Caractérisation des résines végétales terpéniques, goudrons de bois et brais en science du patrimoine : méthodes analytiques et applications

Cadeaux collants des arbres

Des fabricants d’outils du Paléolithique aux constructeurs de navires vikings et aux restaurateurs contemporains, les humains ont longtemps compté sur les substances collantes qui suintent des arbres ou qui se forment en chauffant le bois. Ces résines, goudrons et brais ont servi à coller des lames sur des manches, à rendre des embarcations étanches, à enduire des instruments de musique et même à préserver des momies. Cet article explore la composition de ces matériaux, leurs usages au fil de l’histoire, et la manière dont les scientifiques d’aujourd’hui déchiffrent leurs empreintes chimiques pour révéler des savoir‑faire perdus — et inspirer des matériaux plus verts pour l’avenir.

Des feux de camp aux cathédrales

Les résines végétales et les goudrons de bois forment un fil technologique qui remonte à au moins 200 000 ans. Les premiers humains ont chauffé de l’écorce de bouleau pour fabriquer l’un des premiers matériaux synthétiques connus : un goudron capable de coller des outils en pierre sur des manches en bois et qui a pu aussi repousser les insectes. Plus tard, des populations autour de la Méditerranée et en Europe du Nord ont perfectionné les techniques d’extraction du goudron à partir du pin et d’autres bois, l’utilisant pour sceller des récipients, protéger les constructions en bois et calfeutrer les navires. À l’époque romaine, la brai de pin tapissait des amphores et les coques ; au Moyen Âge en Scandinavie, le goudron maintenait étanches les églises en bois debout et les bateaux long-courriers. Les résines d’arbres divers parfumaient aussi les temples comme encens, enduisaient des œuvres comme vernis et entraient dans des remèdes ou des gommes à mâcher.

Ce qui rend ces substances d’arbre particulières

Les résines sont des mélanges naturels complexes constitués d’une vaste famille de molécules végétales appelées terpènes. Certaines, facilement volatiles, donnent aux résines leur forte odeur et leur fluidité. D’autres sont plus volumineuses et moins volatiles ; avec le temps elles durcissent en solides durs et vitreux. L’article distingue deux grandes familles : les résines diterpénoïdes, courantes chez les conifères comme le pin et le sapin, et les résines triterpénoïdes, typiques de nombreux arbres à fleurs dont les produits incluent l’encens, la myrrhe, le mastic, le dammar et les copals historiques. Lorsque l’on chauffe du bois résineux pour produire du goudron ou de la brai, ces molécules se fragmentent et se réarrangent, devenant plus aromatiques, plus foncées et plus stables. Chaque groupe végétal — et chaque méthode de transformation — laisse derrière lui un mélange caractéristique de composés durables qui peut survivre des millénaires.

Lire les empreintes chimiques du passé

Déchiffrer l’histoire enfermée dans une particule de goudron ancien est un défi. L’échantillon est généralement minuscule, mélangé à des minéraux, des cires, des graisses ou des huiles, et altéré par la chaleur, l’oxygène, les microbes et le temps. Les scientifiques recherchent donc des « marqueurs moléculaires » durables : des composés spécifiques, ou des familles de composés, qui indiquent une source végétale ou un traitement particulier. Par exemple, certains dérivés abétanes signalent une résine de pin chauffée ; d’autres molécules‑marqueurs mettent en évidence le goudron d’écorce de bouleau ou des résines triterpénoïdes comme le mastic ou l’encens. En comparant ces marqueurs à des références bien documentées, les chercheurs peuvent dire si un revêtement noir provient de bois de pin, d’écorce de bouleau, ou d’un mélange avec de la cire d’abeille ou des graisses, et s’il a été doucement chauffé ou fortement carbonisé dans un four.

Des outils pour voir l’invisible

La revue passe en revue une boîte à outils de méthodes employées pour étudier résines, goudrons et brais. Les spectroscopies vibrationnelles, comme l’infrarouge et le Raman, peuvent souvent être appliquées sur site, en éclairant un objet pour révéler les principaux groupes fonctionnels et distinguer des classes larges telles que résines diterpénoïdes versus triterpénoïdes, ou matériau frais versus fortement altéré. La chromatographie en phase gazeuse et liquide couplée à la spectrométrie de masse fournit des détails beaucoup plus fins, séparant des mélanges complexes et pesant des molécules individuelles pour identifier des marqueurs précis et des produits d’oxydation. L’analyse thermique suit la perte de masse ou l’absorption de chaleur d’un matériau lorsqu’on l’échauffe, révélant transitions vitreuse, étapes de décomposition et interactions avec des additifs comme la cire d’abeille ou les pigments. La résonance magnétique nucléaire apporte des informations structurales, tandis que des techniques émergentes d’ADN ancien peuvent parfois identifier l’espèce d’arbre, voire capturer de l’ADN humain et microbien provenant de mastics mâchés.

Pourquoi c’est important aujourd’hui

Comprendre ces substances collantes ancestrales fait plus que résoudre des énigmes archéologiques. En reconstituant des recettes historiques et des méthodes de transformation, les scientifiques peuvent voir comment les artisans mélangeaient délibérément résines, cires, huiles et graisses pour ajuster la résistance, l’adhérence et la résistance à l’eau ou à la lumière. Ce savoir aide les conservateurs à choisir des matériaux compatibles pour restaurer des œuvres et des bâtiments historiques, et informe les efforts visant à concevoir des revêtements et adhésifs modernes d’origine biologique pouvant remplacer les produits dérivés du pétrole. L’article conclut qu’aucun test unique ne peut décrire pleinement des matériaux aussi complexes et altérés par le temps ; une combinaison soigneusement choisie de techniques, soutenue par de bonnes collections de référence et une analyse de données intelligente, est nécessaire pour faire le lien entre chimie, histoire et conservation — et pour porter les enseignements des résines, goudrons et brais d’arbres vers un avenir plus durable.

Citation: Łucejko, J.J., Bertelli, I., Costa, R. et al. Characterising terpenic plant resins, wood tars and pitches in heritage science: analytical methods and applications. npj Herit. Sci. 14, 162 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02426-6

Mots-clés: résines végétales, goudron de bois, adhésifs archéologiques, science du patrimoine, chimie analytique