Développements Méthodologiques

Caractérisation des pigments sur les peintures de chevalet par des méthodes optiques non-invasives (thèse)

Des études ont été menées dans les années 2000 sur l'analyse optique des pigments au C2RMF, et cette thèse s'appuie sur leurs résultats pour développer une méthodologie purement basée sur l'optique, sans contact, pour l'analyse directe des peintures de chevalet. Les techniques optiques utilisées sont les suivantes: spectrophotométrie, photographie, imagerie hyperspectrale, et en complément la spectrométrie infrarouge et éventuellement d'autres méthodes non optiques comme la diffraction aux rayons X.

Différentes données optiques (valeurs L*a*b*, spectres, images) seront comparées et analysées pour trouver le meilleur protocole d'analyse selon le cas traité.

Cette méthodologie sera appliquée à un corpus d’œuvres du XVIIème siècle français, et à un peintre en particulier, Eustache Le Sueur.

On se limitera dans un premier temps à un ensemble d'une vingtaine de pigments historiques de cette époque, ensemble qui tend à s'agrandir (à d'autres artistes, d'autres époques) avec la validation du protocole.

Partenaires extérieurs : Laboratoire SOSCO, Université de Cergy-Pontoise.

 

Unification des algorithmes de traitement et de reconstruction des images optiques et chimiques pour la fusion des données 2D et 3D issues des tomographies X, RPE, faisceau d'ions et optiques des objets du patrimoine (thèse)

Le processus d'obtention d’images 3D de structure est actuellement difficile à mettre en oeuvre parce que très peu optimisé. Par ailleurs, il n'existe pas de nomenclature des objets numériques 3D obtenus, et par conséquent pas de plateforme permettant à tous les acteurs de manipuler les images lors d'une étude scientifique.

Dans le cadre de ce programme nous avons pour objectif de pouvoir superposer des images d'un même objet obtenues par différentes techniques d’analyse comme la tomographie X, la Résonance Paramagnétique Électronique (RPE) et l’analyse élémentaire sous faisceaux d'ions (AGLAE). Cela donnerait une profondeur d'analyse scientifique d'une grande richesse.

Les différentes étapes de ce programme sont les suivantes :

• rationaliser la tomographie par rayons X au C2RMF ;
• commencer l'adaptation des algorithmes de I-RPE aux tableaux peints ;
• mettre en cohérence les techniques de tomographie X et RPE ;
• unifier la visualisation des données de tomographie X, RPE et par faisceaux d'ions ;
• permettre le recalage des images obtenues par X, RPE et faisceaux d'ions.

Partenaires extérieurs : Société UsefulProgress.

 

RPE des dessins sous-jacents

L’étude des dessins sous-jacents sur les tableaux apporte une contribution essentielle à l’histoire de l’art en aidant à l’attribution des œuvres et en informant sur les méthodes de production dans les ateliers. Cependant, il n’est pas toujours facile d’identifier précisément les différents types de matières colorantes (à base de noirs de carbone ou d’oxydes de fer) employées pour ces dessins ou de les distinguer des couches superficielles. L’objectif du programme consiste dans une première phase à identifier par Résonance Paramagnétiques Electronique (RPE) des signatures distinctives des différentes matières colorantes en fonction de leur nature et de leurs précurseurs, et dans une seconde phase à concevoir un spectromètre RPE permettant de révéler, d’imager et d’analyser de manière non destructive par RPE les dessins sous-jacents sur une œuvre entière. Ce programme s’inscrit dans les thématiques de recherche de l’équipe Physicochimie des Matériaux Témoins de l’Histoire (PCMTH) de l’UMR 8247 de l’Institut de Recherche de Chimie Paristech (IRCP).

Partenaires extérieurs : LASIR Lille.

 

Développement du couplage chromatographie sur couche mince- spectrométrie de masse (TLC / MALDI-TOF) pour l'analyse des matériaux archéologiques et biologiques (thèse)

Ces dernières années, le potentiel de l’analyse directe de plaques de chromatographie sur couche mince (TLC) par MALDI-TOF MS (Matrix-Assisted Laser Desorption Ionisation Time-of-Flight Mass Spectrometry) a été testé avec succès sur différents composés tels que des protéines et peptides, des phospholipides, des pesticides, des médicaments. Ce couplage simple, sensible et spécifique allie séparation et données massiques.

L’analyse des résidus organiques retrouvés en contexte archéologique se révèle être très complexe de par la nature même des substances naturelles utilisées, leur état de dégradation, leur caractère précieux et irremplaçable. Les études réalisées jusqu’à présent se cantonnent à l’analyse des lipides de bas poids moléculaires par des techniques telle que la GC-MS. Notre objectif ici est de caractériser d’autres biomolécules telles que les protéines et de les utiliser comme marqueurs moléculaires. L’approche par TLC-MALDI-TOF MS apparait donc spécialement indiquée pour simplifier les mélanges moléculaires tout en gardant sensibilité et spécificité et sera complémentaires des autres techniques utilisés dans ce contexte archéométrique.

Le couplage TLC-MALDI-TOF MS permet également la séparation et l’identification par spectrométrie de masse des différentes classes de lipides membranaires. Il s’agira ici de développer un nouveau protocole spécifique aux protéines lipidées.

Partenaires extérieurs : Laboratoire de Spectrométrie de Masse des Interactions et des Systèmes (LSMIS), UMR 7140 Chimie de la Matière Complexe ; LSMIS ; des archéologues (PAIR, Sélestat ; UMR 7299, Aix-en-Provence) ainsi que des biologistes étudiant les mécanismes biologiques (Freiburg) seront également impliqués dans le projet. De plus, ces travaux seront réalisés en partenariat avec la société Bruker-Daltonique (Wissembourg) pour l’accès aux spectromètres de masse de dernière génération et pour la modification des instruments et de leurs logiciels.

 

Caractérisation des déformations des panneaux de bois par franges de moiré

Un nouveau dispositif d’enregistrement des déformations des panneaux sera prochainement installé afin de caractériser en routine les déformations de panneaux lors d’étude au C2RMF. Ces données seront mises en perspectives avec des interventions de restauration et les conditions environnementales. Ce projet s’inscrit dans la continuité du dispositif de surveillance de la Joconde mis en place en 2006.

Partenaires externes : Photomechanics and Experimental Mechanics, Dépt. GMSC, Institut Pprime, UPR 3346, CNRS, Université de Poitiers, ENSMA ; Equipe Mécanique de l'arbre et du bois, Laboratoire de Mécanique et Génie Civil, Université Montpellier 2.

 

Étude comparative de méthodes de dérivation des acides aminés pour l’identification des liants et adhésifs protéiques par la chromatographie en phase gazeuse

Dans le champ de la caractérisation des liants et adhésifs présents sur les objets du patrimoine culturel, l’analyse des protéines reste un sujet difficile. En raison de la petite taille des échantillons et du faible contenu de liant dans les prélèvements de taille typique, la sensibilité d’analyse est un facteur déterminant pour la mise en évidence de ce type de substances. Il existe plusieurs protocoles de dérivation des acides aminés (AA) pour l’analyse en chromatographie en phase gazeuse (GC), mais leur efficacité, évaluée sur des appareils de performances différentes, ne permet pas de les comparer.

La comparaison expérimentale englobera des méthodes de dérivation déjà appliquées pour l’analyse des objets patrimoniaux ainsi que l’évaluation de quelques agents de dérivation nouveaux, récemment proposés pour l’analyse des AA.

Ce travail permettra de sélectionner les méthodes les plus sensibles pour les tests de robustesse de dérivation des AA dans les milieux des hydrolysats protéiques chargés en autres substances organiques et minérales, comme c’est le cas pour les prélèvements de peintures, les objets ethnographiques ou les objets archéologiques.

Partenaires extérieurs : IUT Orsay, Université Paris-Sud, Orsay.

 

La pourpre de Tyr (Royale) : L’utilisation comme colorant et pigment dans les objets d’art de la Méditerranée

Pourpre de Tyr est un des plus anciens et plus précieux colorants utilisés particulièrement dans le basin méditerranéen. Connu depuis au moins 4000 ans, ce colorant a été trouvé dans les vestiges textiles, céramiques, peintures et manuscrits. La pourpre de Tyr est produite à partir des mollusques marins.

L’identification de la pourpre antique est habituellement faite par chromatographie en phase liquide à haute performance (CLHP) qui a l’avantage de donner les informations semi-quantitatives sur la composition complexe de la pourpre, ce qui nécessaire pour la détermination des espèces de mollusques utilisés pour sa fabrication. D’autres techniques analytiques – non invasives – comme spectroscopie Raman, on été déjà utilisés pour détection qualitative de la pourpre.

Dans le cadre de ce projet nous allons examiner la possible convergence des résultats obtenus par approche non destructive (UV-Vis-NIR, fluorescence and micro-Raman) et approche semi-quantitative (HPLC-DAD). L’objectif de ce travail serait la possibilité de l’identification des espèces des mollusques utilisés dans la production de la pourpre de Tyr dans les objets du patrimoine culturel sans prélèvement.

La validation de l’approche sera faite sur quelques exemples réels.

Partenaires extérieurs : Universià degli studi di Perugia/CNR, Italie, Université Paris-Sud.