Depuis plusieurs années, les sciences du patrimoine connaissent un essor particulièrement important. Profondément interdisciplinaire, ce champ de recherche vise à faire entrer en dialogue les sciences humaines et les sciences naturelles en vue d’améliorer la connaissance des objets patrimoniaux, qu’il s’agisse de parchemins, d’œuvres d’art ou d’artefacts découverts dans des fouilles.

Les parchemins témoignent de pratiques et savoir-faire ancestraux, malheureusement peu documentés. On ignore encore pourquoi exactement les documents juridiques ont été rédigés de préférence sur du parchemin de peau de mouton en Angleterre du XIIIe siècle jusqu’en 1925. Parmi les hypothèses avancées, le fait que la peau de mouton est plus blanche, donc plus belle, mais surtout que le document dont elle est le support était réputé infalsifiable en raison de la tendance de la peau de mouton à se délaminer (toute action mal intentionnée d’effacement du texte étant ainsi dévoilée). Cette propriété de délamination était exploitée car elle permettait la production de surfaces d’écriture de haute qualité. Elle servait en outre à la préparation de pièces de réparation solides utilisées pour combler les éventuelles déchirures qui apparaissaient lors du processus de fabrication du parchemin. Comprendre pourquoi la peau de mouton se délamine a un intérêt dans le cadre des techniques de préparation traditionnelles du parchemin, offrant des informations précieuses sur l'interaction entre la biologie animale, le travail des artisans et les besoins historiques.

La délamination est le phénomène par lequel les couches internes de la peau se séparent le long de leur interface à la suite d’une contrainte mécanique. Le schéma (a) ci-dessous représente la structure de la peau, composée principalement de l’épiderme, du derme et de l’hypoderme. Le derme se subdivise en deux couches, le derme papillaire et le derme réticulaire, où l’on retrouve notamment les poils, les follicules pileux et les glandes sébacées. 

Au cours du processus de fabrication du parchemin, une étape postérieure au chaulage consiste à gratter la peau pour éliminer les poils. Cette étape écrase les glandes sébacées en libérant des graisses et crée un vide à l’endroit où se trouvait le poil (schéma b). 

L’étude a démontré que la délamination se produit au sein même du derme papillaire, dans cette zone structurellement fragilisée, plutôt qu'à la jonction papillaire-réticulaire comme on le supposait auparavant. 

La particularité du processus de délamination de la peau de mouton est mise en évidence par la structure cutanée, différente chez le mouton par rapport à d'autres animaux (veau, chèvre) utilisés pour fabriquer du parchemin, car elle possède une teneur élevée en graisse associée à un grand nombre de follicules pileux principaux et secondaires. Dans l’étude, la présence des graisses a été attesté via la spectroscopie Raman.

Cette étude combine l'archéologie expérimentale et des techniques d'analyse avancées, notamment la microscopie électronique à balayage (MEB) et la spectroscopie micro-Raman, afin de caractériser le processus de délamination et l'adhérence des pièces de réparation sur du parchemin de peau de mouton produit expérimentalement. Elle bénéficie de l’expertise en archéométrie, biologie, chimie et physique des chercheurs impliqués.

Au-delà de ses implications visuelles et structurelles, la délamination a contribué à promouvoir l'utilisation de la peau de mouton pour les documents prestigieux, améliorant les propriétés de surface du parchemin. L'étude de l’interaction entre l'encre métallo-gallique et la peau de mouton délaminée (expériences de mouillage) a montré que la diffusion de l'encre et la qualité d'écriture sont améliorées, un résultat clé qui renseigne sur la manière dont la morphologie et la composition de la surface influencent les performances d'écriture.

A l’UNamur, c’est Marine Appart, doctorante en physique, sous la supervision du Professeur Olivier Deparis (Département de Physique, Institut NISM), qui mène cette recherche multidisciplinaire sur l’archéométrie de la délamination et des réparations sur un parchemin en peau de mouton ». 

Font aussi partie de l’équipe de l’UNamur :

• La Professeure Francesca Cecchet (experte en spectroscopie Raman), Département de physique, Instituts NARILIS et NISM
• Le Professeur Yves Poumay (spécialiste de la peau), Département de médecine, Institut NARILIS
• Le Dr Caroline Canon (spécialiste en histologie), Département de médecine
• Nicolas Gros (doctorant en sciences du patrimoine), Département de physique, Instituts NARILIS et NISM

Les autres experts internationaux

• Le Professeur Matthew Collins (expert mondial en archéologie biomoléculaire, Department of Archaeology, The McDonald Institute, University of Cambridge, Cambridge, UK)
• Jiří Vnouček (conservateur et expert en production du parchemin, Preservation Department, Royal Danish Library, Copenhagen, Denmark)
• Marc Fourneau (biologiste) 

Cette étude et l’article qui en découle ont été motivés par les expériences de délamination menées en 2023 par Jiří Vnoučeklors d’un symposium à Klosterneuburg, Autriche, auquel le Prof. Olivier Deparis a participé. Ce symposium était organisé par le Professeur Matthew Collins dans le cadre des projets ABC et ERC Beast2Craft (B2C).

Mais tout a commencé en 2014, lorsque le projet Pergamenum21, consacré à l’étude transdisciplinaire des parchemins voit le jour.  Pergamenum21 est un projet du programme Namur Transdisciplinary Research Impulse (NaTRIP) de l'Université de Namur. Le projet a reçu une subvention supplémentaire en 2016 du Fonds Jean-Jacques Comhaire de la Fondation Roi Baudouin (FRB).

Les projets et évènements s’enchainent, dont : 

• Mai 2014 : un séminaire transdisciplinaire sur le parchemin, les techniques scientifiques utilisées pour la caractérisation de ce matériau et les questions historiques à la Bibliothèque Mauretus Plantin (BUMP)
• Mai 2017 : « Autopsie d’un scriptorium : les parchemins d’Orval à l’épreuve de la bio-archéologie », une recherche transdisciplinaire cofinancée par l’Université de Namur et le Fonds Jean-Jacques Comhaire de la Fondation Roi Baudouin
• Avril 2019 : une publication dans Scientific Reports, groupe Nature - prix Jean-Jacques Comhaire : découverte d’une technique innovante qui repose sur la mesure de la lumière diffusée par des parchemins anciens. Celle-ci permet en effet de caractériser, de manière non-invasive, la nature des peaux utilisées au Moyen Âge pour fabriquer les parchemins
• Septembre 2020 : un atelier résidentiel de fabrication de parchemins à partir de peaux animales au Domaine d’Haugimont – une 1^ère en Belgique
• Juillet 2022 : un nouveau projet portant sur les reliures en parchemin pour l’atelier de restauration de la Bibliothèque Universitaire Moretus Plantin (BUMP) grâce au Fonds Jean-Jacques Comhaire de la Fondation Roi Baudouin
• Septembre 2024 : un colloque-atelier résidentiel au domaine d'Haugimont sur le thème de la physicochimie du parchemin et des encres selon des approches expérimentales et historiques 

Dans l'ensemble, les travaux de Marine Appart et ses collègues clarifient les facteurs structurels et matériels qui rendent le parchemin de peau de mouton susceptible à la délamination et offrent de nouvelles perspectives sur les propriétés de surface de ce matériau d'écriture ancien. L’UNamur s’impose aujourd’hui comme un acteur majeur de la recherche sur les parchemins.

Le Professeur Olivier Deparis, ainsi que plusieurs des chercheurs impliqués dans cette recherche, travaillent également sur le projet ARC PHOENIX.  Ce projet vise à renouveler la compréhension des parchemins médiévaux et des pièces de monnaie antiques. L'intelligence artificielle est exploitée pour analyser les données générées par la caractérisation des matériaux. Cette étude conjointe permettra d'aborder les questions relatives à la chaîne de production et à l'utilisation de ces objets et matériaux dans les sociétés passées. 

Un fil que Jean-François Nieus tire depuis une vingtaine d’année et qui s’inscrit dans la dynamique de recherche sur les usages de l’écrit, qui érige le document en objet d’histoire à part entière. Cette approche, développée depuis quelques décennies, éclaire la société médiévale sous toutes ses dimensions : culturelles, bien sûr, mais aussi sociales, politiques, économiques et religieuses. « L’écrit est rare au début du Moyen Âge. Il gagne progressivement en importance dans les pratiques sociales, avec un palier très net aux XII^e et XIII^e siècles – donc durant le Moyen Âge central – où l’on se met à écrire beaucoup plus et où l’on diversifie les formats et les fonctions de l’écrit », explique-t-il. 

Jean-François Nieus s’intéresse en particulier aux productions documentaires associées à l’exercice du pouvoir princier et à la gestion seigneuriale, à l’intérieur d’un espace qui s’étend du monde anglo-normand aux Pays-Bas méridionaux. Les archives princières et nobiliaires sont essentielles pour comprendre les rapports de domination à l’âge dit « féodal », celui des principautés territoriales et de la seigneurie châtelaine, mais aussi les questions d’identité familiale et de lignage qui sont au cœur des préoccupations de l’aristocratie. « Après le milieu du XII^e siècle, la plupart des familles nobles commencent à tenir des archives, d’abord faites de quelques chartes reçues, mais bientôt enrichies de leurs propres productions administratives. Si la majorité de ces fonds laïques ont aujourd’hui disparu, des indices prouvent leur existence », détaille-t-il. Les aléas de l’histoire des grandes familles et la Révolution française ont en effet contribué à un phénomène de déperdition des fragiles documents, si bien qu’il ne reste aujourd’hui qu’une poignée d’archives des XII^e-XIII^e siècles.

Celles étudiées par Jean-François Nieus couvrent néanmoins une large palette typologique : ce sont tout à la fois des « chartriers » (ensembles de chartes originales), des « cartulaires » (recueils de copies de chartes), des « formulaires » (recueils de modèle de chartes et de lettres), des « censiers » (descriptions des biens et revenus relevant d’une seigneurie), des listes de vassaux et de fiefs, des comptabilités, etc.

Jean-François Nieus mène également des travaux d’édition critique. Il publiera bientôt les archives de la famille de Béthune (actuel Pas-de-Calais), ainsi que celles d’une petite abbaye liée à ces seigneurs, Saint-Jean-Baptiste de Chocques, dont il reconstitue le fonds mutilé à la Révolution française.

Un travail patient et minutieux de découverte, de déchiffrement, d’étude et de publication de sources parfois très dispersées, qui contribue à restituer la mémoire d’une époque et à enrichir la documentation accessible aux chercheurs.

A côté des écrits administratifs, Jean-François Nieus se passionne aussi pour une science auxiliaire de l’histoire : la « sigillographie », l’étude des sceaux. Ces petites galettes de cire annexées aux documents officiels constituent en effet une fenêtre inédite sur les représentations culturelles de l’époque. Elles montrent notamment comment s’impose, après 1066, sous l’influence de Guillaume le Conquérant, une image nouvelle : celle du chevalier sur sa monture lancée au galop, arme au poing. Ce motif, tout à fait neuf à cette période, se diffuse rapidement parmi les princes et la noblesse, devenant un marqueur fort de la chevalerie.

En suivant cette évolution, Jean-François Nieus retrace également la diffusion des armoiries – l’héraldique –, qu’il voit naître au début du XII^e siècle dans le nord de la France et l’espace anglo-normand. Sceaux équestres, signes héraldiques et rites chevaleresques comme les tournois composent ainsi une communauté culturelle qui s’invente et s’affirme dans cet espace.

Si le Moyen Âge fascine tant Jean-François Nieus, c’est sans doute pour son étrangeté : un monde très éloigné du nôtre, souvent déformé par les stéréotypes. « C’est une période difficile à vulgariser car elle est extrêmement différente de la nôtre, même si, en réalité, nous lui devons beaucoup. De plus, sa perception est entachée de nombreux clichés et le grand public porte encore sur elle un regard très négatif, reflété dans le langage courant par le sinistre adjectif ‘moyenâgeux’ », observe le chercheur.

Les causes de cette conception si négative ? Le regard porté par les intellectuels des époques suivantes, qui y ont vu l’origine de tous les archaïsmes qu’ils souhaitaient combattre. Les historiens du XIX^e siècle, qui ont donné à la discipline son assise scientifique, ont eux aussi transmis des interprétations erronées, que la recherche contemporaine corrige petit à petit. 

Jean-François Nieus a participé à l’épisode 1 de la saison 3 du documentaire « Batailles de légende », portant sur la grande bataille de Bouvines, entre le roi de France Philippe Auguste et une coalition réunie par le roi d'Angleterre Jean sans Terre (1214).

Pour comprendre comment s’est opérée la transition vers le Christianisme, les chercheurs se tournent généralement vers les grands auteurs et notamment saint Augustin, figure incontournable de l’Antiquité chrétienne dont on a préservé le plus d’écrits. À côté de ses œuvres les plus connues (comme La Cité de Dieu ou Les Confessions), Saint Augustin est également l’auteur de courts traités portant sur des pratiques comme le mariage ou le baptême. « Dans mes premières recherches postdoctorales, je cherchais à comprendre comment ces petits textes d’Augustin, et d’autres sources d’Afrique du Nord, ont circulé en Occident entre la fin de l’Antiquité et le début du Moyen Âge. Il s’agit d’une période de mixité religieuse où les premières communautés chrétiennes mettent en place des systèmes d’initiation et d’enseignement », explique Matthieu Pignot.

Très vite, l’intérêt du chercheur se tourne aussi vers des textes anonymes ou pseudépigraphes (attribués erronément à un auteur connu), tombés dans l’oubli au profit d’écrits d’auteurs, et qui abordent également ces questions d’éducation religieuse. « C’est le point de départ de mon projet de recherche. Ces textes sont difficiles à étudier car, circulant sous plusieurs noms, on ne connait pas leur auteur véritable. On ignore qui les a écrits et on connaît mal leur transmission ancienne et médiévale. Ce sont précisément ces zones d’ombre qui les rendent très intéressants », poursuit l’historien.

Pour aborder cette question, Matthieu Pignot part de deux corpus de textes : d’un côté, une collection de 80 sermons attribués à tort à Fulgence de Ruspe et, de l’autre, une traduction latine d’une collection anonyme de maximes philosophiques grecques par Rufin d’Aquilée (IV-V^e siècle), un auteur qui a joué un rôle important dans la transmission de la pensée grecque à la fin de l’Antiquité en Occident.

La méthodologie privilégiée par Matthieu Pignot pour cette recherche implique le recours à l’édition numérique. L’objectif ? « Faire exister et valoriser ces textes qui n’ont pas le privilège d’avoir un nom d’auteur et dont certains n’ont même pas été imprimés. De plus, les outils d’analyse stylistique et linguistique permettront peut-être de donner des indications sur l’auteur, ou au moins de grouper les textes, sur base de tics d’écriture récurrents. »

Avec ce projet, Matthieu Pignot a également pour ambition de développer le volet de transcription automatisée des manuscrits, encore en développement. « Mon objectif est de contribuer à l’amélioration de ces outils grâce à mes propres transcriptions et de participer à la dynamique d’intérêt pour les manuscrits médiévaux dans les archives et les bibliothèques », conclut le chercheur.

Matthieu Pignot est membre du centre de recherche PraME (« Pratiques médiévales de l’écrit »), qui fait partie de l’institut de recherche PaTHs (« Patrimoines, Transmissions, Héritages »). Il collabore également avec l’Institut d’études augustiniennes (Paris) et avec l’Université de Nimègue.

J’étais fasciné par le domaine de recherche d’un de mes professeurs, Guy Demortier. Il travaillait sur la caractérisation de bijoux antiques. Il avait trouvé le moyen de différencier par analyse PIXE (Proton Induced X-ray Emission) les brasures antiques et modernes qui contiennent du Cadmium, la présence de cet élément dans les bijoux antiques étant controversée à l’époque. Il s’intéressait aux méthodes de brasage antiques en générale et à la technique de granulation en particulier. Il les étudiait au Laboratoire d’Analyses par Réaction Nucléaires (LARN). Le brasage est une opération d'assemblage qui s'obtient par fusion d'un métal d'apport (par exemple à base de cuivre ou d’argent) sans fusion du métal de base. Ce phénomène permet à un métal liquide de pénétrer d’abord par capillarité et ensuite par diffusion à l’interface des métaux à assembler et de rendre la jonction permanente après solidification. Parmi les bijoux antiques, on trouve des brasures faites avec une incroyable précision, les techniques antiques sont fascinantes.

En effet, c’était l’un des domaines de recherche de l’époque à Namur : les sciences du patrimoine. Le professeur Demortier menait des études sur différents bijoux mais ceux fabriqués par les Étrusques en utilisant la technique dite de granulation, qui est apparue en Éturie au 8è siècle avant JC, est particulièrement incroyable. Elle consiste à déposer sur la surface à décorer des centaines de granules d'or minuscules pouvant atteindre jusqu'à deux dixièmes de millimètre de diamètre et de les fixer sur le bijou par une brasure sans en altérer la finesse. Je me suis donc ainsi formé aussi aux techniques de brasage et à la métallurgie physique.

J’ai postulé un poste de physicien au CERN dans le domaine du vide et des couches minces mais j’ai été invité pour le poste de responsable du service de brasage sous vide. Ce service est très important pour le CERN car il étudie les méthodes d’assemblage de pièces particulièrement délicates et précises pour les accélérateurs. Il fabrique également des prototypes et souvent des pièces uniques. Grosso modo, le brasage sous vide est la même technique que celle que nous étudions à Namur à part qu’elle s’effectue dans une chambre à vide. Cela permet de ne pas avoir d’oxydation, d’avoir un mouillage parfait des brasures sur les parties à assembler et de contrôler très précisément la température pour obtenir des assemblages très précis (on parle de microns !). Je n’avais jamais entendu parler de brasage sous vide mais mon expérience acquise sur la brasure des Etrusques, la métallurgie et mon cursus en physique appliquée telle qu’elle est enseignée à Namur à particulièrement intéressé le comité de sélection. Ils m’ont engagé tout de suite !

Le CERN est principalement connu pour héberger des accélérateurs de particules dont le célèbre LHC (Grand Collisionneur de Hadrons), un accélérateur de 27 km de circonférence, enterré à environ 100 m sous terre, qui accélère les particules à 99,9999991% de la vitesse de la lumière ! Le CERN a plusieurs axes de recherche en technologie et innovation dans de nombreux domaines : la physique nucléaire, les rayons cosmiques et la formation des nuages, la recherche sur l’antimatière, la recherche de phénomènes rares (comme le boson de Higgs) et une contribution à la recherche sur les neutrinos. C’est aussi le berceau du World Wide Web (WWW). Il y a aussi des projets dans la thématique soins de santé, médecine et des partenariats avec l’industrie. 

Pour ma part, en plus du développement des méthodes de brasage sous vide, domaine dans lequel j’ai travaillé plus de 20 ans, j’ai beaucoup travaillé en parallèle pour l’expérience CLOUD. Pendant plus de 10 ans et jusque récemment j’en ai été le Coordinateur Technique. CLOUD est une petite mais fascinante expérience au CERN qui étudie la formation des nuages et utilise un faisceau de particules pour reproduire en laboratoire le bombardement atomique à la manière des rayonnements galactiques dans notre atmosphère. A l’aide d’une chambre à nuage ultra propre de 26 m³, de système d’injection de gaz très précis, de champs électriques, de systèmes de lumière UV et de multiples détecteurs, nous reproduisons et étudions l’atmosphère terrestres afin de comprendre si effectivement les rayons galactiques peuvent influencer le climat. Cette expérience fait appelle à différents domaines de physique appliquée et mon parcours à l’UNamur m’a encore bien aidé. 

J’ai été aussi responsable pour le CERN du projet MACHINA –Movable Accelerator for Cultural Heritage In situ Non-destructive Analysis – réalisé en collaboration avec l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), section de Florence - Italie. Nous avons créé ensemble le premier accélérateur de protons portable pour l’analyse in-situ et non-destructive pour les sciences du patrimoine. MACHINA doit être utilisé prochainement à l’OPD (Opificio delle Pietre Dure), l’un des plus anciens et prestigieux centres de restauration d’œuvres d’art situé également à Florence. L’accélérateur est destiné à voyager aussi dans d’autres musées ou centres de restauration.

ELISA utilise la même cavité accélératrice que MACHINA. Le public peut observer un faisceau de protons extrait à quelques centimètres de leurs yeux. Des démonstrations sont organisées pour montrer différents phénomènes physiques, tels que la production de lumière dans les gaz ou la déviation du faisceau avec des dipôles ou des quadrupôles par exemple. La méthode d'analyse PIXE est également présentée. ELISA est aussi un accélérateur performant que nous utilisons pour des projets de recherche dans le domaine du patrimoine et d’autres comme les couches minces qui sont beaucoup utilisées au CERN. La particularité est que les scientifiques qui viennent travailler avec nous le font devant le public !

Je me souviens qu’en 1989, je finissais de taper la veille de l’échéance et en pleine nuit mon rapport pour ma bourse IRSIA. Le dossier devait être remis le lendemain à minuit au plus tard. Il n’y avait que très peu d’ordinateurs à l’époque et j’ai donc tapé mon rapport en dernière minute sur le Mac d’une des secrétaires. Une fausse manœuvre et paf ! toutes mes données avaient disparu, grosse panique !!! Le lendemain, la secrétaire m’a aidé à restaurer mon fichier, nous avons imprimé le document et je suis allé le déposer directement dans la boîte aux lettres à Bruxelles, où je suis arrivé après 23h, in extremis, car à minuit, quelqu’un venait fermer la boîte aux lettres. Heureusement, la technologie bien a évolué depuis...

La proximité entre enseignement et recherche inspire et questionne. Cela permet aux étudiants diplômés de s’orienter dans de multiples domaines de la vie active. 

Venez-faire vos études à Namur !

Serge Mathot (mai 2025) - Interview par Karin Derochette

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