Beaucoup de papyrus ont
subi les altérations du temps




Tableau rappelant les
différents usages du papyrus



La papyrus servait aussi à
fabriquer des objets
de la vie courante



Pirogues faites à partir
de papyrus


 

Le papyrus, un des plus vieux supports de l'écriture, a été utilisé pendant plus de 40 siècles. En raison de cette continuité dans le temps, les conservateurs de collections publiques se trouvent confrontés à la complexité de leurs documents, si divers par l'écriture et les langues représentées.

Il s'agit de hiéroglyphes, de hiératique, de démotique, de langue grecque ou copte, ou encore de langue latine, araméenne et arabe, auxquelles s'ajoutent des papyrus bilingues (principalement grec et démotique). Les grandes familles linguistiques témoignent non seulement du long déroulement de l'histoire mais aussi du vaste échantillonnage des sujets abordés sur cet unique support.

C'est ainsi que la collection du Musée du Louvre, par exemple, conserve une véritable bibliothèque où voisinent des pièces historiques prestigieuses, de réelles œuvres d'art grâce aux riches enluminures, auprès de séries plus répétitives, ou simplement documentaires.

Histoire d'une collection


Au sein de l'histoire des collections du Département des Antiquités Égyptiennes, celle des papyrus présente plusieurs particularités :

- Son importance en nombre, par exemple, est inversement proportionnelle à l'histoire pharaonique. L’inventaire dénombre plus d'un millier de papyrus grecs contre seulement une centaine de Livres des Morts. Mais ces chiffres ne sont pas significatifs de leur mesure d'encombrement, puisque les uns peuvent se déployer sur 21 mètres de long, tandis que les témoignages grecs sont souvent très fragmentaires.

- Le fonds de la collection de papyrus s'est formé au XIXe siècle. Sans différence avec les œuvres d'une autre nature, les acquisitions de papyrus furent massives grâce aux premières grandes collections réunies par les consuls Salt et Drovetti, puis Anastasi (140 exemplaires et 103 pour les deux premiers). Des pièces rares comme le célèbre papyrus astronomique, des fragments d’un chant de l’Iliade ou le papyrus Mounir datant de Thoutmosis III, des rouleaux de papyrus funéraires et religieux, bon nombre de pièces juridiques, des contrats et des lettres entrèrent ainsi au Musée du Louvre dès la création du Département. Y figurent des pièces exceptionnelles dont la série quasi complète des Livres des morts, enluminés.

Limites des connaissances
 

Si la paléographie et la lecture du document sur papyrus permettent à l'égyptologue d'en comprendre sa destination, dans la majorité des cas, les papyrus ne peuvent pas être rattachés à leur contexte archéologique. C'est aussi la raison pour laquelle les papyrus datés sont peu nombreux. L'on comprend que les exemplaires religieux et funéraires, destinés à accompagner le défunt pendant l'éternité, demeurent intemporels, contrairement aux documents administratifs, bien datés. Les plus anciens sont aussi les plus rares, c'est ce qui donne tout le prestige aux papyrus d'Abousir, archives du temple de Neferirkaré à la Ve dynastie, par exemple, puis au papyrus Mounir, sur lequel ont été consignées des livraisons sous le pharaon Thoutmosis III. Mais les très importantes séries des papyrus religieux ne peuvent pas être datées avec la même précision.

L'état de conservation de la collection a suscité un besoin de restauration, or celle-ci entraîne inévitablement, à l'heure scientifique, de nouvelles études. Toute restauration implique en effet la connaissance des différents matériaux qui entrent dans l'élaboration de l'œuvre. Les recherches permettent alors, grâce au contact privilégié avec la matière, au moment de la restauration, de découvrir peu à peu quelles pouvaient être les méthodes de fabrication. Approcher les recettes techniques, suivre les gestes de l'artisan, analyser le processus de vieillissement des constituants, déceler quel pouvait être l'aspect d'origine de l'objet, sont les actes qui constituent le terreau de réflexion partagé à la fois par le chercheur, le conservateur et le restaurateur. On devine la complexité de la recherche sur le papyrus, qui touche à des domaines très divers comme la botanique, la physique en raison de sa structure même, et la chimie avec ses nombreuses facettes.

Or, si la bibliographie concernant la fabrication et la restauration du papyrus est abondante, plusieurs sujets d'interrogation demeurent sans réponse. Reprises de façon récurrente dans chaque bibliographie critique, depuis la première source écrite de l'Histoire naturelle de Pline l'Ancien (1er siècle ap. J.-C.), qui détaille les principales étapes de la fabrication du papyrus, les questions les plus fréquentes sont les suivantes :

- Comment expliquer l'adhérence entre les deux couches de papyrus ? Est-ce le limon du Nil, les sucres libérés par la plante, la présence d'un produit d'encollage tel que l'amidon, ou l'imbrication des cellules provoquée par la pression imposée lors du séchage qui en sont responsables ?

- Quelle partie de la tige était utilisée pour la découpe des bandes ?

- Pourquoi trouve-t-on des papyrus clairs et des papyrus foncés - quel est l'impact du temps sur les papyrus ?

Pour essayer de répondre à ces questions, il nous a paru intéressant de fabriquer des papyrus et d'analyser les différents composés organiques et minéraux de papyrus anciens.
Nous avons également suivi le comportement de papyrus lorsque ceux-ci étaient soumis à différents types de vieillissement artificiel.

Fabrication de papyrus, support de l'écriture
 


Les bandes de papyrus sont découpées et juxtaposées

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les tiges de Cyperus Papyrus L., de section triangulaire et atteignant 4 mètres de haut, étaient écorcées, puis découpées en bandes. Une première série de bandes verticales, de 37 à 45 cm, selon le format souhaité, étaient juxtaposées pour constituer la couche inférieure de renforcement. Une deuxième série de bandes horizontales de 10 à 20 cm, posées perpendiculairement à la première, formaient la seconde couche, destinée à recevoir l'écriture. Puis l'ensemble était pressé, jusqu'au séchage complet de la feuille ainsi formée. Dans certains cas, les bandes étaient martelées avant séchage. Le rouleau de papyrus était composé d'une vingtaine de feuilles collées les unes aux autres.

Quelques chercheurs ont fabriqué des papyrus et grâce à leurs observations, nous en avons préparé à partir des tiges de Cyperus Papyrus L. cultivées au Muséum national d'histoire naturelle de Paris. La méthode décrite ci-dessus a été utilisée en faisant sécher les papyrus sous presse, entre deux buvards changés régulièrement. Nous avons également fabriqué des papyrus en les martelant dans l'eau avant séchage.

Les remarques suivantes ont pu être faites :

- L'action de la presse suffit pour faire adhérer les deux couches de papyrus; l'ajout d'une colle est donc inutile;

- Les bandes découpées dans la partie basse de la tige sont plus translucides et donnent une meilleure adhérence que celles découpées dans la partie haute qui sont plus opaques.

La couleur du papyrus est liée à son épaisseur ; en effet, plus le papyrus est fin, plus il sèche rapidement et plus sa couleur est proche du blanc. Ceci s'explique par le fait que le Cyperus Papyrus L. contient des enzymes telles que la phénol-oxydase et la lactase, qui, en présence d'oxygène, catalysent l'oxydation des phénols contenus dans la plante; les monophénols sont oxydés en ortho-diphénols, qui sont alors oxydés en quinones correspondantes. Les quinones ont la propriété d'être colorées, ce qui explique le brunissement de la plante au contact de l'air. Lorsque la moelle de Cyperus Papyrus L. sèche, ces enzymes deviennent inactives et ne peuvent plus avoir d'action sur les phénols. C'est pourquoi, après la fabrication du papyrus, l'action conjuguée de l'eau et de l'oxygène n'a pratiquement plus aucun effet. Cette dernière remarque sur la couleur des papyrus est tout à fait conforme à ce que nous avons pu observer dans les réserves du Musée du Louvre : les papyrus épais sont foncés tandis que les fins sont plus clairs. Une coloration peut également être provoquée par le martelage précédant le séchage.

Analyse des éléments minéraux


L'analyse minérale a été effectuée par la méthode PIXE (Particle Induced X-Ray Emission) mise en œuvre par l'accélérateur de particules AGLAE du Laboratoire de recherche des Musées de France.

Description de la méthode d'analyse PIXE en faisceau extrait

Le faisceau de protons délivré par l'accélérateur est extrait à l'atmosphère à travers une fenêtre de kapton. Cette possibilité permet l'analyse directe des œuvres, sans prélèvement, quelle que soit leur nature et leurs dimensions. Au point d'impact du faisceau, l'objet émet des rayons X dont l'énergie est caractéristique de sa composition élémentaire.

L'extrémité de la ligne d'analyse du faisceau extrait comprend différents dispositifs :

- Un chevalet mobile dans les trois directions de l'espace supporte le document et permet le positionnement à distance de la zone à analyser par rapport au faisceau de particules;

- Une petite caméra permet l'observation du document et de son positionnement depuis la salle de contrôle;

- Deux détecteurs de rayons X; l'un est adapté à la détection des rayons X de faible énergie (< 5 keV), le second détecte les rayons X de plus forte énergie;

- Une circulation d'hélium entre l'objet et les détecteurs permet la détection des rayons X émis par les éléments légers qui seraient absorbés par l'air ambiant; tous les éléments à partir du sodium peuvent être analysés quantitativement.

Résultats


Parmi les éléments détectés dans tous les papyrus analysés, le sodium, le silicium, le soufre, le chlore, le potassium et le calcium sont les plus abondants. Le magnésium, l'aluminium, le phosphore et le fer sont en général présents en plus faible teneur. Le titane, le manganèse, le brome et le strontium sont contenus à l'état de traces. L'arsenic n'est présent que dans quelques fragments.

Dans le cas des papyrus non nettoyés, la plupart des éléments détectés sont contenus dans la couche de pollution de surface. L'agent polluant principal de tous les papyrus semble être le sel, caractérisé par le sodium, le chlore et les traces de brome. Cette contamination est caractéristique de nombreux objets provenant d'Egypte. Le potassium, présent sur tous les papyrus pourrait être associé au sel; cependant, les deux papyrus N 3074 et N 3092 qui ne contiennent que très peu de sodium, présentent une forte teneur en potassium.

Le second agent polluant est le calcium, présent sur tous les papyrus vraisemblablement sous la forme de carbonate. Mais la présence d'un peu de sulfate et de phosphate n'est pas à exclure.

Le troisième agent polluant principal est le silicium présent sur tous les papyrus sous la forme probable d'un mélange de quartz et de terre caractérisée entre autres par l'aluminium, le fer et le manganèse.

Des traces d'arsenic ont été trouvées dans quatre papyrus (N 3074, E 3228, et N 3092, E 25565, fragments du même papyrus). Ces documents ont probablement été contaminés par des pigments à l'arsenic (orpiment) soit lors de leur inscription, soit lors de leur contact avec le milieu dans lequel ils ont été trouvés.

Influence du nettoyage sur les agents polluants


L'influence du lavage à l'eau peut être déterminée à partir de l'analyse des fragments nettoyés et non nettoyés du papyrus E 25353 et de l'analyse du papyrus portant deux numéros d'inventaire N 3092 (fragments non nettoyés) et E 25565 (fragments nettoyés). Les éléments les plus affectés par le nettoyage sont ceux qui forment des composés solubles dans l'eau ou facilement entraînés par l'eau de lavage : il s'agit du sodium, du chlore, du potassium et du soufre, Les éléments des terres, aluminium et fer, subissent également une diminution de concentration. Alors que le silicium est relativement stable (il augmente après lavage dans un cas et diminue dans l'autre), le calcium voit sa concentration enrichie après nettoyage. Cet enrichissement en calcium pourrait être dû à l'apport en cet élément par l'eau de lavage. Mais l'hypothèse la plus vraisemblable est que lorsque la couche de pollution a été partiellement éliminée, seuls les éléments constitutifs du papyrus sont analysés; dans ce cas, c'est le calcium du papyrus lui même qui est détecté et non plus le calcium de la pollution. Cet effet agit également sur le silicium; il est moins sensible sur les autres éléments car son intensité dépend de la différence entre la concentration dans la couche de pollution et la concentration dans le papyrus.

Analyse des élements organiques
 

 


Coupe transversale d'un
faisceau conducteur de
Cyperus Papyrus L.
entouré de parenchyme


Coupe du papyrus A4

 

Le Cyperus Papyrus L. contient de l'amidon natif qui se situe autour des faisceaux conducteurs. La forme sous laquelle se présente l'amidon dans les papyrus, support de l'écriture, est un élément important pour en connaître les techniques de fabrication. Ceci nous a amené à étudier au microscope optique après révélation au lugol (coloration en bleu violacé à l’aide de réactifs iodés), des coupes de papyrus effectuées au microtome à congélation (appareil permettant de débiter les tissus en tranches minces, ou coupes, tissus préalablement durcis par congélation)

Deux lots de papyrus anciens ont été analysés :
 
- des papyrus non datés et de provenance mal définie, fournis par le département des Antiquités Égyptiennes du musée du Louvre,

- des papyrus, datant du Ille siècle av. J.-C. au VIIIe siècle ap. J.-C., issus majoritairement de cartonnages, et provenant de l'Institut de Papyrologie de la Sorbonne.

Quinze papyrus ont ainsi été observés au microscope optique, et nous avons pu les regrouper en trois catégories :

- l'absence totale d'amidon a été remarquée sur trois papyrus de l'Institut de Papyrologie de la Sorbonne (Sorb. 1 - Sorb. 3 - Sorb. 6). Les divers traitements de restauration effectués sur ces supports sont susceptibles d'expliquer ce fait;

- sept papyrus ne contenaient que de l'amidon endogène (A2 - A6 - A7 - Copte 1 - Sorb. 2 - Sorb. 4 - Sorb. 7) : ils ont donc été fabriqués sans ajout de colle amylacée;

- la densité des grains d'amidon varie beaucoup d'un papyrus à l'autre. Ceci s'explique par l'âge de la tige de Cyperus Papyrus L. au moment de la cueillette et par l'ensoleillement qu'elle a subi. Sur deux papyrus nous avons observé l'éclatement de grains d'amidon dû aux effets thermiques qu'ils ont pu subir au cours des siècles;

- une colle amylacée a été trouvée sur cinq échantillons (A3 - M - Copte 2 - Copte 3 - Sorb. 4). Deux d'entre eux (A4 - Copte 2) comportaient trois épaisseurs entre lesquelles on distinguait de la colle. Dans ce cas, il s'agit précisément d'échantillons provenant de la jonction entre deux feuilles de papyrus qui appartiennent à un même rouleau. De la farine de blé ou d'orge a été identifiée dans des colles; en effet, la taille de quelques grains demeurés intacts s'apparente à celle de ces céréales;

- deux autres (Copte 3 - Sorb. 4) étaient enduits de colle amylacée sur les faces externes. Ils provenaient de l'Institut de Papyrologie de la Sorbonne et ont été trouvés dans des cartonnages constitués de papyrus, collés les uns sur les autres.

Nous avons analysé un joint de papyrus grec (A3) : une colle amylacée a été également utilisée; certains grains d'amidon très petits étaient demeurés intacts (taille : 2 pm x 4 pm) mais ils n'ont pu être attribués à aucun amidon connu.

Ainsi donc aujourd'hui il semble qu'aucun ajout de colle n'ait été pratiqué pour faire adhérer ensemble les deux couches de papyrus. Seul l'usage d'une colle amylacée a été observé au niveau de la jonction de feuilles de papyrus formant le rouleau, ainsi que sur deux papyrus provenant de cartonnages et d'époque tardive.

La cellulose et la lignine


Le papyrus est composé majoritairement par de l'holocellulose, comprenant la cellulose (54-60 %) et l'hémicellulose, et par de la lignine (36-40 %), leurs proportions évoluant en fonction du lieu et de la saison de culture. Ces polymères sont organisés selon des morphologies différentes (x, P, y pour la cellulose).

La question qui se pose est de savoir si la teneur relative de ces constituants pourrait servir d'une part à caractériser un papyrus et d'autre part à préciser son état de conservation. Dans cette hypothèse, nous avons analysé par thermogravimétrie des papyrus provenant de différentes périodes et d'origines géographiques très variées.

La thermogravimétrie est une méthode simple, rapide, fiable, nécessitant un échantillonnage réduit. Cette méthode est basée sur le suivi de la perte de masse d'un matériau en fonction de son élévation de température (analyse dynamique) ou par le suivi de la perte de masse à une température donnée en fonction du temps (analyse isotherme). Ce changement de masse correspond à un ensemble de processus physiques et chimiques qui peut, entre autres, permettre de caractériser les différents constituants par l'étude du profil des courbes de dégradation. Dans le cas d'un matériau composite tel que le papyrus, l'analyse dynamique s'est révélée la plus performante.
Nous avons travaillé sur des échantillons de papyrus anciens datés (Sorb. 5 - Sorb. 6 - Sorb. 7), ainsi que sur un micro-fragment du papyrus d'Abousir (E 25416). Deux papyrus modernes fabriqués en Égypte ont également été analysés. Un très clair, est obtenu par simple pressage, l'autre de couleur brune a subi un martelage avant séchage.

Résultats


Les teneurs relatives des composés organiques, détectés sur les papyrus anciens par thermogravimétrie, ont été calculées après déduction des pourcentages de cendres et d'eau liée de chaque échantillon.

Les pourcentages de cellulose et de lignine contenus dans le papyrus moderne blanc est conforme aux indications trouvées dans la littérature. Par contre le papyrus moderne brun, très oxydé, et certains papyrus anciens présentent une diminution du taux de lignine et une augmentation de celui de la cellulose. Ceci est dû au fait que les produits de dégradation de la lignine se trouvent mélangés à ceux de la cellulose.

Pour les papyrus anciens, il est à l'heure actuelle prématuré de tirer des conclusions. Néanmoins on peut dégager quelques hypothèses : les papyrus Abousir, Sorb. 5, Sorb. 6 et Sorb. 7 qui ont un pourcentage de cellulose et de lignine proche du papyrus moderne blanc semblent être peu oxydés; par contre, le Sorb. 3 serait plus détérioré; quant au Sorb. 4, dont la couche de pollution a été nettoyée à l'acide (taux de cendre très faible), sa très faible teneur en lignine reflète une forte détérioration.

Ces premiers résultats, très prometteurs, doivent être interprétés avec une très grande prudence étant donné que le rapport initial cellulose/lignine peut varier d'un papyrus à l'autre en fonction de nombreux paramètres : saison de la cueillette, provenance géographique, technique de fabrication du support de l'écriture, conditions de conservation du manuscrit.

Etude de la dégradation du papyrus


Pour définir les meilleures conditions de conservation des papyrus anciens, il nous est apparu intéressant d'étudier le comportement de ces matériaux vis-à-vis des principaux agents de détérioration physicochimiques: chaleur, humidité, lumière et pollution. Nous avons analysé le comportement des deux papyrus modernes (blanc et brun) soumis à ces différents types d'agression.

Conditions expérimentales. Choix des vieillissements et des tests


Afin de suivre les cinétiques de dégradation, les papyrus ont été analysés après une, deux, trois et six semaines d'exposition à trois types de vieillissement : vieillissement à la chaleur humide à 80°C, 65% HR (hygrométrie relative qui indique en pourcentage la teneur en vapeur d'eau de l'air ambiant); vieillissement à la lumière par exposition au rayonnement d'une lampe à xénon de 1500W à 25°C, 50% HR; vieillissement à la pollution en atmosphère contenant 20 ppm de NO2 et 10 ppm de S02 à 30°C, 50% HR;

Choix des tests physico-chimiques

La dégradation des papyrus vieillis a été suivie par les trois mesures suivantes : mesure de la résistance à la traction à mâchoires jointives (zero-span); mesure du degré d'oxydation de la cellulose (indice de cuivre) et pH; mesure de constante optique (blancheur).

Résultats


Mesure de la résistance physique (zéro-span)

En raison de la très grande hétérogénéité des fibres constituant le papyrus, les résultats obtenus par cette mesure ont présenté une trop grande dispersion pour qu'une interprétation valable puisse en être faite.

Mesure du pH

La pollution provoque après six semaines une acidification importante du papyrus blanc, et une chute extrêmement prononcée du pH du papyrus brun. Notons que ce dernier s'acidifie également après un vieillissement artificiel à la lumière.

Mesure du degré d'oxydation

Une première constatation doit être faite : les valeurs de l'indice de cuivre du papyrus brun non vieilli sont trois fois plus élevées que celles du papyrus blanc. Cela signifie que le martelage de la moelle a favorisé une oxydation très importante du matériau.

Après vieillissement artificiel à la lumière, les deux papyrus ont montré un degré d'oxydation important. Cette oxydation atteint pour le papyrus brun, après six semaines d'exposition à la pollution et à la lumière, des valeurs qui ne sont pratiquement plus mesurables.

Mesure de la blancheur

Seul le papyrus blanc jaunit à la chaleur; ce jaunissement apparaît dès la première semaine et se stabilise ensuite. Le comportement des papyrus exposés à la lumière est très différent : après une semaine de vieillissement, le papyrus blanc présente un jaunissement qui disparaît progressivement puis évolue vers un blanchiment. Dans les mêmes conditions, le papyrus brun se décolore très rapidement.

L’ensemble de ces résultats fait apparaître que le papyrus blanc réagit beaucoup mieux que le papyrus brun aux différents vieillissements artificiels. Ceci s'explique aisément par le fort degré d'oxydation de ce dernier, provenant de sa technique de fabrication. L'acidification apportée par six semaines de pollution semble peu altérer la cellulose du papyrus blanc mais davantage celle du brun. En revanche, la lumière provoque une dégradation non négligeable des deux qualités de papyrus.

conclusions


Cette étude a permis, en dépit de la complexité de l'histoire des collections, d'élargir nos connaissances sur la technique de fabrication des papyrus, supports de l'écriture. Il a été ainsi observé qu'aucun ajout de colle n'a été fait pour l'adhésion des bandes et que le martelage des feuilles joue un rôle essentiel sur la coloration.

Nous avons, grâce à une méthode non destructive, le PIXE, analysé les différents éléments minéraux présents dans les papyrus. L'identification des composés chimiques contenus dans la couche de pollution de chaque papyrus montre l'influence du nettoyage. Cependant, les résultats analytiques sont difficiles à interpréter, car d'une part les éléments minéraux du papyrus lui-même peuvent être détectés, et d'autre part l'analyse élémentaire ne fournit que peu d'indications sur la nature des composés chimiques présents dans la couche de pollution.

En ce qui concerne les éléments organiques, nous avons suivi en thermogravimétrie les teneurs respectives en cellulose et en lignine de quelques papyrus anciens et modernes. Cette première approche nous a permis d'émettre l'hypothèse d'une corrélation entre ce rapport et l'état de conservation des papyrus.

Enfin, l'étude du comportement des papyrus modernes soumis à plusieurs types de vieillissement artificiel a montré l'effet très néfaste d'une exposition à la lumière. Ce paramètre très important doit être pris en compte lors des expositions des collections.

Ces différentes recherches ont permis de mieux comprendre l'état de conservation des papyrus, leurs altérations et les soins à leur apporter. Nous espérons que de nouvelles analyses aideront l'épigraphiste à mieux approcher le contexte archéologique, la datation et l'histoire des collections de papyrus.


Françoise Flieder* et Elisabeth Delange**
avec la collaboration d'Alain Duval*** et Martine Leroy*


Françoise Flieder, directrice de recherche au Centre national de la recherche scientifique, a fondé le Centre de recherches sur la conservation des documents graphiques (CRCDG), à Paris en 1963, dont elle a été la directrice.


* Centre de recherches sur la conservation des documents graphiques
** Département des Antiquités Égyptiennes du musée du Louvre
***
Laboratoire de recherche des musées de France.

Nous voulons exprimer notre reconnaissance au professeur Blanchard qui nous a aimablement fourni des échantillons de papyrus anciens. Nous remercions le professeur Vairon pour l'aide qu'il nous a apportée dans l'interprétation des thermogrammes, ainsi qu'à J.-C. Roland, Michel Abadie et Monique Mousiniak quui nous ont aidés pour l'analyse de l'amidon.

 


 

     
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