Le suaire de Turin : Une réaction amino-carbonyle (réaction de Maillard) pourrait expliquer la formation de l’image.

Raymond. N. Rodgers

Anna Arnoldi

2002

Rogers, R. N., & Arnoldi, A. (2003). Le suaire de Turin : Une réaction amino-carbonyle (réaction de Maillard) pourrait expliquer la formation de l’image. Dans J. M. Ames (Éd.), Melanoidins, vol. 4 (pp. 106–113). Office for Official Publications of the European Communities. https://www.shroud.com/pdfs/rogers7.pdf

Cet article est initialement paru dans Melanoidins vol. 4, Ames J.M. éd., Office for Official Publications of the European Communities, Luxembourg, 2003, pp. 106–113.

*Université de Californie, Laboratoire National de Los Alamos, 1961 Cumbres Patio, Los Alamos, NM 87544, États-Unis
†Université de Milan, Département des Sciences Agroalimentaires Moléculaires, via Celoria 2, 20133 Milan, Italie.

Résumé.

Le Suaire de Turin est une grande pièce de lin portant l’image pâle d’un homme sur sa surface ; il a été prétendu qu’il s’agissait du suaire de Jésus. Des preuves répétées ont montré que la couleur pouvait être produite par des réactions entre les sucres réducteurs, laissés sur le tissu par le procédé de fabrication, et des amines dérivant de la décomposition d’un cadavre. Un traitement d’un tissu préparé selon la technologie ancienne a donné une distribution de couleur sur les fibres de fil identique à celle observée dans les résultats du Suaire. Un tel processus naturel de production d’image soutiendrait l’hypothèse selon laquelle le Suaire de Turin aurait été un suaire réel. Toutefois, ces observations ne prouvent pas comment l’image a été formée ni l’ »authenticité » du Suaire.

INTRODUCTION

Le Suaire de Turin est une grande pièce de lin montrant l’image pâle d’un homme sur sa surface (Jumper et al., 1984). Il a été prétendu qu’il s’agissait du suaire de Jésus, ce qui le rend très controversé.

En 1978, ses gardiens ont autorisé le Shroud of Turin Research Project (STURP) à tester différentes hypothèses de formation d’image. La caractéristique frappante de l’image sur le Suaire de Turin est la distribution discontinue de la couleur sur sa surface. Les membres de STURP ont pris de nombreuses photomicrographies de la surface du Suaire en 1978 (Pellicori & Evans, 1981). Ils ont rapporté que l’image « consiste en une lumière sépia sur fond clair avec la coloration la plus sombre sur les sommets des fils ». Toutes les images étaient très faibles, et la plupart des fibres d’image étaient dorées (Schwalbe & Rogers, 1982). La densité de la couleur vue dans une zone de l’image semblait principalement être une fonction du nombre de fibres colorées par unité de surface plutôt qu’une variation substantielle de la densité de la couleur elle-même, ce qu’on appelait l’effet de « demi-teinte ». Une caractéristique très spécifique est que la couleur apparaissait uniquement à la surface des fibres individuelles (Heller et Adler, 1981).

Aucune fibre d’image n’était cimentée ensemble par un quelconque matériau étranger, ce qui semblait éliminer l’hypothèse d’une image peinte, basée sur le flux d’un liquide dans le tissu. L’hypothèse d’une diffusion gazeuse dans le tissu aurait produit un gradient de couleur par l’épaisseur (Schwalbe & Rogers, 1982).

La spectrométrie d’absorption visible, la spectrométrie infrarouge, la spectrométrie de fluorescence des rayons X, et la microscopie à lumière directe n’ont pas détecté de pigments de peinture médiévaux connus. La microscopie électronique, la microchimie, la spectrométrie de masse par pyrolyse et la microsonde laser…

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Les analyses Raman n’ont pas permis de détecter de matériaux étrangers. L’analyse par pyrolyse-spectrométrie de masse s’est révélée suffisamment sensible pour détecter des niveaux infimes d’oligomères de polyéthylène provenant des sachets d’échantillons. Les spectres de réflectance de zones d’image, de zones brûlées et de lin non altéré étaient identiques (Gilbert et Gilbert, 1982). En conclusion, toutes les méthodes d’observation appliquées par STURP n’ont détecté aucun des pigments, médiums ou liants connus dans l’histoire de la peinture, ce qui suggère que l’image n’est pas une peinture au sens habituel (Schwalbe et Rogers, 1982).

Tenant compte de l’ensemble de ces résultats, il a été décidé de vérifier l’hypothèse selon laquelle l’image pourrait dériver d’une réaction amino-carbonylée entre des résidus de sucre présents sur le tissu et des dérivés d’amines produits par le corps lors des réactions post-mortem. Pour obtenir des résultats historiquement fiables, les expériences ont été menées sur un tissu de lin préparé selon exactement la procédure décrite par Pline l’Ancien (77).

RÉSULTATS

Observations sur le tissu

Chaque hypothèse scientifique concernant la formation de l’image doit prendre en compte et expliquer un fait expérimental très important : bien que les fibres d’image du Suaire présentent une coloration dorée caractéristique, leurs médullas sont claires (figure 1 ci-dessus), ce qui corrobore l’observation de Heller et Adler selon laquelle toute la coloration de l’image réside uniquement à la surface des fibres (Heller et Adler, 1984). Ils ont rapporté que : « les chromatismes attendus d’une dégradation de la cellulose à haute température […] suggèrent que les réactions qui ont formé la densité finale de l’image se sont produites à des températures plus basses (inférieures à 200°C), car aucun composé pyrolytique n’a été trouvé ». La fluorescence des zones brûlées démontre, par contraste, la présence de produits pyrolytiques à haute température dans ces zones (Heller et Adler, 1984).

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Plusieurs trous ont été brûlés dans le tissu lorsque le Suaire a été gravement endommagé lors d’un incendie en 1532. Les fibres de cellulose proches ont été rendues jaunes et plus sombres autour des trous, et les fibres concernées sont décolorées sur toute leur section. Des produits de pyrolyse sont observés autour des zones brûlées, confirmant des processus de pyrolyse à haute température.

Les observations sur la densité et la teneur en lignine des fibres du Suaire (Rogers, 2001) indiquent un procédé de blanchiment très doux, en accord avec les méthodes décrites par Pline l’Ancien (77). La technologie était différente de la nôtre, avec quelques différences mineures, jusqu’à la dernière mention en 1291 (Hohoenberg, 1980). Le lin était filé à la main sur un rouet. Lorsque la quenouille tombait, le fileur faisait une nappe de fil. Chaque nappe de fil était blanchie séparément, et chaque nappe avait une teinte différente. Les différentes parties d’un même fil dans le Suaire présentaient des teintes légèrement différentes, comme un motif chiné. La chaîne était tendue tandis que la trame s’affaissait pendant le tissage, rendant le tissu rigide. Le tissu final était lavé dans une solution obtenue à partir de Saponaria officinalis. Saponaria produit des glycosides de saponines, et les hydrolyses génèrent des chaînes de sucre. (Vin Chvar, et al., 1969) Les glucides suivants sont identifiés dans ces chaînes : glucose, galactose, xylose, arabinose, fucose, mannose et acide glucuronique.

La présence de saponines, en particulier de la saponine, sur le Suaire a été confirmée par le fait qu’au cours des tests utilisant des solutions de soufre dans des zones avec un fond rouge (où les bulles de peroxyde d’hydrogène apparaissent vivement lorsque le soufre est présent), un fond rougeâtre s’est formé. Une couleur d’image n’est pas apparue sous les bulles lorsqu’elles sont enlevées avec un réactif protéolytique. Quel que soit le processus qui a produit la couleur de l’image, il a dû se produire après que le tissu ait été blanchi (ou peint) avec le chiffon, et le processus de production de l’image n’a pas détruit le colorant (Heller et Adler, 1981).

Saponaria officinalis, aussi appelée « savon du paysan », est toujours utilisée aujourd’hui comme agent nettoyant. Les matériaux à la fois hydrophobes et hydrophiles sur un tissu fraîchement blanchi sont mis en suspension par la Saponaria. Après avoir été utilisée dans des solutions de Saponaria, les anciens vêtements en lin étaient posés sur l’herbe au soleil (Donnadieu, 1978). Dans ces conditions, les matériaux présents en solution ou en suspension dans l’eau de lavage se concentraient à la surface du tissu. Nous formulons l’hypothèse que la concentration de ces agents réactifs était importante pour la formation de l’image.

Le blanchiment industriel du lin a commencé au Moyen Âge. La plupart des lins commerciaux blanchis en Europe étaient blanchis « en feuilles » dans les pays bas, où les pièces complètes de tissu étaient utilisées pour le blanchiment. Ces lins blanchis modernes sont homogènes, tandis que le Suaire montre des teintes de fils différentes.

Production expérimentale de couleurs analogues à une image

Les tests d’hypothèses de formation d’image nécessitent du matériel neuf. Cependant, le lin moderne est inefficace pour des expériences de formation d’image, car il est blanchi vigoureusement et recouvert de revêtements (des agents de finition, des résines, des charges minérales).

Kate Edgerton (enseignante à Norwich, Connecticut) a offert des échantillons de lin faits à la main, utilisant à la fois de l’amidon et de la Saponaria. Un ensemble d’échantillons a été blanchi avec une solution tiède de peroxyde d’hydrogène. L’autre ensemble n’a pas été blanchi. Des échantillons de lin moderne ont été blanchis pour éliminer la majeure partie de la couleur en trempant dans une solution de peroxyde d’hydrogène à 3,5 %. Cela a éliminé la teinte rouge et a enlevé les revêtements commerciaux. Ce matériau a été utilisé pour la production expérimentale d’images.

Comme les fibres de lin anciennes étaient rares, de nombreuses expériences préliminaires ont été réalisées sur du papier filtre de cellulose pure. Ces expériences ont été faites en déposant des gouttes de solution sur un film plastique sec et en posant une feuille de papier filtre Whatman n°44 par-dessus. Le liquide a migré à travers le papier et s’est évaporé à la surface

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Aucune couleur ne pouvait être observée ni à la lumière du soleil ni sous lumière ultraviolette avec la Saponaria seule ou avec les sucres modèles. Les différents échantillons ont été traités avec des vapeurs d’ammoniaque pendant différentes durées. Des couleurs claires se sont développées lentement à la surface des échantillons contenant des sucres réducteurs.

Une dextrine technique de qualité alimentaire, qui réduisait la solution de Fehling, a été utilisée pour des réactions brutes. Du papier a été imprégné de différents nombres de gouttes de dextrine, et le liquide a été laissé migrer en cercles radiaux jusqu’à évaporation. Des échantillons ont ensuite reçu dix gouttes de solution de Saponaria, ce qui a permis aux polysaccharides de migrer davantage, comme dans un chromatogramme circulaire sur papier. Ensuite, ces échantillons ont été traités avec de l’ammoniaque, ce qui a produit le développement d’une couleur brunâtre, plus intense là où la dextrine avait été concentrée par la migration depuis la solution de Saponaria et la surface du papier.

Très peu de couleur a été obtenue lorsque les mêmes expériences ont été répétées avec de l’amidon purifié ou des gommes végétales. Il était évident que le développement de la couleur nécessitait à la fois des sucres réducteurs et des amines.

Après ces expériences réussies, un échantillon du lin blanchi par Edgerton a été placé sur quatre gouttes de solution de dextrine sur une plaque plastique. Une tache ronde a été obtenue et l’eau a été laissée s’évaporer du tissu : aucun développement de couleur n’a été observé à la surface. Le milieu du même échantillon a été placé sur quatre gouttes de solution de Saponaria. La zone humide s’est étendue radialement à travers le tissu. L’eau a été laissée s’évaporer, et aucune couleur n’a été observée. L’échantillon a ensuite été chauffé pendant 10 minutes avec des vapeurs d’ammoniaque : une couleur très claire pouvait être observée à la surface supérieure après 24 heures à température ambiante. Pour augmenter la vitesse de réaction, un échantillon a été traité à 66 °C pendant quelques minutes (Figure 2 ci-dessus). Dans ces conditions, le développement de la couleur est très net et la couleur la plus intense apparaît dans l’anneau supérieur.

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Une certaine coloration apparaît autour de l’anneau sur la face inférieure ; cependant, le centre du revers est presque blanc.

Des manipulations expérimentales des concentrations et une migration unidirectionnelle des solutions, comme dans un tissu de grande taille, pourraient produire la même séparation de couleur entre l’avant et l’arrière que celle observée sur le Suaire.

Lorsqu’on observe au microscope, les fibres à la surface supérieure sont les plus colorées, et la couleur est d’un jaune doré similaire à celui observé sur le Suaire (Figure 3 ci-dessus).

Le revêtement des produits bruns est trop mince pour être résolu au microscope optique, et il est entièrement à l’extérieur des fibres. Il n’y a aucune coloration dans les médullas : la couleur ne brûle pas la cellulose. Il n’y a essentiellement aucune couleur sur les fibres du centre du revers de l’échantillon (Figure 4 ci-dessus).

DISCUSSION

Un grand nombre de tentatives ont été faites pour reproduire l’image du Suaire par différentes méthodes, et de nombreuses « théories » ont été proposées (Vignon, 1970). Toutes ont échoué lorsqu’elles sont comparées aux observations et mesures faites sur le Suaire, et aucune d’entre elles n’a pu expliquer le fait expérimental selon lequel seule la surface des fibres est colorée.

Des études sur le contact direct et sur les hypothèses de transfert de matière (Pellicori & Evans, 1981) ont éliminé les hypothèses fondées uniquement sur la diffusion de vapeur ou sur un mécanisme de transfert de matière. Les vapeurs et liquides pénètrent dans le tissu : les matériaux qui colorent la surface colorent également l’intérieur des fibres et l’intérieur du tissu.

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Les sels métalliques chauds, etc., doivent être écartés, car des couleurs différentes peuvent être observées en fonction de la profondeur dans le tissu. La coloration est différente entre les zones de contact et les zones sans contact, et les fibres sont colorées tout au long de leur diamètre.

D’autres « théories » et tentatives de production d’image ont fait appel à la pseudoscience, voire à la frange la plus extrême. Beaucoup se sont appuyées sur des procédés inconnus, comme des rayonnements ionisants invisibles, postulés au moment de la résurrection biblique (Antonacci, 2000).

La toute première formation de couleur cohérente avec les caractéristiques similaires à celles du Suaire a certainement été obtenue par un procédé naturel sur un tissu préparé selon la procédure utilisée il y a environ 2000 ans, telle que décrite par Pline l’Ancien. Cette technologie ancienne utilisait le blanchiment doux de tissus bruts avec une décoction de Saponaria officinalis.

Les réactifs amino nécessaires au développement de la couleur peuvent provenir d’un cadavre. En effet, les produits de décomposition du corps commencent à produire de l’ammoniac et des amines, par exemple, la cadavérine (1,5-diaminopentane) et la putrescine (1,4-diaminobutane), assez rapidement, en fonction de la température et de l’humidité. L’ammoniac et la majorité des amines sont volatils, et ils induisent rapidement des réactions de Maillard avec n’importe quel sucre réducteur à leur contact. On sait que ces réactions dépendent fortement du pH : elles atteignent leur maximum dans une plage pH basique, mais sont toujours rapides dans la plage pH 3–7 (Ledl et Schleicher, 1997). L’organisme humain sécrète du sébum à environ 28 % d’acides gras libres ; la peau humaine est normalement légèrement acide, mais les amines en développement devraient neutraliser ce pH, augmentant ainsi la vitesse de réaction.

Les mélanoïdines, les produits polymériques bruns issus de la réaction de Maillard, bien que leurs structures soient encore peu élucidées (Arnoldi et al., 2002), présentent une structure hautement insaturée semblable à celle observée par exemple dans le caramel ou les croûtes de pain (Cammerer et Kroh, 1995). Cela semble en bon accord avec le fait que les fibres d’image pouvaient être décolorées par des agents réducteurs puissants, ce qui indique la présence de liaisons doubles conjuguées (Heller et Adler).

De telles réactions sucre-amine pourraient offrir une explication simple et réaliste à la coloration du Suaire.

Plusieurs chercheurs du Suaire se sont demandé pourquoi il n’y avait pas d’image sur les « linges » mentionnés dans la tombe de Jésus. En admettant que les récits soient historiquement exacts, une telle situation pourrait s’expliquer par le délai dans le développement des couleurs des réactions de Maillard à température modérée.

Une autre observation importante est le fait que le processus de formation d’image produit des différences de couleur légères selon les différents types de fil (Jumper et al., 1984). Le schéma densité/couleur de l’image ne dépend pas uniquement de la forme chimique générale de la cellulose : il dépend aussi des propriétés individuelles des fils. Les effets observés ne peuvent être dus qu’à de légères quantités d’impuretés initialement présentes sur la surface des fils, à la suite de procédés de fabrication légèrement différents.

Des quantités légèrement différentes d’impuretés dans les fils de lin pourraient provoquer des tensions de surface légèrement différentes. Les liquides se répartiraient alors sur les fils en fonction de la différence entre la tension de surface de la solution et celle de la région spécifique du fil. Cela expliquerait l’aspect « strié » de l’image.

Le schéma de la couleur ne répond pas à toutes les questions sur la manière dont l’image « photographique » s’est formée. L’image semble montrer le corps d’un homme, et elle est plus foncée dans les zones qui auraient dû être les plus proches de la surface corporelle.

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La diffusion de vapeur dans l’intérieur du tissu se ferait selon la loi de Graham, et une réaction de Maillard très rapide entraînerait une consommation rapide des amines réactives. Les amines réactives gazeuses peuvent également être perdues par diffusion à travers les canaux poreux, modifiant les concentrations et les vitesses de réaction à l’intérieur du tissu. La surface externe du tissu est grande, et les amines se fixent fortement. Tous ces phénomènes pourraient entraîner une réduction rapide de la concentration en amines loin des zones de contact.

Des températures corporelles post-mortem peuvent dépasser 41°C (Irwin, 2001), et des gradients de température très nets se produisent à travers le tissu en raison de la faible diffusivité thermique du lin et de la dépendance angulaire de la chaleur rayonnée à partir d’une surface non métallique (Gaur et al., 1960). Les gradients de température auront un effet majeur sur la vitesse des réactions de Maillard. Cette combinaison de facteurs pourrait produire une distribution de la réaction en accord avec l’apparence de l’image.

Le problème de la datation par le radiocarbone

En 1988, Damon et al. ont publié les résultats d’une datation par le radiocarbone indiquant une période comprise entre 1260 et 1390 avec une certitude de 95 %. Les instruments et méthodologies utilisés étaient sans doute les meilleurs disponibles à l’époque, mais cette datation ne reflète pas l’observation du STURP sur la technologie du lin et la chimie des fibres. Une description détaillée des caractéristiques du fil utilisé pour la datation n’a pas été publiée, mais l’échantillon semble avoir été très proche d’un autre échantillon prélevé en 1973 par le professeur Gilbert Raes de l’Institut de Technologie Textile de Gand.

Certaines fibres de ce même échantillon ont été observées par R. Rogers, qui y a constaté une série de caractéristiques très particulières indiquant clairement que cet échantillon est incohérent avec les caractéristiques générales du Suaire. Les observations expérimentales les plus importantes sont les suivantes (Rogers et Arnoldi, 2002) :

a) Une contamination évidente par des fibres de coton (facilement reconnaissables au microscope dans le lin), ce que l’on ne retrouve pas dans les autres parties du Suaire. Le coton était pratiquement inconnu dans l’Antiquité, et son utilisation a commencé vers 1350.
b) Les fibres de lin de la zone Raes montrent au microscope la présence de lignine au niveau des nœuds, contrairement au reste du Suaire, ce qui indique une technologie plus moderne de préparation du tissu, confirmée par la détermination quantitative de lignine.
c) Toutes les fibres de Raes montrent des incrustations colorées sur leur surface, absentes du reste du Suaire.

Toutes ces observations suggèrent que l’échantillon utilisé pour la datation au radiocarbone provenait d’une zone ayant été réparée, phénomène qui ne peut être exclu, car le Suaire a peut-être été restauré pendant son histoire complexe, en particulier après l’incendie de 1532. Ainsi, la datation au radiocarbone de 1988, concluant que le Suaire est médiéval, semble hautement peu fiable. Une nouvelle analyse au radiocarbone serait très souhaitable, au moins sur les zones de bordure nettoyées lors de la restauration de juin-juillet 2002 (Ghiberti, 2002).

CONCLUSION

Les analyses chimiques réalisées par le STURP (Schwalbe et Rogers, 1982) sont en bon accord avec la description par Pline de la technologie ancienne du lin, comme discuté en détail récemment par Rogers et Arnoldi, 2002.

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Nous pouvons désormais proposer formellement une hypothèse entièrement naturelle de formation de l’image. Des impuretés dans le lin ancien pourraient avoir été suspendues par les agents tensioactifs d’une solution de Saponaria officinalis, qui se serait ensuite concentrée à la surface du tissu par évaporation. Les sucres réducteurs auraient alors réagi rapidement avec les produits de décomposition amine d’un corps mort.

Cette hypothèse est la première capable d’expliquer la distribution très particulière de la couleur sur les fibres du Suaire. Un tel processus naturel de production d’image soutiendrait l’hypothèse que le Suaire de Turin aurait été un véritable suaire mortuaire. Toutefois, ces observations ne prouvent pas la manière dont l’image a été formée ni l’ »authenticité » du suaire.

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