La « forêt » de Notre-Dame de Paris : quand le bois raconte l’histoire de la construction d’une cathédrale
Le 15 avril 2019, l’incendie de Notre-Dame de Paris a marqué les esprits. La charpente constitue avec la couverture et la flèche l’ensemble le plus durement touché par l’incendie. Sa disparition représente une immense perte patrimoniale et scientifique en particulier pour la connaissance des constructions en bois des XIIe et XIIIe siècles, la période de la restauration de Viollet le Duc au XIXe siècle étant quant à elle mieux documentée. Ces bois, abattus et travaillés il y a plus de 800 ans, étaient bien plus que des matériaux de construction : ils étaient des archives naturelles, témoignant des pratiques sylvicoles, du climat, et de l’organisation des chantiers médiévaux, notamment la provenance géographique des bois et leurs modes de transport.
Un contexte d’urgence exceptionnel : mise en place du chantier scientifique de Notre-Dame de Paris
Pour sauver ce qui pouvait demeurer de cette mémoire, un chantier scientifique exceptionnel a été lancé dès juin 2019, placé sous les tutelles du Ministère de la Culture et du CNRS. Ce chantier était composé de neuf groupes de travail (GT), chacun se consacrant à la matérialité et l’immatérialité du monument : Bois et Charpente, Métal, Pierre, Verre et Vitraux, Structure, Écosystème numérique, Acoustique, Émotions et Mobilisations, Décors monumentaux.
Suite à l’incendie qui a laissé derrière lui une sorte de mikado géant, environ 6000 pièces de bois, toutes carbonisées à cœur ou seulement en périphérie, ont été localisées et numérotées par le Laboratoire de recherche des monuments historiques (LRMH) et la Conservation régionale de l’Archéologie (SRA). Ces bois ont ensuite été conditionnés et transportés dans un local dédié à l’étude des vestiges de Notre-Dame de Paris. Au sein du GT Bois et Charpente, près de 80 chercheurs issus de 35 laboratoires français ont travaillé en urgence pendant 5 ans pour étudier les vestiges carbonisés (Fig. 1). Leur mission ? Retracer l’histoire de la charpente, comprendre son évolution, et lever le voile sur les mystères de sa construction (Dufraisse et al., 2022).

Les recherches ont été financées par un soutien de base de la MITI (Missions pour les initiatives transverses et Interdisciplinaires) du CNRS et du Ministère de la Culture ainsi que le MNHN et l’ANR avec le projet CASIMODO « Medieval ClimAtic Optimum and SocIo-econoMic development: study of NOtre-Dame de Paris wood frame and fOrestry consequences » (resp. sc. A. Dufraisse).
Une « forêt » remarquable paradoxalement méconnue
Notre-Dame de Paris évoque d’abord un chef d’œuvre emblématique d’architecture en pierre, reconnue pour être une prouesse des artisans du Moyen Age. Une partie à laquelle on pense moins est la construction de sa charpente. Certains l’ont surnommée « forêt » parce que les centaines de bois qui ont servi à sa construction donnaient l‘illusion d’une forêt. En réalité, c’est plusieurs structures réalisées successivement en fonction de l’avancement du chantier de construction, qui composent le comble de Notre-Dame. Ces charpentes étaient construites en chênes à feuillage caduc. Elles font partie des grandes charpentes médiévales, remarquables par leur conception et leur réalisation. On estime qu’environ 1000 arbres ont été nécessaires pour couvrir la nef et le chevet à l’époque médiévale, chaque pièce de grande dimension provenant d’un arbre différent.
Étonnamment, cette charpente reste méconnue. En dehors de la documentation numérique, deux études réalisées avant l’incendie se sont révélées cruciales pour l’ANR CASIMODO. On retiendra notamment des datations dendrochronologiques avec le prélèvement dans les années 1990 d’une soixantaine d’échantillons, dont 35 datés des phases de construction médiévales, ce qui est minime au regard des 2500 éléments composant les charpentes de la nef et du chevet. L’objectif de l’étude était l’établissement de référentiels dendrochronologiques pour l’époque médiévale (Lambert et al., 2019). À ces datations, il faut ajouter un relevé architectural réalisé entre 2014 et 2015 par Cédric Trentesaux et Rémi Fromont (Fromont et Trentesaux, 2016), ce dernier étant aujourd’hui un des architectes en chef des monuments historiques en charge du sauvetage de la cathédrale. Ce relevé, réalisé dans le but d’estimer l’état sanitaire de la charpente, s’est révélé très riche en détails archéologiques (Fig. 2). Restitué en un modèle 3D par le laboratoire MAP (GT Écosystème numérique, resp. L. De Luca) (Fig. 3), il a constitué la pierre angulaire du travail que nous avons menés sur les vestiges carbonisés, un peu à l’image du puzzle que l’on cherche à reconstituer. C’est également le document de travail sur lequel se sont appuyés les architectes et les charpentiers pour une reconstruction à l’identique.


La mémoire du bois : un potentiel scientifique et patrimonial inestimable
Le bois, une archive archéologique
Les poutres de chêne utilisées pour la charpente de Notre-Dame de Paris recèlent de précieux indices sur les choix opérés et les techniques de construction de l’époque. Les arbres sélectionnés répondaient à des critères précis, dictés par leur usage et leur position dans la charpente ainsi que par la disponibilité des ressources et les moyens de transport. Ces choix reposaient sur plusieurs facteurs : l’essence de l’arbre, appréciée pour ses qualités mécaniques ou esthétiques ; sa morphologie (dimensions, forme particulière), elle-même influencée par son mode de croissance (futaie, taillis, haie) ; mais aussi son conditionnement, qu’il s’agisse de l’utilisation de bois vert ou de bois séché. Enfin, le degré de transformation appliqué — comme un équarrissage minimal — était étroitement lié aux systèmes techniques et aux contraintes économiques en vigueur. L’observation des techniques d’assemblage, combinée aux datations des éléments concernés, est essentielle pour retracer l’histoire d’une charpente (Fig. 4). Les assemblages révèlent les savoir-faire et les évolutions des pratiques de charpenterie, tandis que les réparations témoignent des aléas rencontrés (dégradations, adaptations, etc.). Croisées avec des données chronologiques, ces analyses permettent de reconstituer les phases de construction, d’entretien et de transformation, et d’éclairer les logiques techniques (approvisionnement, conception), économiques ou symboliques à l’œuvre.

Le bois, une archive naturelle et un outil de datation
Le bois peut également être considéré comme une archive naturelle. L’arbre enregistre les variations de son environnement dans son tronc. Il y forme chaque année un nouveau cerne de croissance en périphérie. Ces cernes sont larges lorsque les conditions sont favorables, et étroits lorsque les conditions sont défavorables. Sa croissance va avant tout dépendre des conditions climatiques dans lesquelles il se développe mais aussi de sa génétique, de son âge, de l’accès à la lumière, de son état sanitaire, de la présence d’arbres concurrents, des évènements météorologiques comme une sécheresse (Fig. 5). Ainsi, l’étude de son anatomie, de sa croissance, l’observation de nœuds (anciens départs de branches), les dimensions et la morphologie des poutres, constituent autant d’indices qui permettent de restituer les modes de gestion de la forêt ou encore le climat sous lequel ont poussé ces arbres.

Au fil du temps, l’arbre forme une série individuelle de largeurs de cerne, qui constitue une sorte de code-barre qui est unique pour la région et la période considérée. Des arbres d’une même espèce qui ont poussé dans des conditions proches- par exemple dans la même région – et qui ont donc subi le même climat, les mêmes sécheresses, les mêmes tempêtes, présentent un code barre semblable. Fondé sur ce principe et sur la base de l’étude de plusieurs centaines d’arbres dans une même région, une série temporelle de largeurs moyennes, synthétiques, sert de référence pour la période et la région. De proche en proche, en intégrant des milliers arbres de plusieurs régions, provenant de charpentes de plus en plus anciennes, de bois archéologiques datant des périodes antiques, puis proto et préhistoriques, mais aussi d’arbres découverts dans des contextes naturels, la communauté des dendrochronologues dispose aujourd’hui de chronologies de référence à l’échelle de l’ouest de l’Europe qui couvrent l’extension du chêne au cours de l’Holocène depuis 10 000 ans (Friedrich et al., 2004). Chaque nouvelle série de cernes étudiée peut alors être synchronisée avec un sous-ensemble de ces chronologies de référence et ainsi être datée.
Le bois est un outil de datation, à l’année près, seulement si le dernier cerne (sous l’écorce) est conservé. Il est même possible d’estimer la saison d’abattage en fonction de la présence de bois de printemps ou du bois d’été à l’échelle d’un cerne. Si le dernier cerne est absent mais que l’aubier du bois est présent, partie vivante de l’arbre où la sève circule et qui présente en moyenne une vingtaine de cernes, Il est possible de proposer une fourchette d’estimation. Lorsque l’aubier est totalement absent, la date est dite terminus post quem, autrement dit date à partir de laquelle l’arbre a pu être abattu (Lambert, 2005, Fig. 6).

https://sstinrap.hypotheses.org/5500)
La dendrochronologie est donc une méthode de datation qui fait appel à l’étude de la croissance des arbres. Ses champs d’application sont divers : la datation d’ouvrages en bois anciens (la dendroarchéologie), la reconstitution du climat et la datation d’évènements climatiques extrêmes (la dendroclimatologie), la datation d’avalanches (dendrogéomorphologie), ou encore l’analyse de l’influence de l’environnement sur la croissance et la dynamique des forêts (dendroécologie). Ces dernières décennies, la dendrochronologie s’est renforcée par de nouvelles méthodes d’analyses, notamment la dendrochimie (étude de la composition chimique du bois) et la dendro-isotopie (étude des rapports isotopiques de certains éléments dans le bois). Par exemple, la composition élémentaire du bois combinée aux isotopes du Strontium vont apporter des informations précieuses sur le substrat sur lequel ont poussé les arbres et donc sur leur provenance géographique (Štulc-Imbert et al., 2024). Autre exemple, les rapports isotopiques de l’oxygène et du carbone vont varier suivant le fonctionnement physiologique de l’arbre face au climat. Ainsi le rapport des isotopes de l’oxygène (δ¹8O) sera plutôt un indicateur des températures tandis que le rapport des isotopes du carbone (δ¹³C) sera plutôt un indicateur des précipitations ou plus exactement des sécheresses (Daux, 2013).
Une mémoire conservée après la carbonisation
Lors de la carbonisation, le bois subit des déformations anatomiques, mécaniques et chimiques (Fig. 5). On observe notamment un léger rétrécissement du matériau, appelé retrait du bois, souvent accompagné de petites fentes dues à ce phénomène. En se transformant en charbon, le bois devient plus fragile et se brise facilement. Outre la perte de matière périphérique, c’est la raison pour laquelle les bois de la charpente de Notre-Dame n’ont pas été réutilisés pour la construction de la nouvelle charpente. Cette transformation s’accompagne aussi de changements chimiques et isotopiques, imperceptibles à l’œil nu, mis à part la couleur noire caractéristique.
Un requis préalable à l’étude des bois de Notre-Dame de Paris a donc été d’évaluer les effets de la carbonisation sur la composition chimique et isotopique du bois. Afin d’évaluer la provenance géographique des bois, l’utilisation de la composition élémentaire et des rapports isotopiques du Strontium a été testée (Štulc-Imbert et al., 2023). Une série d’expérimentation de carbonisation a montré que les concentrations des éléments minéraux dans le bois augmentent avec les températures de carbonisation et que tous les éléments ne se comportent pas de la même façon. Sept éléments peuvent être considérés comme thermostables : le rubidium, le potassium, le manganèse, le magnésium, le strontium, le néodyme et le calcium. La même expérimentation permet de montrer que les rapports isotopiques du strontium sont stables en fonction de la carbonisation, quelle que soit la température. Afin de reconstituer le climat médiéval sous lequel ont poussé les arbres de Notre-Dame, nous nous sommes également intéressés à l’effet de la carbonisation sur les isotopes du carbone et de l’oxygène. Les expérimentations montrent que les isotopes du carbone (δ¹³C) peuvent être utilisés sur des charbons exposés à des températures supérieures à 500 °C et que, même après une carbonisation intense, les variations interannuelles du signal isotopique sont conservées (Rocha et al., 2025). Les expérimentations menées sur les isotopes de l’oxygène indiquent qu’ils ne peuvent pas être utilisés sur des bois carbonisés (Duboisgueheneuc et al., 2023).
Ce que les chênes de Notre-Dame de Paris nous révèlent
Une histoire de la construction mieux comprise
Pour la première fois, les observations archéologiques (fonctions des pièces de bois, assemblages, traces d’outils, etc.) et les datations dendrochronologiques ont pu être conduites simultanément, fournissant des informations inédites tant sur le plan patrimonial que socio-environnemental. Ces nouvelles recherches ont permis de mieux saisir comment les différentes périodes d’abattage des bois, repérées dans les années 90, s’inscrivaient dans le rythme et l’organisation du chantier de construction. Une première charpente du chevet, mise en place vers 1185, a vu ses bois largement réutilisés lors d’une nouvelle campagne de travaux autour de 1230. De son côté, la charpente de la nef, édifiée vers 1214, a connu ses premières modifications à la fin du XIIIᵉ siècle, dès 1290 (Fig. 7). La comparaison des données archéologiques et dendrochronologiques ouvre de nouvelles pistes sur l’histoire de la construction de l’édifice, notamment concernant la datation des voûtes, que l’on pensait achevées à la fin du XIIᵉ siècle. On croyait jusqu’alors que les fermes principales du chevet étaient dépourvues d’entraits, mais neuf pièces ont désormais été formellement identifiées comme telles et datées des années 1185 (Hunot et al., 2024). Autre élément remarquable : huit pièces de bois, datées de différentes phases de la charpente, présentent des trous qui ne correspondent à aucun assemblage visible dans la structure de la charpente. Ces marques pourraient témoigner d’un usage antérieur, probablement lié à l’assemblage de radeaux pour le transport du bois par flottage. Or, la première mention historique d’une arrivée de bois d’œuvre par flottage jusqu’à l’île de la Cité remonte au moins à 1399 (Archives nationales Z1h 2, registre d’audience du Parloir aux bourgeois, f° 19). L’étude des bois de Notre-Dame permet donc de faire remonter ce mode de transport fluvial de plus de deux siècles comme cela a été démontré pour des monuments icaunais (Aumard, 2019).

Revenons sur quelques idées reçues
Au moins trois espèces de chênes (chêne sessile, Quercus petraea ; chêne pédonculé, Q. robur ; chêne pubescent, Q. pubescens) poussent dans la moitié nord de la France. À l’heure actuelle, nous ne savons pas laquelle ou lesquelles ont été exploitées pour construire les charpentes de Notre-Dame. Si l’anatomie quantitative peut fournir quelques pistes, les modèles statistiques restent encore peu précis, raison pour laquelle des tests ADN sont en cours. Les mesures dendrochronologiques ont permis d’estimer l’âge des arbres utilisés pour la charpente. Contrairement aux idées reçues et avancées sur les ondes, ces bois n’étaient ni de très jeunes arbres ni des spécimens pluricentenaires. Ceux employés autour de 1185 avaient en moyenne 157 ans, le plus âgé atteignant 247 ans. Quant aux bois utilisés entre 1214 et 1230, ils provenaient d’arbres d’environ cent ans. On a souvent affirmé que les arbres utilisés pour la charpente étaient particulièrement élancés, avec un tronc très haut par rapport à son diamètre. Pourtant, les mesures montrent que leurs diamètres avoisinaient 50 cm, pour un fût exploitable compris entre 7 et 15 mètres. Il s’agissait donc de chênes aux proportions tout à fait classiques, probablement choisis directement en forêt pour un équarrissage réduit au minimum. Il a également été avancé que les arbres employés pour la charpente provenaient de rejets de souche, c’est-à-dire de repousses issues d’un tronc coupé à la base, reconnaissables à leur croissance spécifique (Girardclos et al., 2018). Or, si certains bois de Notre-Dame montrent ce type de patron de croissance, cela ne prouve pas forcément cette exploitation par rejets de souche : le même motif peut être observé chez certaines espèces, comme le chêne pédonculé.
Affaire à suivre.
Et bien d’autres recherches …
Les recherches sur les bois de Notre-Dame ne se limitent pas à Notre-Dame. Elles ouvrent des perspectives par exemple pour la restauration d’édifices monumentaux avec l’utilisation de bois vert (non séché) équarri à la hache (et non à la scie motorisée) afin de conserver les propriétés mécaniques du bois, ou encore pour la calibration du radiocarbone, les bois de Notre-Dame pouvant servir de référence pour affiner les méthodes de datation. La charpente de Notre-Dame n’était pas qu’une structure de bois, c’est un livre d’histoires à ciel ouvert. Grâce à l’engagement des chercheurs, ses bois carbonisés livrent enfin leurs secrets. Et si ces découvertes nous aidaient à mieux comprendre notre passé… pour mieux construire l’avenir ?
Remerciements
Les auteurs de ce billet remercient chaleureusement tous les participants du GT Bois et Charpente et des différents projets qui ont permis de financer l’étude des bois médiévaux de la charpente de Notre-Dame de Paris : le MNHN avec le projet ATM « DENDROCHIMIE », la MITI du CNRS avec le projet DéfiISOTOP « CARBONARA », le projet 80PRIMES « RADAR », le projet Thèses Transverses « ESMERALDA », l’ANR avec le projet « CASIMODO » (projet ANR-20-CE03-0008 ) et la fondation ENGIE avec le projet « RADAR2 ».
Pour aller plus loin
Bibliographie
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Blondel F., Labbas V., Shindo L., Noûs C., 2020. La dendrochronologie : potentialités et nouveaux enjeux pour l’archéologie. In : C. Carpentier, R.-M. Arbogast & P. Kuchler (dir.), Bioarchéologie : minimums méthodologiques, référentiels communs et nouvelles approches : actes du 4e séminaire scientifique et technique de l’Inrap, 28-29 nov. 2019, Sélestat. <https://doi.org/10.34692/n7b7-y170>. <hal-03081687>.
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Dufraisse A., Dupouey J.-L., Durand A., Girardclos O., Hunot J.-Y., Thibault B., 2022. « La mémoire révélée des charpentes », dans Dillmann Philippe, Liévaux Pascal, Magnien Aline, Regert Martine (dir.), Notre-Dame de Paris, La science à l’œuvre, Paris, Le Cherche-Midi, 2022, p. 76-87.
Friedrich M., Remmele S., Kromer B., Hofmann J., Spurk M., Kaiser K.F., Orcel C., Kuppers M., 2004. The 12,460-year Hohenheim oak and pine tree-ring chronology from central Europe – A unique annual record for radiocarbon calibration and paleoenvironment reconstructions. Radiocarbon 46, 1111–1122. doi:10.1017/S003382220003304X
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Štulc-Imbert A., Poszwa A., Ponton S., Dupouey J.-L., Bouchez J., Bardin J., et al. 2023. Multi-elemental and Strontium-Neodymium Isotopic Signatures in Charred Wood: Potential for Wood Provenance Studies. Int. J. Wood Cult. 3, 464–511. doi: 10.1163/27723194-bja10019
Štulc-Imbert A., Poszwa A., Ponton S., Dupouey J.-L., Bouchez J., Beuret M., et al. 2024. Tracing the origin of wood at the regional scale with dendrochemical markers: elemental and strontium and neodymium isotopic composition. Science of The Total Environment 957, 177640. doi: 10.1016/j.scitotenv.2024.177640
Les auteurs
Alexa Dufraisse est directrice de recherche au sein du laboratoire Bioarchéologie, Interactions Sociétés Environnements (UMR 7209), spécialiste en dendro-anthracologie.
Karine Berthier est archiviste, membre de l’Institut National de Recherche Archéologique Préventive.
Olivier Girardclos est ingénieur de recherche au sein du laboratoire Chronoenvironnement (UMR 6249), spécialiste en dendroarchéologie.
Jean-Yves-Hunot est archéologue du bâti au sein du Conseil Départemental du Maine-et-Loire et chercheur associé du laboratoire CReAAH (UMR 6566).
OpenEdition vous propose de citer ce billet de la manière suivante :
Alexa Dufraisse, Karine Berthier, Olivier Girardclos, et Jean-Yves Hunot (1 novembre 2025). La « forêt » de Notre-Dame de Paris : quand le bois raconte l’histoire de la construction d’une cathédrale. Bioarchéologies. Consulté le 15 mars 2026 à l’adresse https://doi.org/10.58079/152rm

