Les sciences du patrimoine sont en train de connaître un nouveau souffle à l’UNamur. Ce domaine de recherche – qui consiste à mobiliser les techniques et expertises issues des sciences exactes (physique, chimie, biologie) pour étudier des objets patrimoniaux anciens – se réinvente grâce au projet PHOENIX, porté par sept chercheurs issus des Facultés des sciences (Département de physique) et de philosophie et lettres (Départements d’histoire et de langues et littératures classiques). 

« PHOENIX est né de la rencontre entre plusieurs chercheurs d’horizons différents, mais animés par la même envie d’étudier la matérialité d’objets patrimoniaux. On peut notamment citer Julien Colaux, dont l’un des prédécesseurs avait mené au Laboratoire d'Analyse par Réactions Nucléaires (LARN) de l’UNamur les premiers projets en sciences du patrimoine. C’est une sorte de retour aux sources », se souvient Nicolas Ruffini-Ronzani, chercheur au Département d’histoire, président de l’institut PaTHs et l’un des porteurs du projet. 

Avec PHOENIX, les chercheurs souhaitent faire parler deux types d’objets : des pièces de monnaie antiques et des parchemins médiévaux (voir encart). Plus précisément, trois objectifs guident leurs recherches :

• Comprendre la composition des artefacts étudiés. Pour les parchemins, identifier l’espèce animale (mouton, chèvre ou veau) et, pour la monnaie, caractériser l’alliage métallique.
• Mieux appréhender la chaîne opératoire de production et de traitement. Par exemple, déterminer quelles parties de l’animal ont été utilisées dans la confection d’un parchemin.
• Proposer une datation la plus précise possible. 

C’est dans ce dernier objectif que réside le principal enjeu. « On ne va pas pouvoir dater ces objets à l'année près », avertit Olivier Deparis, professeur au Département de physique et membre de l’institut de recherche NISM. « L’idée est de donner une fourchette temporelle qui soit aussi fine, si pas meilleure, que celle déjà fournie par la paléographie (l’étude des écritures anciennes) ou l’analyse des textes. Si on atteint le quart de siècle, ce sera déjà une belle avancée. »

Pour y parvenir, l’équipe de PHOENIX utilise différentes techniques non-invasives, en particulier les spectroscopies infrarouges et Raman, la spectrométrie de masse d’ions secondaires à temps de vol (ToF-SIMS) et les analyses par faisceau d’ions (IBA). Ces approches – qui mobilisent les outils de pointe de l’UNamur comme l’accélérateur de particules ALTAÏS (voir Omalius #36) – fournissent des renseignements détaillés sur la composition physico-chimique des matériaux, comme l’origine animale et les formulations d’encres pour les parchemins ou le type d’alliage métallique pour les monnaies. « Le recours aux sciences exactes va permettre d’enrichir nos études et donc de mieux comprendre comment étaient produits ces objets par le passé », précise Nicolas Ruffini-Ronzani. « Contrairement à ce que l’on pourrait penser, la collaboration entre sciences humaines et sciences exactes a une longue histoire derrière elle, qui remonte au 19^e siècle, voire bien avant pour les monnaies. »

Ces outils vont permettre de scruter les parchemins et les monnaies jusque dans les moindres détails, à l’échelle du pixel. Ces analyses poussées génèrent donc un volume colossal de données brutes à traiter. C’est là que l’intelligence artificielle entre en scène pour accélérer leur traitement et révéler les informations « cachées » dans les données, en dégageant les grandes tendances invisibles à l’œil nu. 

Surtout, elle donnera un coup de pouce pour relever le défi de la datation des objets étudiés. Des documents datés, comme des chartes, vont ainsi être utilisés comme références pour tester la robustesse du modèle, en comparant les résultats obtenus aux dates déjà connues. « Si les résultats sont convaincants, la technique pourra être appliquée à des documents non datés », se réjouit Nicolas Ruffini-Ronzani. Il s’agirait là d’une avancée non négligeable dans la recherche historique.

« L’usage des méthodes d’apprentissage automatique n’est pas la panacée », nuance cependant Olivier Deparis. « On a voulu l’exploiter comme une question ouverte, pour évaluer son bénéfice. »

PHOENIX pourrait ainsi incarner une nouvelle ère pour les sciences du patrimoine, où l’intelligence artificielle, à l’image du phénix dont le projet porte le nom, ouvre de nouvelles façons d’analyser et de comprendre les matériaux du passé.

• Francesca Cecchet (Département de physique – Instituts NISM et NARILIS)
• Lucas Baseil (Département de physique - Institut NISM)
• Julien Colaux (Département de physique – Instituts NISM et PaTHs)
• Olivier Deparis (Département de physique – Instituts NISM, naXys et PaTHs)
• Christophe Flament (Département de langues et littératures classiques – Institut PaTHs)
• Louise Fauchier (Département de langues et littératures classiques – Institut PaTHs)
• Laurent Houssiau (Département de physique – Institut NISM)
• Alexandre Mayer (Département de physique – Instituts NISM et naXys)
• Giulia Morabito (Département de physique - Instituts NISM et PaTHs)
• Nicolas Ruffini-Ronzani (Département d’histoire – Instituts PaTHs)
• Nicolas Gros (Département de Physique – Instituts NISM et PaTHs)
• Manon Bart (Département de Physique – Instituts NISM et naXys)

Le projet PHOENIX bénéficie d’un financement du programme d’action de recherche concertée (ARC) de septembre 2024 à août 2029. Il constitue la suite du projet interdisciplinaire Pergamenum21, impulsé en 2014 par la Bibliothèque universitaire Moretus Plantin (BUMP) sous la houlette du professeur Olivier Deparis et consacré à l’étude scientifique du parchemin en vue d’améliorer les pratiques de restauration.

Des jeunes rochefortois ont mis à l’honneur le projet PHOENIX lors du concours international First Lego League, une compétition de robotique ouverte aux jeunes de 10 à 16 ans. Pour coller au thème annuel consacré aux nouvelles technologies dans le domaine de l’archéologie, cette équipe du Centre des Jeunes et de la Culture de Rochefort s’est inspirée de la technique IBA pour élaborer un jeu de recherche permettant d’identifier l’origine de pièces de monnaies de la Grèce Antique modélisées à l’aide d’une imprimante 3D. Leur projet a tapé dans l’œil du jury et leur a permis de se qualifier pour la finale nationale qui a eu lieu en mars dernier. Au-delà du concours, ce jeu original sera présenté lors de la journée des familles de l’Archéoparc de la Malagne (Rochefort). 

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.