« Bleu égyptien » : le premier pigment synthétique de l'histoire revient révéler les empreintes et éclairer les cellules

Dans l'une des salles du Musée égyptien du Caire, un visiteur s'arrête devant un sarcophage en bois peint ou un fragment de peinture murale antique, retenu par une tache de bleu toujours éclatante malgré les siècles. Il s'approche un peu, lit le petit cartel, puis passe à la pièce suivante. Il ignore sans doute que ce bleu ne provient ni d'une pierre précieuse ni d'une plante, mais qu'il a été fabriqué de toutes pièces dans des fours égyptiens, et que des scientifiques d'universités lointaines traquent aujourd'hui ses secrets au microscope.

Le matériau dont il est question, les scientifiques l'appellent « bleu égyptien » ; sa composition chimique est celle d'un silicate de calcium et de cuivre. L'Égyptien de l'Antiquité broyait du sable, de la chaux et du cuivre ou ses minerais, puis chauffait le mélange dans un four jusqu'à ce qu'il se transforme en une masse bleue, broyée à son tour pour devenir pigment. La littérature scientifique le décrit comme le premier pigment synthétique fabriqué par l'homme : la première couleur qui n'existait pas toute prête dans la nature, mais que des êtres humains ont inventée de leurs mains et de leur savoir.

Sur l'âge de ce pigment, les sources divergent légèrement : un communiqué de l'université de Géorgie, aux États-Unis, l'évalue à quelque cinq mille ans, tandis que l'université Curtin, en Australie, indique qu'il a été fabriqué pour la première fois avant 3200 av. J.-C. Quel que soit le chiffre exact, il est certain qu'il a au moins quatre mille ans et qu'il est resté en usage, selon le même communiqué australien, jusque vers le IVe siècle de notre ère, avant que sa recette ne s'efface des mémoires pour des siècles.

Il faut ici peser nos mots. L'Égyptien de l'Antiquité ne connaissait rien qui s'appelât « nano », et il ne visait pas ce que les scientifiques viennent de découvrir. Mais il fut, sans exagération, le premier ingénieur des matériaux de l'histoire : il savait qu'un mélange précis de matières premières précises donne une couleur précise dès lors que le feu atteint la bonne température, et il a su le reproduire avec constance pendant des siècles. Cela, en soi, est de la science, même si elle n'a jamais été écrite en équations.

L'histoire moderne commence en février 2013, lorsqu'une équipe de l'université de Géorgie dirigée par la chercheuse Tina Salguero publie une étude dans le Journal of the American Chemical Society. L'équipe constate que le silicate de calcium et de cuivre se décompose en feuillets nanométriques si fins que des milliers d'entre eux tiendraient côte à côte dans la largeur d'un seul cheveu humain, et que ces feuillets émettent un rayonnement proche infrarouge invisible à l'œil, du même type que celui qu'utilisent les télécommandes et les clés de voiture.

Le paradoxe qui a retenu l'attention des scientifiques, c'est qu'un matériau ayant résisté des millénaires sur les parois des tombes s'effrite facilement lorsqu'on l'agite dans de l'eau chaude, comme l'a rapporté la revue Scientific American. Les chercheurs sont même parvenus à imprimer ces feuillets avec des imprimantes à jet d'encre ordinaires, ce qui a ouvert la voie à l'idée d'une « encre nanométrique » d'apparence banale à l'œil nu, mais qui émet un signal infrarouge détectable avec l'appareil approprié.

Le matériau présente aussi un atout économique qui ne le cède en rien à son atout physique. La plupart des matériaux émettant dans l'infrarouge reposent sur les terres rares, des éléments coûteux et très inégalement répartis sur le globe. Le bleu égyptien, lui, se compose de calcium, de cuivre, de silicium et d'oxygène, c'est-à-dire d'éléments bon marché et abondants, ce en quoi les chercheurs ont vu un bénéfice économique et environnemental potentiel.

La première application à sortir du laboratoire pour entrer dans le monde concret est venue d'Australie. Le 24 mai 2016, l'université Curtin a annoncé une étude publiée dans la revue Dyes and Pigments, dans laquelle l'équipe du professeur Simon Lewis a utilisé une poudre finement broyée de bleu égyptien pour révéler des empreintes digitales latentes sur des surfaces à motifs ou réfléchissantes, là où les poudres classiques échouent d'ordinaire, y compris, d'après ce qui a été rapporté de l'étude, sur les billets de banque en polymère. Il suffit à l'enquêteur d'une source de lumière blanche bon marché et d'un appareil photo numérique ordinaire, légèrement modifié, pour capter ce que le pigment émet dans l'infrarouge.

Puis est venu le plus grand bond, en 2020, lorsqu'une équipe de l'université de Göttingen, en Allemagne, avec des partenaires de l'université de Californie à Riverside, a publié une étude dans Nature Communications. L'équipe a mesuré l'émission des feuillets nanométriques de bleu égyptien et l'a située autour de 910 nanomètres ; surtout, cette émission ne s'atténue pas avec la durée d'exposition à la lumière, contrairement aux colorants organiques habituels comme la rhodamine, qui pâlissent vite sous le laser. Concrètement, cela signifie qu'un chercheur peut observer un échantillon pendant des heures sans que son marqueur s'éteigne.

L'équipe a utilisé ces feuillets comme sondes fines dans des embryons de drosophile, la mouche du vinaigre, suivant le mouvement de chaque particule isolément dans l'espace entre les cellules pour en déduire les propriétés mécaniques du tissu ; elle a observé que les particules les plus proches des noyaux cellulaires se déplaçaient dans un rayon plus étroit, ce que les chercheurs ont interprété comme le signe d'un milieu plus dense autour des noyaux. Ils les ont également introduits dans des feuilles d'Arabidopsis, l'arabette des dames, en infiltrant la solution dans la feuille à l'aide d'une seringue sans aiguille, technique courante dans les laboratoires de biologie végétale, et les feuillets sont restés visibles grâce à leur signal caractéristique. Le tout a été enregistré avec des caméras au silicium ordinaires et peu coûteuses, et non avec les caméras refroidies à l'azote qu'exigent nombre de matériaux infrarouges.

Pourquoi est-ce important ? Parce que le proche infrarouge pénètre mieux les tissus vivants que la lumière visible, raison pour laquelle les chercheurs misent sur lui pour l'imagerie biomédicale, pour les encres de sécurité qui protègent les documents contre la falsification, et pour les dispositifs de communication optique. L'honnêteté oblige toutefois à préciser que tout ce qui précède reste, à la date où ces lignes sont écrites et à notre connaissance, du domaine de la recherche et des essais en laboratoire, et ne s'est pas encore traduit par un produit médical utilisé sur des patients.

Revenons à la question de la fierté, car c'est une fierté sous condition. La vérité exacte est qu'une propriété moderne a été découverte dans un matériau ancien, et non que les ancêtres auraient dissimulé à dessein un secret nanométrique dans les murs. Mais ce qui mérite vraiment la fierté, c'est que l'Égyptien de l'Antiquité a choisi les bonnes matières premières, maîtrisé son feu et répété sa recette des milliers de fois avec un résultat identique, laissant au monde un matériau si stable que les scientifiques du XXIe siècle y ont trouvé ce qu'ils ne trouvaient pas dans des matériaux conçus dans les laboratoires les plus modernes.

Et la question qui revient au lecteur : où en sont les laboratoires d'aujourd'hui face à cet héritage ? Les trois études sur lesquelles repose cet article sont sorties de Géorgie, de Perth et de Göttingen, en collaboration avec Riverside. Le tableau n'est pourtant pas vide en Égypte : des restaurateurs du laboratoire des bois du Centre de conservation du Grand Musée égyptien ont utilisé, dans une étude publiée en 2017, la luminescence infrarouge du bleu égyptien pour cartographier sa répartition sur un sarcophage en bois peint de la Basse Époque, y compris là où sa trace était infime ou mêlée à d'autres pigments, soit exactement l'usage de la propriété que le monde entier poursuit ; et des chercheurs du Centre national de recherche et du Centre national de recherche sur l'habitat et la construction ont synthétisé le pigment à l'échelle nanométrique en 2023 pour des revêtements décoratifs et anticorrosion. En revanche, pour l'imagerie du vivant ou la détection d'empreintes par feuillets nanométriques, nous n'avons trouvé, à la date où ces lignes sont écrites, aucune étude égyptienne publiée, ce qui peut tenir à une lacune dans ce qui nous est parvenu plutôt que dans ce qui existe. Les matières premières sont toujours là, sable, chaux et cuivre, et les étudiants en chimie et en physique de nos universités méritent qu'on leur dise qu'un matériau portant le nom de leur pays recèle un champ de recherche ouvert, dont les portes ne se sont pas encore refermées.

Et lorsque ce visiteur reviendra dans la même salle lors d'une prochaine visite et se tiendra devant la même tache de bleu, peut-être la verra-t-il d'un autre œil : non plus seulement comme une belle couleur, mais comme le message d'un chimiste anonyme qui composa la première couleur synthétique de l'histoire, un message qui parvient encore, dans une lumière que nous ne voyons pas, jusqu'à des laboratoires dont il n'imaginait pas l'existence.