Catégorie : Soutenances de thèses

Avant le XIXᵉ siècle, la construction utilisait principalement du bois vert. Cette pratique, courante à l’époque, pouvait entraîner des déformations ainsi que des pathologies structurelles irréversibles lors du séchage du matériau. Dans le cadre de cette thèse, un diagnostic mécanique a été réalisé sur un monument historique construit en bois vert de chêne et datant du XVIᵉ siècle, la halle de Villeréal, afin d’identifier les origines des désordres observés sur cet édifice ainsi que leurs éventuels impacts sur la durabilité de l’ouvrage.

Pour tester l’hypothèse selon laquelle le séchage du bois vert pourrait être à l’origine de certaines dégradations, une maquette réduite à l’échelle 1/3 du rez-de-chaussée de la halle a été construite en bois vert de chêne et exposée en extérieur, dans des conditions climatiques réelles. Cette maquette a été conçue en respectant les lois de similitude afin de reproduire fidèlement l’état initial de la structure, y compris la méthode traditionnelle d’équarrissage à la doloire.

Un dispositif de monitoring a été mis en place pour mesurer les réponses mécaniques différées des éléments au cours du séchage et évaluer l’interaction entre le matériau bois vert et la structure. Exposé à un climat variable, le bois présente une déformation hygroscopique principalement pilotée par les cycles hygrométriques saisonniers, tandis que les fluctuations journalières n’induisent que des variations dimensionnelles réversibles, d’amplitude négligeable.

L’observation des déplacements relatifs entre poteau et poutre dans une zone d’assemblage de type tenon-mortaise faiblement sollicitée montre que le retrait longitudinal de la poutre peut être considéré comme négligeable, tandis que les jeux constatés proviennent essentiellement du retrait transversal du poteau. Pour des assemblages soumis à des sollicitations plus importantes, les jeux observés résultent de la combinaison d’un effet hygroscopique du poteau et d’un effet mécanique lié à la flexion de la poutre, la part mécanique dépendant de l’intensité du chargement appliqué, des propriétés mécaniques de la poutre et de la raideur des assemblages.

En complément, une modélisation numérique a été développée afin de prédire le comportement hygro-mécanique à long terme des éléments structurels soumis aux mêmes conditions climatiques réelles in situ. Ce modèle repose sur une description rhéologique intégrant une déformation hygroscopique libre, une déformation élastique et une déformation mécanosorptive, permettant ainsi d’obtenir une bonne corrélation entre les résultats expérimentaux et numériques, et d’évaluer l’évolution temporelle de l’état hydrique des éléments, après ajustement de certains paramètres.

Ces approches expérimentale et numérique visent à mieux étudier les paramètres influençant la cinétique de séchage, notamment le débit, les dimensions des sections, les propriétés hygroscopiques du matériau et les conditions aux limites de type convectif et apportent ainsi des éléments essentiels à la compréhension du comportement des structures en bois vert, contribuant à une meilleure évaluation de leur durabilité à long terme et à la conservation du patrimoine bâti.

Le poly(chlorure de vinyle) (PVC) est l’un des plastiques les plus utilisés au monde, et sous sa forme plastifiée, on le trouve dans les musées dans les collections techniques ou scientifiques. Malheureusement, l’état des objets patrimoniaux en PVC est souvent considéré comme médiocre, en raison d’un jaunissement et d’une perte de plastifiant causée par la dégradation du matériau.

Ces travaux de thèse considèrent l’utilisation de vernis afin de ralentir les dégradations du PVC plastifié, en se concentrant sur le jaunissement et la perte de plastifiant. Deux formulations de PVC ont été étudiées : l’une contenant un phtalate (DIDP) et de l’huile de soja époxydée, l’autre contenant ces plastifiants plus un plastifiant phosphate, utilisé pour les objets à destination des zones accueillant du public. Comme cette deuxième formulation n’est pas souvent étudiée, le comportement en vieillissement du PVC phosphaté plastifié a caractérisé.

Ensuite, trois vernis à base de polyuréthane ont été appliqués sur les deux formulations PVC, et caractérisés pour évaluer leur impact sur les dégradations. Des PVC neufs et pré-vieillis ont été considérés, pour représenter des objets relativement nouveaux et âgés dans les collections.

En parallèle, une évaluation de l’état des collections plastiques du Musée des Arts Décoratifs de Paris a été réalisée. La composition des objets a été corrélée à leur état, en considérant également l’âge de l’objet et la collection dont il vient. Les résultats ont été compilés dans une base de données accessible à tous·tes pour améliorer la connaissance globale des collections.

Enfin, des tests d’application ont été effectués par les restauratrices sur des objets en PVC représentatifs des objets muséaux, afin de déterminer si l’application des vernis répond aux critères déontologiques de conservation en termes de facilité d’application et de préservation d’apparence. Les objets vernis ont ensuite été évalués par un panel de conservateurs·ices et de restaurateurs·ices, afin de déterminer ce qui est « acceptable » dans les pratiques de conservation.

Ces travaux sont le fruit d’une collaboration entre le Laboratoire de Physicochimie des Polymères et des Interfaces (LPPI, sous tutelle CY Cergy Paris Université), et le Centre de Recherche et de Restauration des Musées de France (C2RMF). Ces travaux ont par ailleurs été réalisé en partenariat avec le Musée des Arts Décoratifs de Paris, ainsi que Griffine Industries, fabricant d’enductions plastiques.

La thèse examine les effets de la scripturalisation des espaces ruraux des Grands Causses durant la « révolution documentaire », période s’étendant du XI^e au XIII^e siècle, marquée par une croissance exponentielle de la documentation écrite et de sa diffusion au sein de groupes sociaux toujours plus diversifiés. Elle s’intéresse tout particulièrement aux conséquences de ces transformations documentaires sur les relations entre humains et non-humains. Pour ce faire, elle adopte une approche doublement matérielle du corpus écrit : d’une part, en intégrant les composantes et les trajectoires environnementales des lieux couchés par écrit ; d’autre part, en analysant les écrits comme des objets à part entière. Ceux-ci, en tant que tels, exercent une influence sur le monde auquel ils appartiennent et participent aux reconfigurations socio-politiques qui traversent la région des Causses au Moyen Âge central, ainsi qu’à des mutations plus larges des rapports entre les humains et ce que nous appelons la nature. La thèse le démontre à travers une série d’études de cas localisées, croisant de manière pluridisciplinaire un corpus de chartes et d’hagiographies, des données archéologiques et des plans de diverses époques.

L’évolution des techniques métallurgiques anciennes, les choix artisanaux et la circulation des savoir-faire sont des questions majeures en archéométrie. Parmi les matériaux étudiés, les alliages ferreux anciens – utilisés pour la fabrication d’outils, d’armes ou de structures de monuments – présentent une grande hétérogénéité de composition, notamment en ce qui concerne les éléments légers tels que le carbone et le phosphore. Ces éléments jouent un role déterminant dans les propriétés mécaniques des objets (résistance, dureté, aptitude a la trempe) et constituent des traceurs historiques et technologiques des chaí’nes opératoires anciennes. Leur localisation et leur quantification sont done essentielles pour mieux comprendre les pratiques sidérurgiques du passé.
Ce travail de these s’inscrit dans ce contexte et évalue le potentiel de la spectroscopie d’émission du plasma induit par laser (LIBS) pour la détection, la quantification et la cartographie de ces éléments légers, en particulier le carbone, dans des matériaux ferreux patrimoniaux. La LIBS est une méthode rapide, peu destructive, compatible avec des objets sensibles et potentiellement applicable in situ. Toutefois, la quantification des éléments légers dans les matrices ferreuses par LIBS reste complexe en raison des interférences spectrales liées au fer, des effets de matrice, et de la nécessité d’une calibration rigoureuse pour obtenir des mesures fiables.
L’étude repose sur la comparaison de la LIBS avec deux méthodes de référence – la spectrométrie de masse a plasma inductif couplée a une ablation laser (LA-ICP-MS) et l’analyse par réaction nucléaire (NRA) – sur un corpus constitué de matériaux de référence, d’objets archéologiques et d’échantillons de pieces muséales. Les résultats ont permis d’identifier les forces et les limites de la LIBS pour la cartographie du carbone a l’échelle micrométrique, ainsi que les conditions nécessaires a l’obtention de données fiables.

Ce travail contribue ainsi a l’élargissement des outils analytiques a disposition de l’archéométallurgie, en proposant une méthode plus accessible pour les environnements contraints (objets uniques, musées, fouilles, chantiers de restauration) et en approfondissant la compréhension des éléments légers dans les alliages ferreux anciens.

La conservation-restauration existe depuis l’Antiquité mais ne s’est vue attribué l’étiquette de discipline à part entière, dotée de sa déontologie et de son éthique, que depuis la seconde moitié du XXème siècle. Cette formalisation tardive a pour conséquence l’hétérogénéité flagrante des choix et traitements de restauration effectués mais aussi de la création de lacunes dans la documentation de l’histoire matérielle moderne du patrimoine concerné. Pourtant, si les archives écrites ne nous racontent parfois qu’une partie des travaux, les photographies d’archives peuvent, elles aussi, nous parler.

Le travail de thèse explore les utilisations possibles des photographies d’archives du complexe archéologique des temples de Karnak (Égypte) et plus spécifiquement celles de deux monuments : la Chapelle Blanche de Sésostris Ier et le Kiosque de Taharqa. La recherche se concentre autour de la réécriture de l’histoire des restaurations de ces deux édifices en s’appuyant sur l’utilisation des archives photographiques. La thèse vise à explorer les potentiels d’exploitation et de modification de ces photographies dans des outils numériques (photogrammétrie à partir d’archives, orthomosaïque, montage panoramique numérique) pouvaient apporter de nouvelles informations, afin d’offrir une vision plus précise de l’évolution des anciennes restaurations et de l’état d’altération des deux monuments. A des fins de comparaison, une photogrammétrie du Kiosque de Taharqa et de la Chapelle Blanche de Sésostris Ier a été faite durant la thèse, afin de procéder à des comparaisons à partir de relevés de constats d’état. Ainsi, les données et visuels obtenus à partir des photographies d’archives deviennent le support de constat d’état historicisé, des temps « -1 » (et « -2 ») dont la comparaison à l’état actuel permet de recomposer une histoire des pratiques de la restauration à Karnak.

La perception, principalement visuelle, est fondamentale dans l’évaluation du processus de conservation-restauration d’une peinture de chevalet. L’objectif de cette thèse est d’étudier les apports pour le restaurateur de la mesure instrumentale de l’apparence comme outil complémentaire d’aide à la décision et à la traçabilité. On s’intéresse en particulier aux changements d’apparence résultant d’une intervention usuelle : le nettoyage. L’enjeu est de sonder les liens entre perception visuelle et mesures optiques afin d’identifier la combinaison de paramètres physiques représentatifs de la perception lors du processus de restauration. Ainsi, des mesures de couleur, brillant, rugosité et fluorescence – avec des résolutions, géométries de mesures et échelles d’investigation différentes – ont été menées sur un ensemble d’éprouvettes fabriquées spécifiquement pour ce travail de thèse et conçues en collaboration avec des restaurateurs pour être proches de cas réels. En parallèle, une expérience de classement par rangs a permis de travailler plus spécifiquement sur les descripteurs brillant, saturation, jaunissement et homogénéité, couramment utilisés par les restaurateurs. Les données sensorielles, corrélées aux données instrumentales, par une méthode psychophysique, ont permis d’identifier les paramètres physiques les plus représentatifs de ces descripteurs. En outre, une analyse multivariée, l’analyse discriminante linéaire (ADL) combinée à l’analyse de variance multivariée (MANOVA), a permis d’identifier la combinaison des descripteurs physiques la plus adaptée à l’étude des changements d’apparence lors du processus de restauration. Ainsi, il a été identifié que les paramètres relatifs au jaunissement et à la saturation sont les plus informatifs.

Ce doctorat porte sur l’étude de l’altération du smalt, un pigment de synthèse constitué de verre bleu teinté au Co et riche en K. Utilisé du XVe au XVIIIe siècle dans les peintures de chevalet, fresques et sculptures polychromes, le smalt est connu pour sa tendance à perdre sa couleur bleue et à virer au jaune-gris en présence de liant. Cette décoloration irréversible, bien que connue des artistes de l’époque, entraîne des modifications permanentes des œuvres. Si le mécanisme d’altération du smalt a été étudié et est globalement compris, les facteurs influençant ce phénomène, tels que la lumière,
l’humidité, la température, le liant et la présence d’autres pigments, demeurent mal identifiés. Or, dans une perspective de conservation des œuvres, il est crucial de mieux comprendre ces facteurs. Par ailleurs, la restitution de l’état initial des peintures reste une question centrale pour les conservateurs et restaurateurs.

Le premier objectif de cette thèse est de définir les paramètres influençant la dégradation du smalt dans les peintures de chevalet et sur des échantillons modèles. L’interaction du smalt avec le blanc de plomb, pigment blanc largement utilisé à l’époque, a été étudiée, notamment par microscopie électronique à balayage, diffraction de rayons X et spectroscopie d’absorption X au seuil K du Co. Le liant étant une source de protons dans le mécanisme d’altération du smalt, son influence a été examinée en recréant et en vieillissant des échantillons modèles avec différents liants : huile de lin, huile de noix et jaune d’œuf. Ces échantillons ont été analysés pour comprendre les effets du vieillissement sur leur composition. Parallèlement, des coupes transversales de peintures historiques contenant du smalt ont été examinées selon les mêmes méthodes pour valider les résultats obtenus sur les échantillons modèles. La spectroscopie XANES au seuil K du Co a permis de déterminer l’état de coordination des ions Co2+ dans les grains de smalt et d’évaluer leur altération. Le XANES au seuil K du K a également permis d’analyser les transformations subies par le K lors de sa lixiviation, offrant ainsi des indices sur la modification de la matrice silicatée et son interaction avec le liant au cours de l’altération.

Le second objectif de cette thèse est de proposer une première procédure pour simuler numériquement la couleur d’origine des œuvres contenant du smalt altéré. Bien que la
restauration physique de la couleur du pigment soit impossible, des simulations virtuelles peuvent permettre de donner une idée de l’apparence initiale des peintures. Une méthode combinant la cartographie par fluorescence macroscopique de rayons X (MA-XRF), la spectroscopie d’imagerie par réflectance (RIS), la spectroscopie d’absorption X (XAS) et le Machine Learning pour simuler les couleurs originales des tableaux en prenant en compte leurs matérialités a été développée.