least Mean Square (FxLMS) est conçu afin d’éprouver sa capacité à respecter le cahier des charges. Ce dispositif est testé dans un premier temps sur une structure à la dynamique relativement simple, puis sur un banc d’essai représentatif d’une situation couramment rencontrée en contexte patrimonial. Une fois le dispositif validé, un outil permettant de comparer quantitativement, objectivement et robustement les performances de différentes situations de contrôle est proposé. Cette méthodologie passe par l’extraction de descripteurs de performance, chacun d’entre eux devant représenter un aspect du contrôle qu’il est souhaitable de quantifier.

Si l’utilisation du FxLMS permet de valider le cahier des charges, une hypothèse forte de cet algorithme restreint son champ d’utilisation. Une solution à cette limite est l’utilisation d’algorithmes de contrôle plus récents et basés sur la paramétrisation de Youla-Kuçera. Une étude paramétrique définit les conditions à partir desquelles les performances du FxLMS ne sont plus acceptables, et l’utilisation du benchmark permet de quantifier les performances des nouveaux algorithmes proposés.

Hervé Lissek Professeur, LTS2, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Rapporteur)

Patrice Masson Professeur, GAUSS, Université de Sherbrooke (Rapporteur)

Ioan Doré Landau, Directeur de recherche émérite, GIPSA – Lab (Examinateur)

Marc Lethiecq Professeur des universites, GREMAN, Universite de Tours (Examinateur)

NicolasWilkie-Chancellier, Professeur des universités, SATIE, CY Cergy Paris Université (Directeur)

Henri Boutin, Maitre de conférence, STMS, Sorbonne Université (Encadrant)

Marguerite Jossic, Chargée de recherche, Musée de la Musique (Encadrante)

Sandie Le Conte, Responsable de laboratoire, Institut national du patrimoine (Encadrante)

Eléonore Kissel, Responsable Conservation-Restauration, Musée Quai-Branly (Invitée)

Résumé :
L’apparition d’efflorescences cristallines sur des objets calcaires stockés dans des environnements pollués est communément appelée « dégradation de Byne ». Elle résulte de l’émission de composés organiques volatils acides (COV) par les matériaux de stockage qui réagissent avec le carbonate de calcium dans les substrats poreux. Ceci conduit à la formation de divers sels organiques de calcium, parmi lesquels des acétates et des formiates, et provoque une détérioration irréversible des objets. Jusqu’à présent, seuls des objets macroscopiques subissant la dégradation de Byne étaient rapportés dans la littérature.
Le présent travail a été initié par le constat d’état de la collection micropaléontologique de foraminifères d’Alcide d’Orbigny (1802-1857), conservée au Muséum national d’Histoire naturelle. Des observations préliminaires ont montré que les spécimens étaient affectés par des efflorescences salines de morphologies diverses. D’autres collections endommagées ont également été étudiées, ainsi que des spécimens vieillis artificiellement. La caractérisation des efflorescences a été réalisée en tenant compte de la nature patrimoniale et de la fragilité des spécimens historiques, avec des méthodes sans contact telles que la spectroscopie micro-Raman et la diffraction des rayons X sur ligne Synchrotron. Ces résultats ont mis en évidence des produits de dégradation différents de ceux précédemment rapportés dans la littérature, parmi lesquels le polymorphe [β-Ca(HCOO)2] du formiate de calcium, connu pour être instable en conditions ambiantes. Les mécanismes de formation des sels de calcium à l’échelle microscopique ont ainsi été étudiés, ainsi que la stabilité des formiates de calcium. L’histoire matérielle de la collection d’Orbigny au MNHN a également été explorée pour mieux identifier l’impact des facteurs environnementaux.

Mots clés : pollution muséale, COV, fossiles calcaires, carbonate de calcium, spectroscopie Raman, DRX

Abstract:
The occurrence of crystalline efflorescence on calcareous objects stored in polluted environments is commonly known as “Byne’s decay”. It results from the emission of acidic volatile organic compounds (VOCs) by storage materials that react with calcium carbonate in the porous substrates. This leads to the formation of various calcium organic salts, among which acetates and formates, and causes irreversible deterioration for the objects. Until now, only macroscopic objects undergoing Byne’s decay were reported in the literature. The present work was initiated by the conservation report of Alcide d’Orbigny’s (1802-1857) micropaleontological collection of foraminifers, housed at the French Natural History Museum. Preliminary observations showed that specimens were affected by salt efflorescence with various morphologies. Other collections presenting a similar degradation were also investigated as well as artificially-aged specimens. Considering the heritage nature and the fragility of the specimens, efflorescence were characterized combining contactless micro-Raman spectroscopy and X-ray diffraction on synchrotron beamline. The results highlighted degradation products that differ from those previously observed on macroscopic calcareous collections, among which the polymorphic phase [β-Ca(HCOO)2] of calcium formate. The history of d’Orbigny’s collection at the MNHN was also investigated in order to highlight the impact of environmental factors.

Keywords : Museum pollution, VOC, calcareous fossils, calcium carbonate, Raman spectroscopy, XRD

Dr Ludovic BELLOT-GURLET, Professeur, MONARIS, SU-CNRS, Paris (rapporteur)

Dr Thibault DE GARIDEL-THORON, Chargé de Recherche, CEREGE, AMU-CNRS-IRD-INRAE, Aix-en-Provence (rapporteur)

Dr Anne CHABAS, Professeur, LISA, Paris-Est Créteil-CNRS, Créteil (examinatrice)

Dr Mathieu ROSKOSZ, Professeur, IMPMC, MNHN-SU-CNRS, Paris (examinateur)

Dr Sophie SEPULCRE, Maître de conférences, GEOPS, Paris-Saclay-CNRS, Orsay (examinatrice)

Dr Nathalie STEUNOU, Professeur, ILV, Paris-Saclay-CNRS, Versailles (directrice de thèse)

Dr Véronique ROUCHON, Professeur, CRC, MNHN-MC-CNRS, Paris (co-directrice de thèse)

Dr Marie-Béatrice FOREL, Maître de conférences, CR2P, MNHN-SU-CNRS, Paris (co-encadrante)