Porté par le Lab-BC (Laboratoire de développement instrumental et de méthodologies innovantes pour les biens culturels) de Chimie ParisTech-PSL, en collaboration avec  le CNRS, l’Institut de Recherche de Chimie Paris et le C2RMF, le projet DepthPaint vise à développer un dispositif d’analyse élémentaire non destructif spécifiquement adapté à la caractérisation des matériaux en couches présents dans les objets du patrimoine. Fondé sur des techniques avancées de spectrométrie de fluorescence X, ce programme de recherche développe de nouvelles méthodologies pour l’étude des structures picturales en profondeur, tout en permettant des analyses in situ grâce à un instrument mobile innovant.

Un projet collaboratif au croisement de la science et du patrimoine. Lancé en 2021 avec le soutien de l’Agence Nationale de la Recherche et de PSL Valorisation, DepthPaint est un projet innovant sous la responsabilité de Thomas Calligaro et d’Ina Reiche, qui associe expertises scientifiques et technologiques pour créer un outil innovant dédié à l’analyse des matériaux patrimoniaux, comme les peintures anciennes ou les objets multicouches. Les programmes ont mobilisé un doctorant (José Tapia), un post-doctorant (Antoine Trosseau) et plusieurs ingénieurs (Laurent Pichon, Brice Moignard, Antoine Blasiak du Lab-BC ainsi que Myriam Eveno de l’IRCP-C2RMF).

Une double approche d’analyse sans contact. Le dispositif repose sur deux techniques avancées de spectrométrie de fluorescence X, qui étaient jusqu’à présent réalisées séparément :

• MA-XRF, pour cartographier la composition élémentaire à la surface de l’objet
• C-XRF, pour explorer la structure en profondeur, couche par couche, sans requérir de prélèvement

 

Figure 1. Vierge à l’Enfant et saint Jean-Baptiste, Atelier de Botticelli Sandro (1444/45-1510), église Saint-Félix, Champigny-en-Beauce (41 – Loir-et-Cher), devant l’appareil de MA-XRF (à gauche) et devant l’appareil de C-XRF (à droite) au C2RMF © CNRS, J. Tapia.

Figure 2. Exemple d’une cartographie MA-XRF du cuivre (Cu), raie K (échelle logarithmique) sur la peinture de l’atelier de Botticelli. © C2RMF, Eric Laval.

Figure 3.  Spectre de fluorescence X global (à gauche) et profils élémentaires en profondeur enregistrés sur le manteau pourpre de Saint Jean Baptiste (à droite) obtenus en C-XRF © CNRS, J. Tapia.

Premiers résultats : décrypter les secrets d’un tableau ancien. Les analyses réalisées avec DepthPaint ont permis d’identifier précisément les pigments utilisés, leur répartition et leur superposition au sein de la stratigraphie picturale. Une plongée dans le geste de l’artiste, ses choix techniques, mais révèle aussi les modifications apportées à l’œuvre au cours du temps ou des restaurations passées.

Un prototype en cours de finalisation. Le prototype, baptisé LouCoMax, entre dans sa phase d’optimisation : intégration des dernières fonctionnalités logicielles, validation des performances, et conformité aux règles de radioprotection. Il pourra bientôt être mobilisé sur d’autres programmes de recherche ou d’expertise patrimoniale. Son caractère mobile et non destructif en fait un outil prometteur pour l’analyse in situ d’œuvres sensibles comme les peintures rupestres dans les grottes ou d’autres structures décorées difficilement accessibles. Le projet DepthPaint témoigne de l’adéquation entre recherche scientifique et problématiques du patrimoine culturel. Grâce à l’innovation technologique et à une approche rigoureuse, il contribue à une meilleure compréhension et préservation des œuvres, tout en respectant leur intégrité. Cette collaboration illustre pleinement le potentiel de l’alliance entre art et science au service de la connaissance et de la valorisation culturelle.

Pour aller plus loin :

L’étude complète est disponible en libre accès : https://doi.org/10.1002/xrs.3430

• Tapia, M. Eveno, T. Calligaro, L. Pichon, E. Laval, E. Ravaud, and I. Reiche. Efficiency of combined MA-XRF and CXRF to give nondestructive insights about changes of a historical painting. European Physical Journal Plus 138(46) (2023) https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-022-03596-5
• Reiche, J. Tapia, A. Trosseau, Y. Coquinot, A. Maigret, K. Müller, L. Tranchant, S. Schöder, C. Cretin. Stratigraphy and orange – red matter of the Paleolithic decorated wall of the Font-de-Gaume cave, Dordogne, France. ArcheoSciences, revue d’archéometrie, 47(1), 105-120 (2023) https://doi.org/ 10.4000/archeosciences.11725
• Tapia, M. Eveno, P. Arias, R. Ontañón, S. Schöder, K. Müller, and I. Reiche. Improving the characterization of red coloring matter from prehistoric cave art by means of confocal XRF depth profiling combined with synchrotron XRF imaging. Journal of Cultural Heritage 67, 385–394 (2024) https://doi.org/ 10.1016/j.culher.2024.03.018
• Tapia, M. Eveno, E. Laval, I. Reiche, Depth-resolved historical painting study with minimal microsampling, illustrated with a newly discovered Botticelli workshop masterpiece. X-ray Spectrometry 54(2) 96-107 (2025) https://doi.org/10.1002/xrs.3430

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