Tabla de contenidos para Special No. 50 en Science & Vie

À l’intérieur de la cathédrale, c’est un décor apocalyptique. Sous les voûtes effondrées, la nef n’est que montagnes de gravats et poutres calcinées au milieu des rangées de sièges intacts qui semblent attendre le prochain office. Partout, d’immenses flaques d’eau témoignent du combat gagné quelques heures plus tôt par les soldats du feu. Mais le trésor de Notre-Dame, lui, est sauf. Dès leur arrivée sur le site, en effet, pendant que certains bataillons de pompiers s’attaquaient aux flammes, d’autres se concentraient sur l’évacuation des personnes et des oeuvres. Des camions sont alors mobilisés pour le transfert des biens immédiatement transportables que conservateurs et sapeurs, au plus fort de la fournaise, inventorient, protègent et escortent jusqu’à l’extérieur. Tout ce qui pouvait être évacué l’a été le jour même avant 23 heures.…

Bardée de capteurs, étayée, bâchée, Notre-Dame n’en est pourtant qu’aux préliminaires. Le diagnostic de son état réel ne pourra être établi que courant 2020, permettant alors aux travaux de restauration de vraiment commencer. Mais avant cela, il faut encore désincruster l’échafaudage élevé en 2018, dont la silhouette massive la domine toujours. Le morceau de bravoure des mois à venir, incontournable et délicat, sera son démontage: une opération hors norme, puisqu’on parle d’un monstre de plus de 200 t d’acier, dont une partie des dizaines de milliers de tubes ont été déformés et soudés par la chaleur infernale du brasier – signe que la température a largement dépassé les 800 °C. Beaucoup a été dit sur le sujet, mais cette toile d’acier solidement installée a résisté sans bouger au feu, puis…

Dentelles, voiles, présences légères autant que piliers… À Notre-Dame, la pierre se fait tour à tour parure et structure, incarnant par ses courbes élancées la grâce architecturale du gothique. Aussi, quand dix jours à peine après le drame, Jean-Didier Mertz pénètre dans la cathédrale ravagée, l’émotion, chez ce spécialiste des maçonneries anciennes au Laboratoire de recherche des monuments historiques (LRMH), est palpable: “C’était très impressionnant, se souvient-il. Sous les voûtes effondrées, les pierres noircies ou éclatées se mêlaient aux morceaux calcinés de la charpente et de la flèche, à la suie et au métal.” Cet amas sinistre de décombres n’est pas le seul à l’inquiéter: “Un coup d’oeil aux voûtes révélait une coloration jaune foncée caractéristique des pierres saturées en eau”, déplore-t-il. Passée l’émotion, l’urgence scientifique s’impose. Sans tarder, il…

C’est un travail rigoureux et délicat que réalise Claudine Loisel. De ceux qui nécessitent autant de patience que de minutie. Armée tantôt d’une loupe binoculaire, tantôt d’un microscope à balayage, cette chimiste étudie dans son laboratoire les vitraux de Notre-Dame de Paris depuis leur dépose. Ces incomparables bijoux de lumière, qui couvraient près de 1 000 m2, ont en effet par miracle survécu à l’incendie… Oui, mais dans quel état? Et comment s’assurer de leur bonne santé? Voilà le défi que doit relever cette ingénieure de recherche du LRMH (Laboratoire de recherche des monuments historiques), coordinatrice du groupe Verre au sein du vaste chantier scientifique CNRS/ministère de la Culture/Notre-Dame: “Mon objectif est de définir un cadre et un protocole de travail pour la restauration de l’intégralité des vitraux de la…

Le général Jean-Louis Georgelin, à la tête de l’établissement public qui supervise la restauration de Notre-Dame, l’a répété en janvier dernier: la cathédrale est toujours officiellement en état de péril, et il se maintiendra tant que le démontage de l’échafaudage géant, qui se dressait au-dessus de la charpente disparue et enserrait la flèche, ne sera pas achevé. Cette fameuse étape si redoutée est désormais lancée et les premières des 40 000 pièces de métal, qui composent ensemble un monstre de plus de 200 tonnes, ont été évacuées… Une opération qui se terminera de façon spectaculaire avec la découpe des sections soudées par l’incendie. De quoi laisser, enfin, le champ libre aux experts pour qu’ils puissent finaliser l’état des lieux de l’édifice. Les scientifiques ne sont pourtant pas restés les bras…

Réalisé pour l’essentiel par le facteur d’orgue Aristide Cavaillé-Coll en 1867, le grand orgue de Notre-Dame a été miraculeusement épargné par le feu et l’eau. Toutefois, un état des lieux dressé en octobre dernier pointait les menaces que représentent l’humidité dans la cathédrale éventrée et la poussière qui recouvre l’instrument monumental. Avec ses 5 claviers, ses 109 jeux et près de 8 000 tuyaux, ce trésor du patrimoine est en effet très sensible aux variations de température et d’hygrométrie. Quant au dépôt de poussière, “il est très important et se compose notamment de cendres et de petites billes d’oxyde de plomb qui pourraient retenir l’humidité et engendrer des risques de corrosion, souligne Aurélia Azéma, responsable du pôle Métal au Laboratoire de recherche des monuments historiques (LRMH), chargé de procéder à…

Certains y ont vu un miracle. Au lendemain de l’incendie, le 16 avril 2019, les premiers experts autorisés à pénétrer dans la cathédrale suppliciée ont eu la surprise de voir émerger des décombres fumants deux grandes ailes cabossées couleur vert bronze. Malgré une chute de près de 100 m, la girouette en forme de coq qui ornait la flèche était sauve! “La flèche est tombée dans la nef mais, pendant sa chute, le coq s’est détaché: il est tombé sur un bas-côté, peutêtre sur le chemin de ronde, en tout cas hors du foyer de l’incendie”, se réjouissait un porteparole du ministère de la Culture. Décidément, une bonne étoile devait veiller sur les cuivres de Notre-Dame. Car quelques jours avant le sinistre, 16 statues avaient en effet été décrochées de…

L’incendie de Notre-Dame est d’autant plus dramatique qu’on peut considérer qu’il a provoqué la perte non pas d’une, mais de plusieurs charpentes médiévales qui, ensemble, racontaient l’histoire de l’évolution des techniques. En effet, au fil de la progression du chantier et des changements de plan de la maîtrise d’ouvrage, les charpentiers inventèrent de nouveaux dispositifs pour améliorer la transmission des charges et éviter la rupture des poutres. Un examen attentif de cette charpente, qui semble homogène au néophyte, permet de les déceler et de distinguer au moins trois ensembles. Le premier, le plus mal connu, est celui de la charpente du choeur, dont la construction a commencé vers 1163 et fut achevée vers 1180-1185 (on est encore aux prémices du gothique). Elle est ensuite en partie remaniée dès 1220, et…

18 h 18: Une alarme retentit pendant l’office. Au PC sécurité, le tableau de contrôle indique un problème: l’employé de garde demande à un des agents présents dans la cathédrale de vérifier la sacristie, et prévient son supérieur. Aucune anomalie n’est constatée lors de cette procédure dite de “levée de doute”. 18 h 45-18 h 50: Seconde alarme. Le garde est cette fois envoyé dans les combles, soit quelque 300 marches à gravir… où il ne peut que constater la présence de fumée et d’un feu déjà fort. Des flammes sont alors visibles côté Seine, à l’angle de la flèche. L’évacuation est demandée et la Brigade des sapeurs-pompiers de Paris (BSPP) est appelée. 19 h 20: En moins d’une demi-heure, une centaine de pompiers sont déployés. Les évacuations du public…

Quand les premiers experts ont pénétré le 16 avril dans la cathédrale à ciel ouvert, ils ont découvert, sous les gueules béantes des voûtes éventrées, trois amas informes où s’entremêlent bois, pierres et tubes de métal noircis. Soit des tonnes de gravats à déblayer et trier, qui plus est harnachés de combinaisons et de masques contre la pollution au plomb, et sans pouvoir y accéder directement, à cause du risque d’effondrement. “Ce n’est que rétrospectivement, en revoyant les photos, qu’on se dit que c’est énorme… Au quotidien, on prenait juste une tâche après l’autre, sourit Dorothée Chaoui-Derieux, conservatrice en chef du patrimoine, à la Direction régionale des affaires culturelles (Drac). Toutes les contraintes de ce chantier sont uniques, nous inventons les procédures au fur et à mesure.” Ce sont des…

LES SCIENTIFIQUES ONT BEAUCOUP À APPORTER AU CHANTIER… ET LA CATHÉDRALE À LA SCIENCE! Le 16 avril 2019 au matin, si ce n’est dès le 15 avril au soir, les soldats du feu ne sont pas les seuls à partir au combat pour sauver Notre-Dame. Les scientifiques aussi. “Face à un tel événement, on réalise la fragilité du patrimoine, se rappelle Pascal Liévaux, conservateur général du patrimoine et chef du département du Pilotage de la recherche et de la politique scientifique, à la Direction générale des patrimoines (ministère de la Culture). Très rapidement, il y a eu la volonté de réagir. La France est un pays qui dispose de compétences à la fois opérationnelles et de recherche de premier plan en science du patrimoine.” Ce qui a survécu au brasier…

Si Notre-Dame nous touche au coeur, c’est d’abord par sa beauté minérale… Mais la cathédrale dissimule sous ses jupes de pierre un autre matériau, particulièrement omniprésent, dont l’incendie a révélé la présence du sol à la charpente: le métal. Car Notre-Dame possède une véritable armature. Non seulement les tonnes de plomb de sa flèche et de sa toiture, qui ont défrayé la chronique ces derniers mois, fondues ou parties en fumée, mais également du fer, plus discret, mais tout aussi incontournable. Ce n’est donc pas un hasard si Maxime L’Héritier, historien spécialiste de l’usage des métaux dans l’architecture gothique, s’est impliqué, dès le surlendemain de la catastrophe, dans la sauvegarde de la cathédrale en cofondant l’Association des scientifiques au service de la restauration de Notre-Dame de Paris. Ni si c’est…

Dans son laboratoire de l’institut Jean-Le-Rond d’Alembert, à Paris, Brian F.G. Katz s’emploie à recréer tout un pan immatériel de Notre-Dame: son atmosphère… Ce directeur de recherche au CNRS n’est pourtant ni un exorciste ni un invocateur: il est acousticien. Entre ses mains, pas de diapason mais un modèle numérique de sa création, seul capable de simuler virtuellement l’acoustique intérieure de la cathédrale… À 500 km de là, à la Maison des sciences de l’Homme de Lyon Saint-Étienne, l’archéologue du paysage sonore Mylène Pardoen travaille, elle aussi, sur cette acoustique perdue, mais cette fois en remontant le temps. Ici, pas de technologie de pointe: la chercheuse arpente archives, registres, chroniques et autres documents anciens, textuels et iconographiques, pour retracer patiemment l’évolution de l’acoustique du bâtiment au fil des époques. Deux…

BRAS SUD DU TRANSEPT PIGNON ET VOÛTES SONT INSTABLES Le pignon est altéré; il est désormais instable. La voûte côté Seine serait menacée. VITRAUX PRÉSERVÉS MAIS POLLUÉS SOUS LES VOÛTES Protégés par les voûtes, et par des dalles de pierre pour la rose occidentale, les vitraux anciens (partie basse de la cathédrale) sont saufs; ils ont été déposés et stockés par des équipes de maîtres verriers. STALLES ET CHAIRE UN ÉTAT ENCORE DIFFICILE À CONSTATER Si elles n’ont pas été touchées par le feu et qu’aucun développement de moisissure (lire p. 60) n’a encore été observé, elles attendent un vrai constat d’état (l’accès reste largement impossible). LES OEUVRES DÉPLACÉES ET INDEMNES Tableaux, tapis (transportés dans les réserves du Mobilier national), sculptures (restées in situ ou abritées dans d’autres églises) ont…

Toujours saturée d’eau, la cathédrale est un terrain propice au développement de micro-organismes indésirables. Pour contrecarrer toute apparition intempestive, le pôle Microbiologie du LRMH est en veille et se tient prêt à réagir à la moindre anomalie détectée à Notre-Dame. “Des moisissures peuvent se développer sur tout élément organique, précise Faisl Bousta, responsable de pôle. Donc sur du bois, sur les tableaux, mais aussi la poussière elle-même… c’est-à-dire potentiellement partout.” Certains tableaux n’ont en effet pas pu être évacués (ci-contre un grand May du transept nord). Mais le spécialiste se veut rassurant: pour l’heure, le site est certes humide mais il est également très ventilé, ce qui limite les risques. Quatre zones définies avec Marie-Hélène Didier, conservatrice du site, ont été particulièrement suivies – notamment cet été, la chaleur favorisant…

Du Xe au XIVe siècle, l’Europe a connu des étés chauds et secs: un “optimum climatique médiéval” dont les détails (températures, pluviométrie) restent méconnus. Pour éclairer le début de cette période (en jaune ci-dessous), les spécialistes misent sur des techniques que le chantier Notre-Dame va permettre de mettre en oeuvre: l’étude de la largeur des cernes du bois (qui permet de connaître la vitesse de croissance des arbres, et donc les conditions de chaleur et d’humidité), de sa densité ou de la composition isotopique de la cellulose. “En observant les arbres de la forêt de Fontainebleau et les poutres du château, nous sommes remontés jusqu’au XIVe s., explique Valérie Daux, du Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement. Mais nous n’avons aucune donnée sur l’optimum climatique en Ile-de-France.” Les…

Mardi 16 avril au matin, la cathédrale est meurtrie… mais toujours debout. Jusqu’à quand? À quel point a-t-elle été affectée par l’incendie? “La Forêt” de sa charpente, qui doit son nom aux quelque 1 300 chênes qui ont été nécessaires à sa construction, est partie en une fumée jaunie par le plomb fondu de sa toiture. De même que la haute flèche de l’architecte Eugène Viollet-le-Duc (XIXe siècle), figure tutélaire du ciel parisien. La structure (toujours surmontée par l’échafaudage installé en 2018 pour restaurer la flèche) semble, en revanche, avoir résisté, tout comme la majorité des voûtes qui séparaient les combles ravagés de l’intérieur de l’édifice – seules trois ont cédé (dans la nef en amont de la flèche, sous la flèche et dans le transept nord). Mais les actions…

Écrin aérien, dentelles de pierre… Dans une cathédrale gothique, la moindre arche, la plus fine colonne participent à l’équilibre de l’ensemble. Et feu et eau n’y font pas bon ménage. Soumis à leur action conjointe, le calcaire a pu être endommagé. Le mortier qui les lie s’est gorgé d’humidité, avant que les canicules de l’été 2019 ne l’assèchent violemment: alors que la température a pu atteindre 39 °C dans l’édifice martyrisé (jusqu’à 50 °C sous les voûtes), le taux d’humidité y oscillait entre 50 et 90 % selon les jours. Quant aux voûtes elles-mêmes, elles supportent toujours les poutres calcinées de la charpente. C’est beaucoup pour un édifice fragilisé. Dès le mercredi qui suit le drame, des opérations d’étayage sont organisées pour limiter au maximum les contraintes et les sollicitations…

Le 26 juin dernier, une information judiciaire était ouverte pour “dégradation involontaire par incendie, par violation manifestement délibérée d’une obligation de prudence ou de sécurité imposée par la loi ou le règlement”. La seule chose dont les experts soient sûrs, c’est que Notre-Dame a brûlé dans la nuit du 15 au 16 avril 2019… quant au pourquoi, la question reste pour l’heure sans réponse. Les journées de tri passées, à côté des archéologues, par les scientifiques de la police à la recherche de mégots, de fils électriques ou d’éléments de charpente carbonisés ont abouti à 96 scellés aujourd’hui encore à l’étude – une étude appelée à durer plusieurs années. Cela ne veut pourtant pas dire qu’on ne sait rien. Dès le lendemain du sinistre, alors que les fake news et…

La magie de la “Forêt” qui coiffait Notre-Dame n’a pas complètement disparu… tout du moins aux yeux de celles et ceux qui savent en déchiffrer les signes dans les archives ou les fragments de bois calcinés. Sur le papier, elle a été retranscrite à des degrés divers par plusieurs sources que Frédéric Épaud, spécialiste des techniques et des structures de charpenteries médiévales (CNRS, université de Tours), s’efforce de rassembler depuis l’incendie: “Les relevés effectués par les architectes Rémi Fromont et Cédric Trentesaux en 2014 sont de très loin les plus complets et les plus détaillés: on y retrouve des indications sur la section des poutres, l’espacement des fermes [grands triangles de la charpente supportant le poids de la couverture], des dessins de la charpente, des annotations multiples sur les assemblages…

La toxicité du plomb n’est plus à prouver. Or, la disparition de la toiture et de la flèche en a libéré dans la nature quelque 460 tonnes. Le site le plus touché est bien sûr la cathédrale elle-même: le scan des murs par spectroscopie à rayons X et l’analyse par microscopie électronique de fines poussières prélevées sur les parois de deux chapelles test en septembre dernier ont confirmé la présence du métal toxique (lire aussi p. 38). Les pierres récupérées à l’issue des tris opérés dans les décombres sont elles aussi fortement contaminées, et devront être nettoyées avant tout réemploi. “Nous cherchons à doser précisément le niveau de contamination en plomb de toutes les surfaces, intérieures et extérieures, de Notre-Dame”, indique Véronique Vergès-Belmin, chargée de cette épineuse question au Laboratoire…

Paris, Anno Domini 1240. À l’ombre des murs de Notre-Dame – la plus haute cathédrale du monde pour quelques années encore, avec ses voûtes culminant à plus de 30 m –, les quelques dizaines d’hommes qui s’affairent semblent dérisoires. Et pourtant, c’est bien cette poignée d’artisans parmi les plus chevronnés d’Europe, qui, pierre après pierre, ont fait sortir de terre ce chef-d’oeuvre de l’architecture gothique. Près du port de débarquement aménagé sur la Seine, les tailleurs de pierre lèvent haut leurs marteaux taillants afin de débiter aux dimensions voulues d’immenses blocs de calcaire, tandis que les sculpteurs font surgir une statue du liais, ce calcaire au grain très fin récemment découvert dans la région. Un peu plus loin, ce sont les forgerons qui mettent la dernière main aux solides agrafes…

Depuis plusieurs semaines déjà, le bruit des haches résonne dans l’air parisien. Nous sommes sur l’île de la Cité, vers 1220. Au pied de la future cathédrale Notre-Dame, en construction depuis 1163, les charpentiers s’activent. Armés de leurs doloires, des haches à large lame et au manche légèrement courbe, ils équarrissent et taillent les grumes de chêne (troncs débarrassés de leurs branches), avant de les hisser sur un grand plancher de travail, installé tout en haut des murs et soutenu par un échafaudage. Là, d’autres charpentiers reconstituent les “fermes”, les éléments de base triangulaires qui formeront la charpente et supporteront la couverture. Assemblées à plat, ces fermes sont ensuite dressées à l’aide de cordes par une dizaine d’hommes. Un chantier semiaérien qui avance, tranche par tranche, à mesure que le…

Projet Miysis UN JARDIN EN MÉMOIRE DE LA FORÊT Avec ce projet à mi-chemin entre la restitution à l’identique et le geste architectural, les experts en visualisation 3D du studio belge Miysis plaident pour une reconstruction créative: “L’idée était d’ouvrir la discussion en montrant qu’on pouvait rendre hommage aux artisans de l’époque tout en créant une oeuvre d’art à part entière”, commente le directeur Denis Stevens. Si le studio reconstruit la flèche – “elle est un repère dans la ville que nous voulions conserver, comme un symbole de résilience face à l’événement” –, il propose néanmoins de transformer la toiture en une verrière, “pour des raisons environnementales, car nous ne tenions pas à utiliser le plomb, mais aussi pour en faire un espace didactique”, précise-t-il. Une paroi transparente permettrait en…