A partir de la fin du 19ème siècle, des matériaux artificiels (le celluloïd, l'acétocellulose et la galalithe) sont mis au point et employés pour la fabrication d'objets de la vie quotidienne, en même temps que des matériaux naturels (nacre, bois, corne, écaille, ivoire et os), utilisés depuis toujours. Ces matériaux artificiels sont utilisés, dans un premier temps, pour imiter les matières naturelles, puis, dans un second temps, pour proposer d'autres formes et un choix de couleurs plus large. Aujourd'hui, l'enjeu est de mettre au point des méthodologies d'analyses afin de différencier et d'identifier ces matériaux qu'ils soient naturels ou artificiels. Les objets que nous avons analysés sont des éventails et des boutons, datés entre la fin du 19ème et le début du 20ème siècle, et conservés dans les collections du musée Galliera, à Paris. Les méthodologies d'analyse doivent être totalement non-destructives. Deux techniques d'analyses répondent à ce critère : la spectroscopie Raman et la spectroscopie infrarouge-ATR (Attenuated Total Reflexion). Les compositions chimiques de ces neuf matériaux étant extrêmement diversifiées, une unique méthodologie ne peut suffire à les identifier tous. Aussi, nous avons établi plusieurs stratégies d'identification, adaptées à chaque type de matériau. Les matériaux naturels, nacre et bois, sont identifiés par comparaison de leurs spectres Raman à des spectres de référence. Les matériaux artificiels, celluloïd et acétocellulose, sont aussi identifiés en spectroscopie Raman, par référence à leurs composants principaux. L'analyse spectrale des bandes amide I des spectres infrarouge-ATR de la corne, de l'écaille et de la galalithe a permis la détermination des structures secondaires de ces matériaux, conduisant à leur différenciation. Enfin, la différenciation des ivoires et des os nécessite l'application d'une analyse chimiométrique (analyse en composantes principales) de l'ensemble de leurs spectres infrarouge-ATR. Toutes ces stratégies d'identification ont été appliquées aux éventails et boutons du musée Galliera, et le matériau de chacun d'entre eux a été soit caractérisé, soit identifié. Ces identifications ont permis, entre autre, la mise en évidence de l'introduction précoce des matériaux artificiels dans la fabrication d'accessoires de mode (éventail de 1885 identifié en celluloïd).

L'étude de la physico-chimie des matériaux du patrimoine culturel peut nous renseigner sur les activités humaines dans lesquelles les objets anciens ont été impliqués, depuis leur sélection, leur transport, leurs transformations, leurs usages et jusqu'à leur abandon. De plus la préservation de cet héritage culturel nécessite la compréhension des mécanismes l'altération afin de contrôler et prévenir les processus de dégradation. Ce manuscrit présente les activités de recherches développées autour de la physico-chimie des matériaux anciens réalisées depuis mon doctorat, période au cours de laquelle les questions abordées se sont diversifiées. Les travaux s'articulent actuellement autour de trois axes : “archéométrie”, avec les études de provenance et l'histoire des techniques ; “conservation”, avec l'étude et le diagnostic des dégradations ; enfin “analogues”, avec les mécanismes d'altérations à long terme. Les approches analytiques mises en œuvre se sont élargies, partant des analyses élémentaires pour aborder puis développer les caractérisations structurales à l'aide des spectroscopies vibrationnelles (Raman et infrarouge). Après une présentation de mes activités d'enseignement et d'encadrement, trois chapitres retracent les sujets de recherche abordés. La première partie : “Physico-chimie d'un verre naturel : l'obsidienne, un marqueur des réseaux d'échange”, présente les travaux effectués sur les études de provenance de l'obsidienne avec des approches fondées sur leurs compositions élémentaires puis leurs propriétés structurales. La seconde : “Produits de corrosion des métaux ferreux : de la caractérisation structurale des analogues aux mécanismes et à la prévision de l'altération”, expose les méthodologies introduites avec la spectroscopie Raman pour caractériser les produits de corrosion. Les informations fournies sont destinées à faire évoluer les mécanismes envisagés et proposer des éléments de diagnostic pour la conservation et la restauration. La dernière partie : “Projets en développement : les substances naturelles organiques issues d'objets du patrimoine” présente les premiers résultats obtenus sur un axe de recherche récemment ouvert. Il s'agit de contribuer à une reconnaissance des produits utilisés, soit bruts, soit transformés, soit mis en œuvre dans des vernis, pour des problématiques de circulation des matières premières, d'histoire des techniques ou de conservation.

L’objectif général de cette thèse est d’étudier et d’analyser l’effet du rayonnement UV-C comme méthodealternative aux produits chimiques dans la lutte et le contrôle de la prolifération des micro-organismesphotosynthétiques dans les grottes touristiques. Dans un premier temps, l’effet des UV-C a été analysé surdifférentes souches cavernicoles de micro-algues cultivées au laboratoire. Des analyses à l’échelle moléculaire,cellulaire et à l’échelle du biofilm d’algues ont permis de mettre en évidence un ensemble de dommages causépar l’irradiation aux UV-C (diminution de la viabilité et de l’activité photosynthétique, dégradation desmembranes, décoloration des cellules par destruction des pigments chlorophylliens, fragmentation de l’ADN,diminution de la surface d’occupation des biofilms d’algues cultivés sur support solide). Ceux-ci sont soit directs(réactions de photooxydation) soit indirects (liés à un stress oxydatif important). L’ensemble de ces résultats ontservi à la sélection de différentes durées d’exposition aux UV-C (traduites en doses d’UV-C) efficaces en termesd’éradication et de décoloration des micro-algues. Ces doses d’UV-C ont dans un deuxième temps été testées enconditions réelles sur le site d’étude de la grotte des Moidons (Jura, France). Une étude préalable à ces tests a étémenée afin de comprendre les dynamiques et les facteurs favorisant l’installation et la prolifération des biofilmsde micro-organismes photosynthétiques dans la grotte. L’étude des facteurs environnementaux mesurés àl’échelle du biofilm (quantité de lumière, type de support, localisation dans la grotte) ainsi que ceux mesurés àl’échelle de la cavité (circulation horizontale et verticale des eaux, vitesse des courants d’air, temps d’allumagedes lampes et temps de présence des visiteurs) ont permis de distinguer des zones de colonisation préférentielle.Plusieurs biofilms ont ensuite été sélectionnés pour tester l’efficacité des UV-C. Selon les caractéristiques desbiofilms (intensité de colonisation) et en fonction de leur emplacement dans la grotte (variations des facteurspréalablement déterminés), nous avons pu mettre en évidence une efficacité des UV-C variable dans le temps.Avec l’appui de résultats complémentaires obtenus sur deux souches de champignons et sur plusieurs types dematières picturales, l’ensemble des données collectées au cours de la thèse souligne l’intérêt et l’applicabilité destraitements aux UV-C dans divers contextes de conservation des matériaux du patrimoine / The aim of this thesis is to study and analyze the effect of UV-C radiation as an alternative method tochemicals to combat phototrophic microorganisms’ proliferation in show caves. First, the effect of UV-C wasanalyzed on several cave-dwelling unicellular green algae sub-cultured in laboratory conditions. Analysis at themolecular, cellular and biofilm scale highlighted several damages (decrease of viability and photosyntheticactivity, membrane degradation, chlorophyll bleaching, DNA fragmentation, decrease of the biofilms’ colonizedarea…) both direct (photooxydation reaction) or indirect (oxidative stress). These results helped to selectefficient UV-C exposure times (traduced in UV-C doses) both to eradicate and bleach green micro-algae.Second, these efficient UV-C doses were used to test the efficiency of UV-C treatments on natural phototrophicbiofilms proliferating in the Moidons Cave (Jura, France). Previous study to the UV-C tests was performed tounderstand the dynamics and factors that promote algal proliferation in this cave. Factors measured at the biofilmscale (quantity of light, type of the physical support, localization in the cave…) and at the cavity scale(horizontal and vertical circulation of waters, air currents, illumination time and visitors’ presence time) allowedto distinguish several preferential areas where growth-supporting conditions were present for algal proliferation.Then, several biofilms were selected to test the efficiency of UV-C treatments. According to the characteristicsof the biofilms (colonization intensity) and their localization in the cave (variations of the factors promotingcolonization) UV-C efficiency varied over time. Supplementary results obtained on filamentous fungi andmineral pigments used for prehistoric paintings, emphasize the interest and the applicability