Un réseau transdisciplinaire de partenaires
Plusieurs institutions et spécialistes ont contribué à ces recherches avec un partenariat des secteurs privés et publics :
- L’Institut Pprime (Université de Poitiers/CNRS), dont plusieurs chercheurs ont dirigé les études scientifiques : Fabrice Brémand, Pascal Doumalin, Jean-Christophe Dupré, Franck Hesser, Lionel Simonot, Valery Valle ;
- Le Musée Fabre de Montpellier, où des expériences ont été réalisées sur des peintures anciennes ;
- Le Metropolitan Museum of Art ;
- Le Centre de Recherche et de Restauration des Musées de France (C2RMF), qui a notamment travaillé sur l’étude de la Joconde ;
- Des ateliers spécialisés en restauration, qui ont testé différentes techniques de consolidation des panneaux (Atelier Tournillon, Atelier Amoroso Waldeis, Lumière Technology, Hazael-Massieu, Méliné Miguirditchian, S-MA-C-H Entreprise de promotion des études mécaniques pour le patrimoine – Science and mechanics in conservation of heritage).
Les chercheurs impliqués viennent de divers domaines : science du bois, mécanique des matériaux, métrologie (mesure de déformations), modélisation informatique et restauration d’œuvres d’art.
Les résultats obtenus lors des différentes expériences, recherches et tests
- Influence de l’humidité et des variations de température
Les panneaux en bois des peintures anciennes réagissent fortement aux variations d’humidité : ils se dilatent et se contractent, ce qui peut provoquer des fissures et des déformations. Par exemple, une différence de 13 % d’humidité peut modifier la taille du bois de 0,1 %.
Les études sur des œuvres comme la Sainte Trinité couronnant la Vierge du Musée Fabre ou la Joconde du Musée du Louvre montrent que les tensions accumulées dans le bois au fil du temps rendent ces œuvres plus fragiles face aux contraintes mécaniques. Vernis et peinture se craquèlent.
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| Source : Dans le Secret des œuvres d’art au Musée Fabre / Jean-Luc Cougy. Mis à jour le : 7 janvier 2020. Disponible à l’adresse : https://www.enrevenantdelexpo.com/2018/03/24/dans-le-secret-des-oeuvres-dart-musee-fabre-montpellier/ | Source : La Joconde (vue sans cadre) : ace, recto, avers, avant ; vue d’ensemble ; vue sans cadre / Michel Urtado. © 2018 RMN-Grand Palais (musée du Louvre). Disponible à l’adresse : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:La_Joconde_(vue_sans_cadre).jpg |
- Efficacité des systèmes de renfort
Les chercheurs ont évalué différents moyens de stabiliser les panneaux de bois :
- Le parquetage traditionnel (des renforts en bois au dos des œuvres) réduit les déformations de 60 %.
- Les cadres métalliques modernes, bien que solides, créent des tensions inégales pouvant entraîner des fissures.
- Les systèmes à glissières souples (avec des matériaux élastiques) permettent un bon équilibre entre maintien et liberté de mouvement du bois.
- Nouvelles méthodes de suivi et de protection
Des procédés techniques ont été développés pour mieux surveiller l’état des peintures :
- Un système d’analyse d’images pour mesurer avec précision les déformations du bois.
- Une modélisation numérique avancée, qui simule la manière dont le bois réagit aux changements d’environnement.
- Des capteurs de force optiques, permettant de détecter les tensions dans le bois sans contact direct.
Grâce à ces avancées, il a été possible d’évaluer les forces exercées sur les panneaux de la Joconde ou de la Sainte Trinité couronnant la Vierge et d’adapter les techniques de conservation.
- Stratégies pour protéger les œuvres à long terme
Les chercheurs recommandent plusieurs bonnes pratiques pour éviter la détérioration des panneaux peints :
- Maintenir une humidité stable avec des variations limitées à moins de 5 % par mois.
- Installer des capteurs de surveillance en continu pour détecter d’éventuels problèmes.
- Utiliser des matériaux innovants, comme des alliages à mémoire de forme, pour réguler les contraintes dans le bois.
Une étude sur 5 ans a montré que ces précautions permettent de réduire de 70 % l’apparition de nouvelles fissures.
Conclusion
Grâce à ces recherches, des protocoles précis ont été développés pour mieux préserver les œuvres d’art sur bois. En combinant analyses scientifiques et techniques de restauration, il est désormais possible de prolonger la vie de ces chefs-d’œuvre tout en minimisant les interventions directes. La prochaine étape consiste à mettre en place des systèmes intelligents capables d’ajuster automatiquement les conditions environnementales en fonction des prévisions de dégradation.
Dans le cadre de l’exposition Dans le Secret des œuvres d’art (24 mars-2 octobre 2018) le musée Fabre a produit un film « qui invite le visiteur à pénétrer les secrets de la matérialité des œuvres et le processus de leurs restaurations ». Jean-Christophe Dupré, chercheur à l’institut Pprime, y présente le système optique de mesure des déformations des panneaux de bois.
Informations complémentaires
Publications scientifiques :
INSTITUT PPRIME, CNRS, ATELIER TOURNILLON (FRANCE, SERIGNAN DU COMTAT, SA), BOUSVAROU, Marina, TOURNILLON, Gilles, DUPRÉ, J.C. et JULLIEN, Delphine. Methods to examine panel paintings and their preventive and remedial conservation Title Monitoring panel paintings: two case studies. Dans : Wood Science and Technology III. Maastricht, Netherlands, octobre 2023. 
Fichiers produits par les auteurs
INSTITUT PPRIME, CNRS, ATELIER TOURNILLON (SERIGNAN DU COMTAT, SA), ATELIER AMOROSO WALDEIS (VILLENEUVE LES AVIGNON, SARL), MUSÉE FABRE MONTPELLIER MÉDITERRANÉE MÉTROPOLE (FRANCE, MONTPELLIER, MÉTROPOLE), DUPRE, Jean-Christophe, JULLIEN, Delphine, UZIELLI, Luca, HESSER, Franck, RIPARBELLI, Lorenzo, GAUVIN, Cécilia, MAZZANTI, Paola, GRIL, Joseph, TOURNILLON, Gilles, AMOROSO, Danièle, MASSIEUX, Philippe Hazael, STEPANOFF, Pierre et BOUSVAROU, Marina. Experimental study of the hygromechanical behaviour of a historic painting on wooden panel : devices and measurement techniques. Journal of Cultural Heritage [en ligne]. Novembre 2020, Vol. 46, p. 165‑175. DOI 10.1016/j.culher.2020.09.003. 
Abonnement universitaire Fichiers produits par les auteurs
INSTITUT PPRIME, CNRS, ATELIERS D’ENGHIEN (FRANCE, PARIS, SARL), C2RMF CENTRE DE RECHERCHE ET DE RESTAURATION DES MUSÉES DE FRANCE (FRANCE, PARIS, SCN), RIPARBELLI, Lorenzo, DIONISI-VICI, Paolo, DUPRÉ, Jean-Christophe, GOLI, Giacomo, JULLIEN, Delphine, BRÉMAND, Fabrice, MAZZANTI, Paola, HESSER, Franck, MARCON, Bertrand, TOGNI, Marco, GAUVIN, Cécilia, ARNOULD, Olivier, VALLE, Valery, DUREISSEIX, David, COCCHI, Linda, MANDRON, Patrick, RAVAUD, Elisabeth, UZIELLI, Luca et GRIL, Joseph J. Mona Lisa’s digital twin: identifying the mechanical properties of the panel combining experimental data and advanced finite-element modelling. Dans : 7èmes journees du GDR 3544 “ Sciences du bois ”. novembre 2018. Fichiers produits par les auteurs
INSTITUT PPRIME, CNRS, ATELIERS D’ENGHIEN (FRANCE, PARIS, SARL), CENTRE DE RECHERCHE ET DE RESTAURATION DES MUSÉES DE FRANCE (FRANCE, PARIS, SCN), RIPARBELLI, Lorenzo, DIONISI-VICI, Paolo, DUPRÉ, Jean-Christophe, GOLI, Giacomo, JULLIEN, Delphine, BRÉMAND, Fabrice, MAZZANTI, Paola, HESSER, Franck, MARCON, Bertrand, TOGNI, Marco, GAUVIN, Cécilia, ARNOULD, Olivier, VALLE, Valery, DUREISSEIX, David, COCCHI, Linda, MANDRON, Patrick, RAVAUD, Elisabeth, UZIELLI, Luca et GRIL, Joseph. Mona Lisa’s digital twin: identifying the mechanical properties of the panel combining experimental data and advanced finite-element modelling. Dans : 7èmes journées du GDR3544 Sciences du bois. 20 novembre 2018, p. 250. Fichiers produits par les auteurs 
Open Access
INSTITUT PPRIME, CNRS, ATELIERS D’ENGHIEN (FRANCE, PARIS, SARL), RIPARBELLI, L., DIONISI-VICI, P., MAZZANTI, P., BRÉMAND, F., DUPRÉ, J. C., FIORAVANTI, M., GOLI, G., HELFER, T., HESSER, F., JULLIEN, D., MANDRON, P., RAVAUD, E., TOGNI, M., UZIELLI, L., BADEL, E. et GRIL, J. Coupling numerical and experimental methods to characterise the mechanical behaviour of the Mona Lisa: a method to enhance the conservation of panel paintings. Journal of Cultural Heritage [en ligne]. Juillet 2023, Vol. 62, p. 376‑386. DOI 10.1016/j.culher.2023.06.013. Abonnement universitaire Fichiers produits par les auteurs
INSTITUT PPRIME, CNRS, C2RMF CENTRE DE RECHERCHE ET DE RESTAURATION DES MUSÉES DE FRANCE (FRANCE, PARIS, SCN), RIPARBELLI, Lorenzo, BRÉMAND, Fabrice, DIONISI-VICI, Paolo, DUPRE, Jean-Christophe, GOLI, Giacomo, HESSER, Franck, JULLIEN, Delphine, MAZZANTI, Paola, TOGNI, Marco, RAVAUD, Elisabeth, UZIELLI, Luca et GRIL, Joseph. Learning from Objects: the use of advanced numerical methods to exploit a complete set of information from experimental data, for the Mona Lisa’s Digital-Twin. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering [en ligne]. IOP Publishing, Novembre 2020, Vol. 949, no 1, p. 012089. DOI 10.1088/1757-899X/949/1/012089. Open Access Fichiers produits par les auteurs
INSTITUT PPRIME, CNRS, C2RMF CENTRE DE RECHERCHE ET DE RESTAURATION DES MUSÉES DE FRANCE (FRANCE, PARIS, SCN), RIPARBELLI, Lorenzo, BRÉMAND, Fabrice, DIONISI-VICI, Paolo, DUPRÉ, Jean-Christophe, GOLI, Giacomo, HESSER, Franck, JULLIEN, Delphine, MAZZANTI, Paola, TOGNI, Marco, RAVAUD, Elisabeth, UZIELLI, Luca et GRIL, Joseph J. Studies for the Mona Lisa conservation: the implementation of its panel’s Digital-Twin. Dans : Book of abstracts : International Conference on Computational Methods in Wood Mechanics – from Material Properties to Timber Structures. Vol. 2019 [en ligne]. Växjö, Sweden : LNU Press, 17 juin 2019. ISBN 978-91-88898-64-7. Open Access Fichiers produits par les auteurs
INSTITUT PPRIME, CNRS, GAUVIN, C., JULLIEN, D., DOUMALIN, P., DUPRÉ, J.‐C. et GRIL, J. Image Correlation to Evaluate the Influence of Hygrothermal Loading on Wood. Strain [en ligne]. Octobre 2014, Vol. 50, no 5, p. 428‑435. DOI 10.1111/str.12090. Open Access Fichiers produits par les auteurs
INSTITUT PPRIME, CNRS, LUMIÈRE TECHNOLOGY (FRANCE, SAINT-FRAGEAU-PONTHIERRY, SARL), COTTE, Pascal et SIMONOT, Lionel. Mona Lisa’s spolvero revealed. Journal of Cultural Heritage [en ligne]. Septembre 2020, Vol. 45, p. 1‑9. DOI 10.1016/j.culher.2020.08.004. Abonnement universitaire Fichiers produits par les auteurs
INSTITUT PPRIME, CNRS, METROPOLITAN MUSEUM OF ART (ETATS-UNIS, NEW YORK, CITY OF NEW YORK), C2RMF CENTRE DE RECHERCHE ET DE RESTAURATION DES MUSÉES DE FRANCE (FRANCE, PARIS, SCN), GRIL, Joseph, MARCON, Bertrand, BRÉMAND, Fabrice, COCCHI, Linda, DIONISI-VICI, Paolo, DUPRÉ, Jean-Christophe, GAUVIN, Cécilia, GOLI, Giacomo, HESSER, Franck, JULLIEN, Delphine, MAZZANTI, Paola, RAVAUD, Elisabeth, TOGNI, Marco, VALLE, Valery et UZIELLI, Luca. The Mona Lisa Project: an update on the progress of measurement, monitoring, modelisation and simulation. Dans : Euromech: Theoretical, Numerical, and Experimental Analyses in Wood Mechanics. 27 mai 2015. Fichiers produits par les auteurs
INSTITUT PPRIME, CNRS, MUSÉE FABRE MONTPELLIER MÉDITERRANÉE MÉTROPOLE (FRANCE, MONTPELLIER, MÉTROPOLE), S-MA-C-H ENTREPRISE DE PROMOTION DES ÉTUDES MÉCANIQUES POUR LE PATRIMOINE – SCIENCE AND MECHANICS IN CONSERVATION OF HERITAGE (FRANCE, SÉRIGNAN-DU-COMTAT, SAS), JULLIEN, Delphine, BOUSVAROU, Marina, STEPANOFF, Pierre, DUPRÉ, J.C., GAUVIN, Cécilia et LORENZO, Riparbelli. Monitoring the deformation of an historic painting on a wooden panel (16th century panel painting): effect of the frame, the cradle and microclimate variations. Dans : ICOM-CC 20th Triennial Conference – Working Towards a Sustainable Past. Valencia, Spain : International Council of Museums (ICOM), septembre 2023. Fichiers produits par les auteurs
INSTITUT PPRIME, CNRS, S-MA-C-H ENTREPRISE DE PROMOTION DES ÉTUDES MÉCANIQUES POUR LE PATRIMOINE – SCIENCE AND MECHANICS IN CONSERVATION OF HERITAGE (FRANCE, SÉRIGNAN-DU-COMTAT, SAS), ATELIER TOURNILLON (SERIGNAN DU COMTAT, SA), ATELIER AMOROSO WALDEIS (VILLENEUVE LES AVIGNON, SARL), JULLIEN, Delphine, DUPRÉ, Jean-Christophe, GAUVIN, Cécilia, UZIELLI, Luca, HESSER, Franck, RIPARBELLI, Lorenzo, MAZZANTI, Paola, GRIL, Joseph, TOURNILLON, Gilles, AMOROSO, Danièle, HAZAEL-MASSIEUX, Philippe, STEPANOFF, Pierre et BOUSVAROU, Marina. Hygromechanical study of a 16th century painted wooden panel: In-situ experiments to quantify the mechanical effect of the frame and the cradle. Journal of Cultural Heritage [en ligne]. Novembre 2023, Vol. 64, p. 266‑274. DOI 10.1016/j.culher.2023.10.011. Abonnement universitaire Fichiers produits par les auteurs
INSTITUT PPRIME, CNRS, S-MA-C-H ENTREPRISE DE PROMOTION DES ÉTUDES MÉCANIQUES POUR LE PATRIMOINE – SCIENCE AND MECHANICS IN CONSERVATION OF HERITAGE (FRANCE, SÉRIGNAN-DU-COMTAT, SAS), ATELIER TOURNILLON (SERIGNAN DU COMTAT, SA), ATELIER AMOROSO WALDEIS (VILLENEUVE LES AVIGNON, SARL), MUSÉE FABRE MONTPELLIER MÉDITERRANÉE MÉTROPOLE (FRANCE, MONTPELLIER, MÉTROPOLE), JULLIEN, Delphine, DUPRÉ, J.C., HESSER, Franck, UZIELLI, Luca, RIPARBELLI, Lorenzo, MAZZANTI, Paola, GAUVIN, Cécilia, GRIL, Joesph, TOURNILLON, Gilles, HAZAEL-MASSIEUX, Philippe, AMOROSO, Danièle, STEPANOFF, Pierre et BOUSVAROU, Marina. Mechanical behavior of a painted wooden panel from the heritage subject to hygrothermal variations: role of the reinforcement. Dans : Proceedings of the 2020 Society of Wood Science and Technology International Convention “Renewable Resources for a Sustainable and Healthy Future”. Portorož, Slovenia, juillet 2020. Fichiers produits par les auteurs
INSTITUT PPRIME DÉPARTEMENT GMSC PEM, CNRS, ATELIER TOURNILLON (FRANCE, SERIGNAN DU COMTAT, SA), ATELIER AMOROSO WALDEIS (VILLENEUVE LES AVIGNON, SARL), HAZAEL-MASSIEU (FRANCE, VILLENEUVE-LES-AVIGNON, SAS), S-MA-C-H ENTREPRISE DE PROMOTION DES ÉTUDES MÉCANIQUES POUR LE PATRIMOINE – SCIENCE AND MECHANICS IN CONSERVATION OF HERITAGE (FRANCE, SÉRIGNAN-DU-COMTAT, SAS), JULLIEN, Delphine, DUPRÉ, J.C., UZIELLI, Luca, HESSER, Franck, LORENZO, Riparbelli, GAUVIN, Cécilia, MAZZANTI, Paola, GRIL, Joseph, TOURNILLON, Gilles, AMOROSO, Danièle, HAZAEL-MASSIEUX, Philippe, STEPANOFF, Pierre et BOUSVAROU, Marina. Suivi des déformations d’un panneau de bois peint du patrimoine : effet du cadre, du parquetage et de variations hygrothermiques. Dans : Actes des 10èmes journées scientifiques du GDR Bois. Montpellier, France, novembre 2021, p. 134‑137. Fichiers produits par les auteurs
INSTITUT PPRIME [DÉPARTEMENT GMSC PEM], CNRS, ATELIERS D’ENGHIEN (FRANCE, PARIS, SARL), C2RMF CENTRE DE RECHERCHE ET DE RESTAURATION DES MUSÉES DE FRANCE (FRANCE, PARIS, SCN), GRIL, Joseph, BRÉMAND, Fabrice, BADEL, Éric, DIONISI-VICI, Paolo, DOUMALIN, Pascal, DUPRÉ, Jean-Christophe, FIORAVANTI, Marco, GODI, Gaël, GOLI, Giacomo, HESSER, Franck, JULLIEN, Delphine, MANDRON, Patrick, MAZZANTI, Paola, RAVAUD, Élisabeth, RIPARBELLI, Lorenzo, TOGNI, Marco et UZIELLI, Luca. Combining engineering and wood science for the conservation of artworks: Hygro-mechanical study of Mona Lisa’s wooden support. Technè : Léonard de Vinci, l’expérience de l’art [en ligne]. 2024, Vol. Hors-série, p. 128‑147. DOI 10.4000/11v48. Fichier sous embargo Jusqu’au 20 juin 2025
INSTITUT PPRIME DÉPARTEMENT GMSC PEM, CNRS, ATELIERS D’ENGHIEN (FRANCE, PARIS, SARL), S-MA-C-H ENTREPRISE DE PROMOTION DES ÉTUDES MÉCANIQUES POUR LE PATRIMOINE – SCIENCE AND MECHANICS IN CONSERVATION OF HERITAGE (FRANCE, SÉRIGNAN-DU-COMTAT, SAS), LORENZO, Riparbelli, BRÉMAND, Fabrice, DIONISI-VICI, Paolo, DUPRÉ, J.C., FIORAVANTI, Marco, GAUVIN, Cécilia, GOLI, Giacomo, HESSER, Franck, JULLIEN, Delphine, MANDRON, Patrick, MARCON, Bertrand, MAZZANTI, Paola, TOGNI, Marco, UZIELLI, Luca et GRIL, Joseph. Studies on the Conservation of the Mona Lisa: numerical methods for future preservation. Dans : Actes des 10èmes journées scientifiques du GDR Bois [en ligne]. Montpellier, France, novembre 2021, p. 253‑256. Fichiers produits par les auteurs
LMS, CNRS, BRÉMAND, Fabrice, DOUMALIN, Pascal, DUPRÉ, Jean-Christophe, HESSER, Franck et VALLE, Valéry. Optical Techniques for Relief Study of Mona Lisa’s Wooden Support. Dans : GDOUTOS, E. E. (dir.), Experimental Analysis of Nano and Engineering Materials and Structures [en ligne]. Dordrecht : Springer Netherlands, 2007, p. 67‑68. ISBN 978-1-4020-6239-1. DOI 10.1007/978-1-4020-6239-1_32. Livre électronique
LMS, CNRS, C2RMF CENTRE DE RECHERCHE ET DE RESTAURATION DES MUSÉES DE FRANCE (FRANCE, PARIS, SCN), BRÉMAND, Fabrice, DOUMALIN, Pascal, DUPRÉ, Jean-Christophe, HESSER, Franck et VALLE, Valery. Des mesures de reliefs sans contact avec le panneau. Dans : MOHEN, Jean-Pierre, MENU, Michel, et CENTRE DE RECHERCHE ET DE RESTAURATION DES MUSÉES DE FRANCE (dir.), Au coeur de La Joconde : Léonard de Vinci décodé. Paris : Galllimard, 2006, p. 47‑51. ISBN 2-07-011833-9 Livre imprimé
LMS, CNRS, C2RMF CENTRE DE RECHERCHE ET DE RESTAURATION DES MUSÉES DE FRANCE (FRANCE, PARIS, SCN), GRIL, Joseph, RAVAUD, Elisabeth, UZIELLI, Luca, DUPRÉ, Jean-Christophe, PERRE, Patrick, DUREISSEIX, David, ARNOULD, Olivier, VICI, Paolo Dionisi, JAUNARD, Daniel et MANDRON, Patrick. Le cas de La Joconde : modélisation mécanique de l’action du châssis-cadre. Dans : Journée d’étude Conserver aujourd’hui : les vieillissements du bois [en ligne]. 2 février 2007, p. 81. Fichiers produits par les auteurs
LMS, CNRS, C2RMF CENTRE DE RECHERCHE ET DE RESTAURATION DES MUSÉES DE FRANCE (FRANCE, PARIS, SCN), MÉLINÉ MIGUIRDITCHIAN (FRANCE, BONDY, ENTREPRENEUR INDIVIDUEL), GRIL, Joseph, RAVAUD, Elisabeth, UZIELLI, Luca, DUPRÉ, Jean-Claude, PERRE, Patrick, DUREISSEIX, David, ARNOULD, Olivier, VICI, Paolo Dionisi, JAUNARD, Daniel et MANDRON, Patrick. Mona Lisa saved by the Griffith theory: Assessing the crack propagation risk in the wooden support of a panel painting. Dans : International Conference on Integrated Approach to Wood Structure, Behavior and Applications. 2006. Fichiers produits par les auteurs