Ivory is a highly prized material in many cultures since it can be carved into intricate designs and have a highly polished surface. Due to its popularity, the animals from which ivory can be sourced are under threat of extinction. Identification of ivory species is not only important for CITES compliance, it can also provide information about the context in which a work was created. Here, we have developed a minimally invasive workflow to remove minimal amounts of material from precious objects and, using high-resolution mass spectrometry–based proteomics, identified the taxonomy of ivory and bone objects from The Metropolitan Museum of Art collection dating from as early as 4000 B.C. We built a proteomic database of underrepresented species based on exemplars from the American Museum of Natural History, and proposed alternative data analysis workflows for samples containing inconsistently preserved organic material. This application demonstrates extensive ivory species identification using proteomics to unlock sequence uncertainties, e.g., Leu/Ile discrimination.

An ultraportable hyperspectral camera operating in the Vis–NIR range (400–1000 nm) was used in this study for the non-invasive analysis of a selection of Italian maiolica wares and sherds from the Museo Nazionale del Bargello in Florence, Italy. The studied objects included authentic archaeological sherds, nineteenth-century forgeries, and ceramics of uncertain origin. The primary aim of this study was to evaluate the efficacy of hyperspectral imaging (HSI) spectroscopy combined with multivariate analysis for examining highly refractive and three-dimensional glazed ceramic artefacts within the constraints of a museum environment, including imperfect lighting conditions. Two data processing pipelines were tested: one based on principal component analysis (PCA) with score plots and the other on spectral angle mapper (SAM) classification obtained through the ENVI Spectral Hourglass Wizard (ENVI-SHW). The analyses enabled the discrimination between original parts and/or restored parts and additions. Among others, a complex assemblage of original sherds, restored parts, and non-ceramic parts was observed in a Renaissance pastiche vase. Furthermore, the method enabled the identification of the various chromophores providing clues on the artistic colour palette. In particular, the identification of chromium in the blue and green glazes of two objects of uncertain chronology suggested that they were not made before the nineteenth century. The acquisition of a larger and more detailed database of HSI data on maiolica glazes is strongly encouraged to improve the applicability of this method in authenticity, art-historical and archaeological studies.

Spectroscopic techniques were carried out to identify the dyes used on the famous mediaeval Lady and the Unicorn tapestries kept in the Cluny Museum. Among the six tapestries, La Vue shows a colour variation between the front, which appears blue, and the back, which appears violet, on the Lady’s skirt. In the Middle Ages, it was common for the violet colour to be made with a blue dye bath (woad or indigo) followed by a red bath, which could be madder, cochineal, kermes, or orchil. Since orchil is known to be very unstable to light, its potential use in the original recipe was investigated and a study on this dye was performed. Contactless analyses (hyperspectral imaging in the visible-near-infrared range and UV fluorescence spectroscopy) were carried out on both the tapestry and mock-ups prepared following various mediaeval recipes. The investigation allowed for the identification of woad and orchil on the back of the tapestry, which was preserved from exposure to light. In addition, an ageing study elucidated colour degradation, revealing not only the different responses to light of different dyes but also the effect of specific dye preparations on light resistance. The experiments showed that the longer the maceration, the higher the light resistance of the dye. Furthermore, the red orchil colour fades faster than the woad.

This study investigates the application of terahertz frequency-modulated continuous-wave (FMCW) imaging for the non-destructive inspection of a historical enamel plate, using both reflection and transmission modes. A 300 GHz FMCW radar system was employed to capture high-resolution images of the plate’s internal and surface structures. Through optimized data acquisition and processing, the system successfully revealed subsurface features such as fractures, as well as surface-level textural variations linked to the decorative glazes. Although pigment differentiation remains a challenge, contrast variations observed in THz images suggest correlations with material composition. The results highlight the potential of FMCW terahertz imaging as a compact, rapid, and non-contact diagnostic tool for cultural heritage analysis. Its practicality and adaptability make it particularly suitable for in situ inspections in museums or restoration contexts.

Vestiges de tombeaux souvent anonymes et perdus ou disparus, les gisants se caractérisent par la représentation sculptée d’un personnage défunt sur le couvercle de sa tombe.

Nouveaux développements en spectrométrie de masse de haute résolution pour l’analyse protéomique appliquée au patrimoine culturel : étude des protéines intactes, de leurs réticulations et leurs intéractions dans les oeuvres d’art et les objets de musées: Les protéines présentes dans les objets du patrimoine culturel constituent une source d’information essentielle. Leur détection et leur caractérisation peuvent fournir une compréhension précise de la technique et des formulations de l’artiste. Un aperçu plus approfondi de l'état de conservation et de l'histoire de l'œuvre d'art peut également être obtenu grâce à l'étude au niveau moléculaire des mécanismes de dégradation induits par le vieillissement naturel, les facteurs environnementaux ou soit par des traitements de conservation / restauration inappropriés. En premier lieu, le doctorat était dédié au développement de stratégies protéomiques bottom-up et top-down utilisant la spectrométrie de masse pour l'étude des protéines à l'état de traces à partir d'objets historiques et artistiques. Les potentialités d'une combinaison de ces deux approches complémentaires ont été mises en évidence dans l'étude des œuvres de Thomas Gainsborough, où la présence de fixateurs à base de lait a été révélée avec des échantillons prélevés avec des techniques minimalement invasives. Les informations obtenues par l'analyse peptidique, telles que l'origine biologique des protéines détectées et leurs modifications, ont été enrichies par une analyse top-down avec la détection de protéoformes hautement modifiées caractérisées par des motifs de clivage multiples. Ensuite, le projet visait à mieux comprendre les modifications structurales et conformationnelles des protéines dans une œuvre d’art. Une stratégie d'analyse bottom-up visant à étudier les réseaux protéiques a été mise au point, intégrant en particulier la localisation et la caractérisation de paires peptidiques réticulées. La méthodologie a été initialement testée sur des peintures modèles (formulées avec du lysozyme mélangé à un pigment blanc de plomb) traitées avec des agents oxydants ou vieillies naturellement. L’étude de différents produits réticulés du lysozyme a conduit à définir des modèles moléculaires caractéristiques du stress oxydants. Ceux-ci ont ensuite été détectées dans des échantillons plus complexes de peintures tempera historiques. L'examen des réticulations protéiques a également permis d’obtenir de nouvelles informations sur la composition biologique et la conservation d'un manuscrit Copte ayant été soumis à un ancien traitement de restauration invasif. La détection importante de méthylation des lysines et des marqueurs de fragmentations caractéristiques des réticulations à base de formaldéhyde, a fourni la première preuve analytique d'un traitement potentiel de consolidation du parchemin à base de gélatine-formol utilisé par la bibliothèque du Vatican pendant la restauration. L'approche développée a également offert une identification plus précise des protéines en détectant les peptides non identifiés par la stratégie classique car modifiés chimiquement ou structurellement inaccessibles. Enfin, l'action de certains pigments inorganiques courants sur les changements moléculaires et structuraux des protéines a également été étudiée. En particulier, le rôle de ces composés inorganiques dans les changements de conformation des protéines a été examiné pour la première fois par des études d'échange hydrogène / deutérium (HDX) par spectrométrie de masse (approche de protéine intacte). La diminution de l'échange de deutérium observée pour certains mélanges suggère l'interposition du pigment dans l'accessibilité aux solvants protéiques, ou / et la modification de la conformation moléculaire.