Évaluation des propriétés physiques d’une colle protéinique par l’ajout d’un fluorochrome
Magali CADAS[1] et Lou HENSÉ[2]
L’étude et la pratique de la conservation-restauration du patrimoine impliquent de pouvoir identifier les matériaux apportés à une œuvre lors de sa restauration. La déontologie formulée dès 1963 par Cesare Brandi stipule en outre qu’une restauration doit être guidée par ’un impératif de lisibilité et de retraitabilité. C’est ainsi que des professionnels ont eu l’idée d’employer des pigments et des colorants afin de visualiser la localisation des matériaux de restauration au sein des œuvres restaurées[3].
Les fluorochromes font partie de ces marqueurs. Ces molécules ont la propriété de former des liaisons covalentes avec certaines terminaisons que l’on retrouve par exemple dans les adhésifs utilisés en restauration, comme les colles protéiniques. Cette caractéristique permet d’obtenir des traçages précis sans risquer que le colorant se diffuse au‑delà de l’adhésif[4]. Cependant, ce mode de fixation à l’adhésif pose question : une création de liaisons covalentes est un changement qui modifie significativement la molécule marquée, et donc possiblement impacter les propriétés physico-chimiques de l’adhésif constitué de cette molécule. Afin de déterminer si le marquage au fluorochrome d’une colle d’esturgeon induit des changements de ses propriétés physiques, nous avons testé sa résistance au cisaillement et sa viscosité.
Matériel et méthode
Sélection des matériaux et méthodologie de préparation des éprouvettes
Chaque fluorochrome se lie aux groupes spécifiques de certaines molécules. Ici, la colle d’esturgeon a été choisie pour son utilisation commune en conservation-restauration mais aussi parce que l’un des fluorochromes adaptés aux colles protéinique – l’isothiocyanate de fluorescéine (FITC) – est l’un des moins onéreux du marché et est relativement simple à mettre en œuvre en atelier[5].
Sept échantillons de colle ont été testés, tous à base d’esturgeon concentré à 5 % dans de l’eau du robinet tamponnée à pH 7,2 à l’hydroxyde de sodium (NaOH). Deux molécules fluorescentes ont été sélectionnées, auxquelles a été adjoint un témoin sans marqueur. La fluorescéine ayant été écartée du fait de sa trop forte capacité de coloration qui la rend inenvisageable pour des traitements de restauration, les deux molécules retenues sont :
- le pigment bleu hydro[6], déjà utilisé en restauration pour marquer des colles protéiniques[7];
- l’isothiocyanate de fluorescéine (FITC) (isomère 1 purifié à 95 %)[8].
Réalisation des éprouvettes
Le procédé de fabrication de la colle marquée a consisté à :
- peser 5 % de colle d’esturgeon sèche et la laisser gonfler dans un volume équivalent à 100 % d’eau tamponnée au NaOH 0,025 M (pH 7,2) ;
- après gonflement (24 heures), chauffer à 40 °C jusqu’à obtention d’une colle homogène[9].
Trois colles distinctes ont été fabriquées selon ce procédé pour 100 g de colle à 5 % :
- Solution 1: témoin (T) sans marqueur. Colle maintenue à 35 °C sur un agitateur magnétique chauffant pendant 15 minutes.
- Solution 2: pigment bleu hydro. 3 g de bleu hydro ajouté goutte à goutte à la solution de colle maintenue à 35 °C sur un agitateur magnétique chauffant pendant 15 minutes.
- B5 : 50 mL de colle additionné de 5 mg de pigment bleu hydro [Cbleu hydro = 0,1 %],
- B25 : 50 mL de colle additionné de 25 mg de pigment bleu hydro [Cbleu hydro = 0,5 %],
- B50 : 50 mL de colle additionné de 50 mg de pigment bleu hydro [Cbleu hydro = 1 %].

figure 1. Solution de FITC dissout à 10 % de masse dans du DMSO. © Magali Cadas, Lou Hensé.
- Solution 3: isocyanate de fluorescéine (FITC), isomère 1. Une solution à 10 % de FITC dans du DMSO [ 1] a été ajoutée goutte à goutte, à trois concentrations différentes, dans de la colle d’esturgeon maintenue 15 minutes à 35 °C sur un agitateur magnétique chauffant [fig. 2], donnant :
- FITC5 : 50 mL de colle additionné de 0,5 mL de solution de FITC à 10 % dans du DMSO [CFITC = 0,1 %],
- FITC25 : 50 mL de colle additionné de 2,5 mL de solution de FITC à 10 % dans du DMSO [CFITC = 0,5 %],
- FITC50 : 50 mL de colle additionné de 50 mL de solution de FITC à 10 % dans du DMSO [CFITC = 1 %].

figure 2. Fabrication de la colle F25 : ajout du FITC goutte à goutte sur un agitateur magnétique chauffant. © Magali Cadas, Lou Hensé.

figure 3. Trois colles marquées au FITC : F5, F25 et F50. © Magali Cadas, Lou Hensé.
Afin d’être conservées sous forme de films secs réutilisables en temps voulu, les colles ont été versées sur des films polyéthylène siliconés et mises à sécher, puis stockées dans un endroit sec et frais. Lors de la fabrication des éprouvettes, ces films ont été dilués à 5 % de masse dans de l’eau avant d’être chauffés à 35 °C pendant environ 5 minutes. La colle obtenue a ensuite été filtrée avec un filtre à café, et enfin formée en plaquettes grâce à un tire‑film et à des lames de verre de microscopie.
Mesures effectuées
Notre problématique portant sur les changements de propriétés physiques, nous avons choisi de mesurer la force de résistance au cisaillement et la viscosité de la colle.
Forces de résistance au cisaillement
Pour chaque colle, la résistance de chacune des dix éprouvettes sera mesurée par l’ajout progressif de poids jusqu’à la rupture du film de colle. La force nécessaire à la rupture sera calculé ainsi : P = m * g (où le poids P est mesuré en newtons [N] ; où m, la masse nécessaire à la rupture est mesurée en kilogrammes [kg] ; et où g, la constante de gravitation terrestre, mesurée en N/kg, vaut 9,81).
La résistance du film est donnée par la formule : Résistance = P/S (où la Résistance est mesurée en pascals [Pa] ; où le poids P est mesuré en newtons [N] ; et où la surface S est mesurée en mètres carrés [m2]).
Le joint de colle a été créé entre deux plaques de verre[10] sur une surface de 2 cm2 [fig. 4, fig. 5]. Le verre a été choisi pour son inertie chimique avec les matériaux étudiés. Le film de colle a été tiré à une épaisseur de 0,15 mm à l’aide d’un tire‑film, avant d’être laissé à sécher 15 jours. Pour certaines éprouvettes (F5, F25, F50 et B5, B25 et B50), un passage allant de 10 à 24 heures à l’étuve (40 °C) a été nécessaire afin de finaliser (FITC) ou d’accélérer (B) le séchage. Les plaquettes de FITC sont celles qui ont eu le plus de difficultés à sécher.

figure 4. Photographie en lumière blanche de cinq éprouvettes F5. © Magali Cadas, Lou Hensé.

figure 5. Photographie en lumière blanche de cinq éprouvettes B50. © Magali Cadas, Lou Hensé.
Une fois sèches, les éprouvettes ont été positionnées verticalement sur la station de traction [fig. 6]. Des poids ont été progressivement ajoutés sur la plaquette du bas jusqu’à la rupture du joint. La masse a été notée pour calculer la force nécessaire à la rupture. Un minimum de dix éprouvettes a été mesuré pour chaque colle.

figure 6. Schéma de l’installation mise en œuvre lors des tests de résistance au cisaillement. © Magali Cadas, Lou Hensé.
Viscosité cinématique
Plusieurs méthodes ont été testées pour mesurer la viscosité. Le viscosimètre à bille s’est révélé imprécis. Le viscosimètre d’Ostwald (viscosimètre capillaire) lui a été préféré. Ce dernier se base sur la mesure du temps que met le liquide à passer dans un capillaire. Sa formule est : η = k * t (où la viscosité cinématique η est mesurée en millimètres carrés par seconde [mm2 s−1] ; où k, la constante du viscosimètre, est ici de 0,004943 mm2/s2 ; où le temps t est mesuré en secondes [s]).
Pour pallier à la fluctuation des résultats induite par les variations de pression et de température, nos mesures ont toutes été effectuées en moins d’une heure et dans une pièce à température régulée. Une seule mesure par colle a été faite : donc sept au total.
Résultats
Les résultats obtenus ont été collectés sur Excel et traités sur le logiciel R Studio.
Résistance au cisaillement
On observe que lors des tests de cisaillement, les éprouvettes contenant du FITC sont les moins résistantes, et ce quelle que soit la concentration du fluorochrome.

figure 7. Graphique des mesures de la résistance au cisaillement des éprouvettes.
Viscosité
Les mesures du viscosimètre suggèrent que la viscosité des colles augmente légèrement avec l’ajout d’un marqueur, passant de 1,4 à 3,16 mm2 s-1. Les colles ayant la plus petite concentration de marqueur présentent la plus grande viscosité, en particulier pour le pigment bleu hydro dont la viscosité est doublée par rapport au témoin. Augmenter la concentration de marqueur diminue la viscosité de la colle, avec un minimum qui semble pouvoir aller en‑deçà de celle du témoin (mesure du FITC50). Ces variations de viscosité restent cependant modestes.

figure 8. Graphique des mesures de viscosité des colles.
Interprétation des résultats
Les tests mécaniques tendent à indiquer que la présence de la FITC diminue la résistance au cisaillement. Les tests statistiques montrent une différence significative des épreuves FITC par rapport aux B et au témoin. Cette analyse corrobore les sensations de fragilité ressenties lors de la mise en œuvre des tests de rupture des éprouvettes au FITC. Le bleu hydro ne semble pas ou peu affaiblir la résistance du film de colle. Sa présence semble au contraire renforcer le film de colle B25. Un test statistique appelé « test T de Welch » a été effectué afin de déterminer s’il existe une différence significative entre les données B5, B25 et B50 et la colle témoin. Ce test a été préféré au test de Student couramment employé car il est adapté à un échantillon hétérogène en nombre de valeurs et en valeurs. Le test de Student est en effet plus restrictif et nécessite que les groupes de données comparées aient la même variance. D’après les résultats, aucune différence statistique n’existe entre les colles avec ajout de pigment bleu hydro et la colle témoin.
Les variations de viscosité sont différentes des tendances attendues. Les colles ayant les concentrations minimales en marqueur sont les plus visqueuses, et cette viscosité diminue lorsque la concentration en marqueur augmente. Nous pouvons émettre l’hypothèse que l’encombrement stérique est maximal à une dose x de marqueur dont nous sommes proches dans les colles B5 et F5, et que l’ajout de marqueur ne fait que créer de l’espace entre les molécules de collagène, ce qui la fluidifie jusqu’à s’approcher de la valeur témoin. Des mesures à des concentrations plus variées pourraient éprouver cette hypothèse. De plus, d’autres mécanismes réactionnels inter- et intramoléculaire ont pu avoir lieu dans les solutions mesurées, causant cette diminution de la viscosité – ou encore provenir d’une erreur instrumentale. Enfin, il convient de rappeler que les écarts de valeurs mesurées restent modestes.
Discussion
Des critiques peuvent être émises sur la méthodologie de fabrication des éprouvettes. Premièrement, la littérature relative au marquage des colles protéiniques aux fluorochromes stipule qu’une dialyse de la colle est nécessaire pour retirer les molécules résiduelles de FITC et de DMSO[11] afin de la purifier au maximum. Cette étape n’a pu être insérée dans notre protocole, ce qui rapproche ce dernier d’une pratique d’atelier et l’éloigne d’une pratique de laboratoire dans laquelle le FITC est habituellement utilisé.
L’usage de DMSO nécessaire à la FITC pose aussi la question de son impact sur les films de colle obtenus. Même si le DMSO s’est évaporé lors du séchage des films de colle, il ne peut être exclu que la colle d’esturgeon a pu être altérée par ce solvant.
L’usage du tire‑film pour créer une surface de collage homogène est discutable : la colle étant extrêmement fluide, elle se comporte comme un liquide plus qu’une pâte, ce qui complexifie son étalage. De plus, la mise en œuvre entre deux plaques de verre cause sans doute des débordements, d’où la difficulté à estimer la quantité de colle réellement en jeu sur chaque éprouvette.
L’utilisation de l’étuve pour le séchage (FITC5, FITC25 et FITC50 et B5, B25 et B50) peut aussi être questionnée – bien qu’en théorie il n’y avait pas de risque d’affaiblir la colle puisque la température de dégradation du collagène est d’environ 68 °C[12] et que l’étuve a été maintenue à 45 °C ; la température de dégradation des fluorochromes étant supérieure à 100 °C, elle n’a pas été problématique non plus.
De par sa toxicité, son prix, la difficulté de sa conservation et de sa mise en œuvre, sa couleur orange vif, sa difficulté à sécher et son faible rendu en fluorescence découragent l’utilisation du FITC,.

figure 9. Photographie en UV Vis de cinq éprouvettes F5. © Magali Cadas, Lou Hensé.

figure 10. Photographie en UV Vis de cinq éprouvettes B50. © Magali Cadas, Lou Hensé.
Conclusion
En conclusion, l’ajout du FITC dans une colle protéinique semble provoquer des modifications structurelles dans le polymère de collagène, ce qui cause une plus grande fragilité lors de l’application de forces de cisaillement par rapport à une colle simple ou à une colle marquée avec un pigment fluorescent. En plus de cela, les défauts susnommés soulignent les nombreux inconvénients du FITC en tant que marqueur en conservation-restauration. Il n’en demeure pas moins approprié pour une pratique de laboratoire – qui est sa fonction première. Au regard de nos mesures, il reste important de souligner que la viscosité de la colle marquée est plus élevée que celle d’une colle non marquée, ce qui influe sur sa rhéologie et donc sur sa pénétration au sein de l’échantillon analysé.
L’utilisation d’un pigment fluorescent pour marquer un adhésif de restauration semble donc préférable à celle d’un fluorochrome, que ce soit pour des raisons de praticité, de séchage, de solidité et de coût. Cependant, le caractère hétérogène des pigments en solution nous décourage d’utiliser ce marqueur en microscopie, où il ne pourrait aller aux mêmes endroits que l’adhésif marqué.
Remerciements
Nous remercions chaleureusement pour leur accompagnement toute l’équipe du laboratoire de l’INP : Sandie Le Conte, Elsa Perruchini et Chloé Ranchoux. Merci à Chloé Bernard pour l’utilisation du laboratoire photo. Merci à Serge Cohen pour son aide lors des analyses statistiques. Merci à Adeline Delauve pour ses conseils sur la mise en œuvre de nos tests de cisaillement.
Annexe. Résultats du test T de Welch effectué sur le logiciel R Studio
Le T test de Welch permet de comparer les moyennes de deux groupes de données ayant une variance différente. En fonction du résultat du test (p), on peut déterminer si la différence entre les moyennes des deux groupes est significative ou probablement due à une variation aléatoire. Ainsi : « Un seuil de signification courant est p < 0.05, ce qui signifie qu’il y a moins de 5 % de chances que la différence observée soit due à une variation aléatoire. Si la valeur p est égale ou inférieure à ce seuil, les chercheurs [concluent] qu’il existe une différence significative entre les moyennes des groupes[13]. »

annexe 1. a. Résultats du T test de Welch entre les données du groupe B5 et du groupe Témoin ; b. résultats du T test de Welch entre les données du groupe B25 et du groupe Témoin ; c. résultats du T test de Welch entre les données du groupe B50 et du groupe Témoin.
Les lettres d, e, f et g correspondent aux groupes de données comparés entre eux ; t représente la statistique du test ; df représente les degrés de liberté.
NOTA : la différence de moyenne pour ces populations testées n’est pas statistiquement significative au niveau d’alpha = 0,05.
[1] Élève restauratrice, spécialité arts graphiques et livre, promotion 2022-2027, département des Restaurateurs de l’Institut national du patrimoine.
[2] Élève restauratrice, spécialité peinture, promotion 2022-2027, département des Restaurateurs de l’Institut national du patrimoine.
[3] Manon D’HAENENS, « La Pénétration des adhésifs de doublage. Méthode d’évaluation et recherche des facteurs d’influence », CeROArt, hors série EGG, n° 3, « Parcours », 2013 [en ligne], https://journals.openedition.org/ceroart/3082 [lien valide en octobre 2025].
[4] Spencer Craig BROWN & Christel POUJOL, « Mieux comprendre les fluorochromes pour la microscopie », in Spencer Craig BROWN et al. (dir.), « Atelier de microscopie confocale », livret de formation proposée par l’Institut des sciences du végétal (CNRS UPR 2355), 2013, p. 53‑73.
[5] D’autres fluorochromes ont été évoqués lors des pré-tests, comme la Rhodamine B et la fluorescéine, mentionnés dans le mémoire de fin d’étude d’Audrey Bourriot : Audrey BOURRIOT, « “Del modo di colorire in tela.” Étude et conservation-restauration de deux fragments de peinture sur toile italienne de la fin du XVe siècle ou du début du XVIe siècle (Paris, musée Jacquemart-André). Étude d’une méthode d’amincissement du vernis au moyen d’une émulsion stéarique », mémoire de fin d’études de conservation-restauration soutenu à l’Institut national du patrimoine (Paris, 2002), p. 105.
[6] Pigment fluo soluble et invisible bleu hydro (fournisseur : Phosphorescent.fr ; réf. : GLSBSW bleu).
[7] Tatiana MAJ, « “L’alliance inattendue.” Étude et conservation-restauration d’une étagère murale et d’un fauteuil d’un ensemble de salon de Carlo Bugatti (1888, Le Havre, musée d’art moderne André-Malraux). Étude et comparaison de la résistance mécanique de collages à l’aide de colles protéiniques pures et en mélange », mémoire de fin d’études de conservation-restauration soutenu à l’Institut national du patrimoine (Paris, 2023).
[8] Voir la fiche technique du produit : Isothiocyanate de fluorescéine (fournisseur : Fischer Scientific ; réf. : 11337346).
[9] Méthode tirée de Karolina SOPPA, « Die Klebung von Malschicht und textilem Bildträger. Untersuchung des Eindringverhaltens von Gelatinen sowie Störleim und Methylcellulose bei der Klebung von loser Malschicht auf isolierter und unisolierter Leinwand mittels vorhergehender Fluoreszenzmarkierung – Terminologie, Grundlagenanalyse und Optimierungsansätze », thèse de doctorat soutenue à la Staatliche Akademie der Bildenden Künste (Stuttgart, 2018).
[10] Lames porte objets (26 × 76 mm) à bords bruts (fabricant : RS France ; fournisseur : Legallais Labo ; réf. : BPB016).
[11] Karolina SOPPA, « Die Klebung von Malschicht und textilem Bildträger… ».
[12] Shi SHIH‑CHEN & Chang TING‑WEI, « FTIR and Raman study of the structural properties and tribological characteristics of collagen », Optical and Quantum Electronics, vol. 50, art. 438, 2018.
[13] Extrait de l’explication vulgarisée de l’interprétation des résultats du test T de Welch donnée sur le site internet Learn Statistics : https://fr.statisticseasily.com/glossaire/qu%27est-ce-que-le-test-de-Welchs/ [lien valide en octobre 2025].
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OpenEdition vous propose de citer ce billet de la manière suivante :
INP (3 décembre 2025). Évaluation des propriétés physiques d’une colle protéinique par l’ajout d’un fluorochrome. Variations patrimoniales. Le carnet de l’INP. Consulté le 21 avril 2026 à l’adresse https://doi.org/10.58079/159zf
