Comment une forme traverse le temps en changeant sans cesse de matière

Une coquille peut disparaître ; sa forme, elle, continue parfois de voyager pendant des millions d’années en changeant plusieurs fois de matière. Elle passe successivement du vivant à la pierre, du vide au plâtre, de la terre cuite à la résine, jusqu’au fichier numérique. 

Toute l’histoire de la fossilisation est celle d’une forme qui change de matière sans jamais cesser d’être elle-même.

                      Sommaire

** La nature crée la forme.

** La nature transmet la forme.

** L'homme reproduit la forme.

** L'homme numérise la forme avant de la recréer.

Dans cet article nous allons utiliser plusieurs termes :

• Coquille : la coquille minérale produite par un mollusque vivant. Elle constitue l’original biologique.
• Moule externe : l’empreinte laissée par la surface externe de la coquille.
• Moule interne : le remplissage lithifié de l’intérieur de la coquille.
• Moulage : la reproduction de l’original obtenue à partir d’un moule naturel ou artificiel.

Les illustrations qui suivent représentent différentes coquilles. Elles n’appartiennent pas au même individu ni à la même espèce ; chacune illustre une étape de la transmission de la forme.

1- La nature crée la forme

1-1 Le mollusque vivant 

Le mollusque vivant est constitué d’un corps formé de matière organique (les parties molles) et d’une coquille minérale.

Parmi les grandes étapes de la compréhension de la croissance des coquilles, René-Antoine Ferchault de Réaumur constitue un jalon important : il ne se contente plus de descriptions et de dessins, mais cherche à comprendre comment les coquilles se construisent. Dans sa communication à l’Académie des Sciences « De la formation et l’accroissement des coquilles » (1709), il montre que la croissance ne se fait pas par gonflement de toute la coquille, mais, selon son expression, par ‘apposition‘ de matière au bord de l’ouverture.

Dans son mémoire «  On the Geometrical Forms of Turbinated and Discoid Shells » (1838) Henri Moseley montre que la forme d’une coquille résulte d’une loi géométrique de croissance : 

« La surface de toute coquille turbinée ou discoïdale peut être imaginée comme étant générée par la révolution autour d’un axe fixe … d’une figure géométrique, qui, restant toujours géométriquement similaire à elle-même, augmente continuellement ses dimensions ».

Autrement dit : une coquille est engendrée par une figure géométrique qui reste toujours semblable à elle-même tandis que seules ses dimensions changent.

De la protoconque à la coquille adulte, la forme demeure géométriquement semblable tandis que ses dimensions augmentent.

Cette permanence géométrique annonce déjà le fil conducteur des pages qui suivent : la matière pourra changer, disparaître ou être remplacée, mais la forme continuera à se transmettre.

Thatcheria mirabilis

Une coquille de mollusque est généralement composée de trois couches de compositions différentes :

• Périostracum : ( n.m. (du grec [peri ] = autour de ; et [ostrakon] = coquille). cette couche externe; semblable à l’épiderme, est constituée d’une substance organique appellée conchyoline, secrétée par le bord du manteau. Le périostracum supporte l’ornementation des coquilles, comme les motifs géométriques colorés. Il est rarement conservé sous forme fossile.
• Ostracum : Il s’agit de la partie calcaire de la coquille située sous le périostracum. Cette couche est principalement composée de prismes calcitiques.
• Hypostracum : C’est la couche interne de la coquille des mollusques qui se trouve sous l’ostracum et le périostracum. Elle est principalement formée de cristaux d’aragonite (CaCO3) disposés perpendiculairement à la surface. Cette couche, associée à la conchyoline, forme la couche de porcelaine et/ou de nacre irisée sur laquelle les muscles s’insèrent.

Cette coquille constitue la forme initiale à partir de laquelle dériveront, au cours de la fossilisation ou par le moulage, toutes les autres formes que nous allons rencontrer. 

1-2 La madeleine de Proust

« Elle fit apporter un de ces petits gâteaux courts et dodus, appelés " petites madeleines ", qui semblent avoir été moulés dans la coquille Saint-Jacques d'un pèlerin ». Marcel Proust, À la recherche du temps perdu.

La madeleine est le moule interne de la coquille Saint-Jacques et en conserve sa forme et son empreinte.

Chez Proust, cette forme devient le révélateur de la mémoire. La coquille n’est plus là, mais sa géométrie demeure.

La forme est conservée, elle devient mémoire ; la matière devient pâte.

De même, en paléontologie, le moule interne restitue la forme d’une coquille disparue.

Dans les deux cas, la forme survit à la matière originelle : chez Proust, elle est objet de mémoire ; chez le paléontologue, elle permet de reconnaître un organisme disparu depuis des millions d’années.

2- La nature transmet la forme

2-1 – Les moules internes et externes en paléontologie

2-1-1  Les moules internes

Le mollusque (bivalve, gastéropode ou ammonite) meurt et tombe sur le fond marin. La matière organique (les parties molles) se décompose rapidement sous l’action des agents biologique. La coquille vide est alors rapidement remplie par des sédiments fins comme de la vase, de la boue argileuse ou du sable.

La coquille minérale, constituée de calcite et/ou d’aragonite, peut en revanche se dissoudre ultérieurement ou se conserver et se fossiliser. C’est le cas de nombreux gisements tertiaires, comme celui de Grignon, où les fossiles sont retrouvés sous la forme de véritables coquilles.

Pour de nombreux mollusques des Mésozoïque et Paléozoïque, le processus est différent. Le sédiment pénètre à l’intérieur de la coquille, occupe progressivement le volume laissé vacant par la disparition des parties molles, puis s’y consolide avant que la coquille elle-même ne se dissolve. Il est convexe (en relief), généralement lisse, et montre par exemple la costulation et les lignes de suture des ammonites. Il en restitue fidèlement la géométrie intérieure et constitue ce que les paléontologues appellent un moule interne. Selon les conditions de fossilisation, ce moule interne peut être un calcaire micritique ou sparitique, de la silice (calcédoine, quartz), de la barytine, de la calcite cristallisée, etc.

La forme survit à la coquille, elle est conservée ; la matière devient pierre.

Le moule interne est la mémoire minérale d'une coquille disparue.

On pourra lire l’article « Coquille » rédigée par JB Lamarck in « Le Nouveau Dictionnaire d’Histoire Naturelle » Tome VII p 556, 1817

2-1-2 Les moules externes

Dans certaines conditions, une coquille demeurée vide après son enfouissement peut se dissoudre longtemps après la consolidation du sédiment encaissant : des eaux souterraines acides circulent à travers la roche encaissante et dissolvent chimiquement le carbonate de calcium (aragonite ou calcite) qui composait la coquille d’origine. Elle laisse alors dans la roche une cavité reproduisant fidèlement sa forme extérieure et son ornementation ((stries de croissance, côtes, piquants). Cette empreinte constitue un moule externe, véritable « fossile fantôme » dont la présence n’est révélée qu’en injectant, sous vide, du plâtre, de la cire ou une résine synthétique dans la cavité avant de dissoudre la roche encaissante. On obtient ainsi un moulage positif reproduisant avec une extrême fidélité le volume et les reliefs de la coquille disparue. ( Jean-Claude Gall – SGF).

Le moule externe est effectivement une forme sans matière, une absence qui garde pourtant une information. La forme subsiste même dans le vide.

 La forme est conservée ; la matière devient le vide

3- L’homme reproduit la forme

3-1 Les moulages artistiques de Bernard Palissy

3-1-1 Plats à décor de rustiques figulines

Le décor moulé sur nature pratiqué, de longue date, par les orfèvres a été introduit dans la céramique par Bernard Palissy dans un souci d’imitation fidèle de la nature.

A gauche, deux moules et un tirage de grenouille. A droite, un moule de coquillages, pétoncles…  (Du modèle au tirage : le moulage dans l’œuvre de Bernard Palissy – Aurélie Gerbier).

Fig. 10. a. Détail de strombe géant (Strombus gigas) sur un débris en plâtre de l’atelier de Bernard Palissy dans le jardin des Tuileries – Écouen, musée national de la Renaissance © Château d’Écouen)/René-Gabriel Ojéda ; b. Un spécimen juvénile de cette espèce. © J.-C. Plaziat.

Exemple :

Bassin rustique, entre 1556 et 1590, terre cuite émaillée, le Louvre, Paris. Bernard Palissy reprend l’usage du moulage d’après nature pour des coquillages actuels, des escargots, lézards, tortues, poissons, grenouilles… 

Aiguière et détail de l’aiguière montrant la superposition de pétoncles et les espèces atlantiques actuelles caractéristiques des pièces à décor rustique de Bernard Palissy.

3-1-2 Le décor des grottes

Abandonnant la production de vaisselle, Palissy se consacre, à partir des années 1560,  à la réalisation de décor de « terre cuicte & esmaillée » pour orner l’intérieur de grottes artificielles et de fontaines, ornements à la mode des jardins de l’aristocratie. Catherine de Médicis commanda en 1565 à Bernard Palissy une grotte pour le Palais des Tuileries.

Il applique à plus grande échelle les mêmes techniques de moulage que celles utilisées pour la réalisation de sa vaisselle. Pour la commande de Catherine de Médicis, Palissy fabriqua « des grands moules » retrouvés dans son ancien atelier du jardin des tuileries.

A gauche, moule d’un buste d’homme avec empreintes de coquillages. A droite, prise de vue en lumière rasante donnant l’effet en positif du moule. (« Les grands moules en plâtre du fonds Palissy conservés au musée national de la Renaissance, Écouen ». Anne Courcelle et Véronique Picur)

 La forme, recréée par la main de l’homme, est conservée ; la matière devient de la terre cuite.

3-2 Les moulages artistiques post-Palissy

a : Eotympanotonus turris – funatus (potamides du Cuisien), b : Clavilithes parisiensis subscalaris (C), c : Clavilithes parisiensis (Lut.), d : Crommium cf. intermedia (C), e : Athleta depressa (C), f : Haustator solanderi (= Turritella edita) (C), g : Athleta spinosus (L), h : Ancilla buccinoides (Cuiso-Lut), i : Fimbria lamellosa (C-L), j : Chama punctata (= C. calcarata) (L), k : Venericor planicosta (petite forme cuisienne). Échelles graphiques : 1 cm.

© J.-C. Plaziat. Bernard Palissy : nouveaux regards sur la céramique française aux XVIe et XVIIe siècles

La forme, recréée par la main de l’homme, est conservée ; la matière devient terre cuite.

3-3 Les moulages scientifiques 

La forme est conservée ; la matière devient le plâtre ou la résine

4- L’homme numérise la forme avant de la recréer

4-1 Modélisation mathématique en 2D, 3D

Grâce aux avancées réalisées dans le domaine de la modélisation mathématique, notamment aux travaux de Henry Moseley, D’Arcy Thompson (voir la spirale chez les mollusques) Alan Turing et Hans Meinhardt, il est désormais possible de modéliser sur ordinateur, en deux ou trois dimensions, la géométrie et les motifs d’ornementation de nombreuses coquilles de mollusques.

Ces modèles reposent sur des équations mathématiques complexes qui prennent en compte la forme générale de la coquille, les paramètres de la courbe génératrice propres à chaque espèce (notamment différents angles caractéristiques et la vitesse de croissance) ainsi que les mécanismes chimiques susceptibles d’être à l’origine de son ornementation.

Bien que les mécanismes chimiques intervenant dans la pigmentation des coquilles ne soient pas encore entièrement compris, certaines formes et certains motifs obtenus grâce à ces modélisations mathématiques sont de ceux observés dans la nature. Ces résultats apportent des arguments en faveur des modèles proposés par Henry Moseley, D’Arcy Thompson, Alan Turing et Hans Meinhardt ouvrant ainsi de nouvelles perspectives dans le domaine de la biologie évolutive.

4-1-1 Modélisation sur ordinateur en 2D 

A gauche photo Amoria ellioti – A droite modèle 2D © Hans Meinhardt « The algorythmic beauty of sea shells », éd. Springer 2003

4-1-2 Modélisation sur ordinateur en 3D 

Thatcheria mirabilis. Modèle 3D © Hans Meinhardt « The algorythmic beauty of sea shells », éd. Springer 2003

https://clubgeologiqueidf.fr/les-travaux-des-equipiers/les-travaux-de-jacques/lornementation-des-coquilles/

La forme n’est plus portée par une matière. Elle devient information.

Contrairement à un moulage en plâtre ou à une reproduction de Palissy, le modèle numérique ne reproduit pas seulement une coquille particulière. Il peut être agrandi, réduit, découpé, coloré, rendu transparent sans jamais perdre sa géométrie. La forme acquiert une indépendance qu’elle n’avait jamais eue auparavant.

Cette information peut ensuite reprendre corps dans du plâtre, de la résine, du métal, de la céramique ou tout autre matériau.

La forme est conservée ; la matière devient information numérique.

4-2 Reproduction en 3D

Les progrès technologiques et l’apparition de nouveaux outils, notamment les imprimantes 3D, permettent aujourd’hui de créer des reproductions tridimensionnelles fidèles des coquilles de mollusques, en restituant leur géométrie et selon les procédés employés leur motif coloré. 

Les travaux de Francesco de Comité, maître de conférences à l’Université de Lille, spécialisé en géométrie assistée par ordinateur ainsi qu’en art et mathématiques, illustrent ces nouvelles possibilités.

Des modèles prêts à imprimer : Persicula Persicula, Conus Marmoreus, Neritodryas Dubia, Nautilus Pompilius, Bankivia Fasciata, Olivia Porphyria, Natica Euzona, Conus Abbas, Tapes Literatus. © Francesco de Comité « 3D Modelling Seashells » (2017)

Epitonium scalare – à gauche : exemplaire original, photographie de Ken Lucas – à droite : deux modèles 3D prêts à imprimer. ©Hans Meinhart « The Algorithmic Beauty of Sea Shells »

L’information numérique redevient matière > la forme retrouve un support matériel.

La forme est conservée ; elle devient libre de toute matière

Conclusion :

De la matière vivante du mollusque à la pâte à gâteau de la coquille Saint-Jacques de Proust ; de la pierre d’un moule interne au vide d’un moule externe ; de la terre cuite des pétoncles de Bernard Palissy et des fossiles tertiaires de ses successeurs aux moulages scientifiques en plâtre ou en résine ; du modèle numérique, indépendant de tout support matériel, aux reproductions réalisées par impression 3D, quels que soient les matériaux employés, à chaque étape la matière change, mais la forme des coquilles demeure et traverse les millions d’années.

Depuis Aristote, les philosophes distinguent la matière, dont une chose est faite, et la forme, qui lui donne son organisation et son identité. Les coquilles, les fossiles et leurs moulages offrent une image concrète de cette distinction : au fil des transformations naturelles ou des reproductions réalisées par l’homme, la matière change tandis que la forme se transmet.

La matière passe ; la forme se transmet.

Correspondance forme – matière :

• Naissance de la coquille → matière organique
• Moule interne → pierre
• Moule externe → vide
• Moules artistiques (Palissy et postérieurs) → terre cuite
• Moules scientifiques → plâtre
• Modélisation 2D et 3D → information numérique
• Impression 3D → résine…

L’étude géométrique des coquilles : quelques jalons

• Réaumur : comment la coquille grandit ;
• Moseley : cette croissance est gouvernée par des lois géométriques ;
• D’Arcy Thompson : les formes biologiques obéissent à des contraintes physiques et mathématiques ;
• Raup : ces lois peuvent être traduites en paramètres géométriques et calculées
• Turing et Meinhardt : les motifs colorés et l’ornementation peuvent eux aussi être simulés mathématiquement ;
• Francesco de Comité : ces modèles deviennent aujourd’hui des objets numériques prêts à être imprimés en 3D.

Bibliographie

• Jean-Claude Plaziat « L’identification des moulages des coquilles fossiles et des organismes actuels des rustiques figulines : un apport naturaliste à la caractérisation des ateliers successifs de Palissy et de ses émules ». 
• Aurélie Gerbier « Du modèle au tirage : le moulage dans l’œuvre de Bernard Palissy ». 
• Anne Courcelle et Véronique Picur « Les grands moules en plâtre du fonds Palissy conservés au musée national de la Renaissance, Écouen ». 
• Henry Moseley  » On the Geometrical Forms of Turbinated and Discoid Shells  » (1838)