Comment fonctionnent les arcs-boutants ? Pourquoi ont-ils transformé les cathédrales gothiques ? Malgré leurs avantages, pourquoi n’ont-ils pas été adoptés partout ?

Les arcs-boutants dessinent la silhouette caractéristique des cathédrales gothiques. À leur propos, Patrick Demouy, historien de la cathédrale de Reims, parle d’une « idée géniale« . Ils ont rendu possible la construction d’édifices hardis et clos de vastes verrières.

Eugène Viollet-le-Duc, tout aussi admiratif, considère l’arc-boutant comme l’accomplissement logique de l’architecture gothique. Il va même jusqu’à écrire : « Demander une église gothique sans arc-boutants, c’est demander un navire sans quille ». Mais il aurait été perplexe si on lui avait appris, comme des chercheurs le pensent aujourd’hui, que des architectes romans avaient employé la technique.

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Le même Eugène se serait peut-être même fâché si on lui avait démontré, comme je vais le faire, que l’arc-boutant suscitait des réticences.

Vous l’aurez compris : je compte bien bousculer quelques idées reçues sur ces éléments emblématiques de l’architecture gothique. Mais n’allons pas trop vite. Présentons d’abord cet élément.

L’anatomie d’un arc-boutant

Au premier coup d’œil, vous les reconnaissez sur une église : ces grands arcs extérieurs portés par de gros contreforts sont en effet immanquables.

Affinons donc la description.

Un arc-boutant se compose de :

• une volée. C’est l’arc incliné (on dit rampant) qui franchit le vide entre le mur gouttereau de l’église et la culée
• la culée. C’est un massif de maçonnerie vertical, placé à distance du mur
• la tête. C’est la partie de la volée qui touche le mur gouttereau, le mur à la base d’un toit.
• la charge. Partie optionnelle, elle a pour rôle d’alourdir la culée pour l’empêcher de bouger. Cette charge peut être un simple surcroît de maçonnerie. Elle peut aussi prendre la forme d’un pinacle. Oui, le pinacle. Cette petite flèche gothique que l’on prend facilement pour une coquetterie décorative. Mauvaise intuition : elle fait joli, certes, mais elle pèse.
• un chenal. Au-dessus de la volée, un conduit peut évacuer l’eau de pluie.

Au moins, vous comprenez que la fonction de l’arc-boutant est de gérer les eaux de pluie qui tombent sur les vastes toits. Mais ce n’est pas le plus important.

Comment fonctionne un arc-boutant ?

Il faut d’abord comprendre les forces qui agissent dans une église. Une voûte ne pèse pas seulement vers le bas. Elle pousse aussi sur les côtés. Dans une grande église voûtée de croisées d’ogives, ces poussées agissent même en des points précis du mur, lesquels tendent à s’écarter. Si rien ne les retient, les maçonneries se déforment… voire se fracturent et s’effondrent.

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L’arc-boutant agit comme une personne face à un mur qui menace de basculer. Elle tend les bras et pousse. Ainsi, à une poussée, on oppose une contre-poussée. Les spécialistes appellent cela le contrebutement. Un simple contrefort épaule un mur, le raidit. L’arc-boutant appuie.

Voilà pourquoi il a tant compté. À ce problème des poussées, l’architecture romane répondait souvent par la masse :

• murs épais ;
• murs peu percés ;
• contreforts plaqués contre les murs ;

L’architecture gothique tente autre chose : rediriger les poussées en des points précis du mur, réduire le rôle porteur du mur et reporter une partie du travail à l’extérieur. L’arc-boutant joue alors un peu le rôle d’un exosquelette.

Conséquence : les murs s’amincissent, les baies s’agrandissent, les vitraux prennent possession des parties hautes. L’historien de l’art Philippe Plagnieux résume l’enjeu en une formule : l’arc-boutant permet de « concilier la voûte avec l’éclairage ».

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Une technique plus difficile qu’elle n’en a l’air

On pourrait croire qu’il suffit de coller un arc contre un mur pour régler l’affaire. Hélas non.

Viollet-le-Duc prévient que l’arc-boutant présente toujours des « difficultés d’exécution ». Il faut équilibrer la poussée des voûtes et celle des arcs-boutants, sinon le mur bascule vers l’extérieur, ou au contraire vers l’intérieur. Or il n’existe pas de recette universelle. À chaque monument, son problème.

Le maître-d’œuvre en charge de la construction doit donc savoir :

• où s’exerce précisément la poussée de la voûte ;
• à quelle hauteur faire arriver la tête de l’arc-boutant ;
• quelle courbure donner à l’arc de la volée ;
• quelle masse donner à la culée ;
• comment éviter que l’arc se déforme ;

Viollet-le-Duc parle même de « deux siècles de tâtonnements » avant d’arriver à une solution vraiment satisfaisante. Deux siècles : voilà qui tempère un peu l’image de l’invention miraculeuse.

Quand l’arc-boutant est mal conçu, il ne fait pas de miracle. Andrew Tallon note qu’au prieuré de Saint-Leu-d’Esserent (Oise), les culées de la nef étaient trop faibles : elles se sont déplacées vers l’extérieur en même temps que le mur gouttereau.

Je vous avais promis de casser quelques idées reçues. On y vient.

Une origine ancienne

Pendant une grande partie du XX^e siècle, l’historien de l’architecture Eugène Lefèvre-Pontalis a imposé sa lecture : les premiers édifices gothiques, comme la cathédrale de Sens, n’auraient pas eu d’arcs-boutants à l’origine. Des architectes les auraient ajoutés comme des béquilles à des édifices menacés de graves désordres. Notre-Dame de Paris, vers 1180-1200, était alors la première grande cathédrale à les intégrer clairement dès le projet initial.

Puis un historien de l’art, Andrew Tallon est venu perturber cette certitude dans les années 2010 avec son scanner laser. Avec ce chercheur belge, pas de grand discours (ni de blague 😊), plus de mesures. Il installe son outil à l’intérieur des cathédrales, et génère des modèles 3D des édifices pour observer précisément l’aplomb des maçonneries.

Son intuition est la suivante : un édifice garde la mémoire de ses premiers mouvements. Imaginons une cathédrale sans arcs-boutants à l’origine. Après le décintrage des voûtes, les poussées auraient déplacé légèrement les maçonneries vers l’extérieur. Or le scanner est capable de lire ces déformations.

À en croire Andrew Tallon, le tableau devient moins linéaire que la théorie d’Eugène Lefèvre-Pontalis :

• Saint-Germain-des-Prés, dont le chevet est construit entre 1145 et 1155, possédait dès le départ des arcs-boutants ;
• par exemple, la cathédrale de Noyon n’aurait pas eu d’arcs-boutants dès l’origine ;
• à Sens, les arcs-boutants auraient été introduits en cours de chantier.

Autrement dit, dès la naissance de l’architecture gothique, on était capable d’employer l’arc-boutant sans le systématiser. On n’a pas attendu le chantier de Notre-Dame de Paris à la fin du XII^e siècle.

Et c’est même pire que cela. Selon un autre historien de l’art, Arnaud Timbert, des architectes romans auraient déjà employé l’arc-boutant à l’abbatiale de Cluny et dans la nef de la Madeleine de Vézelay, dès les années 1130. Il parle d’un « emploi prophylactique ». Entendez : un remède utilisé en raison de l’apparition de graves fissures dans les murs. L’arc-boutant est alors un recours comme d’ailleurs l’avançait Lefèvre-Pontalis. Il n’avait pas entièrement tort.

Donc l’arc-boutant trouve son origine dans l’architecture romane et rend bien des services. Sans pour autant s’imposer partout.

Pourquoi certains architectes l’ont refusé

Mettons-nous à la place d’un architecte médiéval. Il comprend bien l’intérêt mécanique de l’arc-boutant. Mais il fait peut-être la moue. Ces structures de maçonnerie encombrent l’extérieur de l’édifice, brouillent les volumes qu’il aurait préférés plus nets et perturbent le jeu de la lumière autour de l’édifice. Bref, un dispositif efficace mais gênant.

Le refus de l’arc-boutant n’est donc pas forcément une preuve d’ignorance chez les architectes.

Conscients de ce problème, certains cherchent à le cacher. Par exemple, dans l’église de Saint-Germer-de-Fly (Oise), on les dissimule dans les combles.

Le chantier de Notre-Dame de Paris, commencé vers 1160, change la vision. Dès le départ, l’architecte, anonyme, choisit le parti de l’arc-boutant. Cette décision assure une publicité extraordinaire à l’innovation et produit en prime un beau résultat esthétique.

Un peu partout dans le royaume, à Chartres, à Reims, à Amiens, à Bourges, à Beauvais, on cherche à imiter le chantier prestigieux qu’est la cathédrale de Paris en employant l’arc-boutant. En langage moderne, on parlerait d’un effet de mode.

Le phénomène n’est pas aussi viral qu’une vidéo Tiktok. Mais en un gros siècle, l’Europe s’en empare : Cologne, Burgos, León, Séville, et jusque dans l’ancienne cathédrale Saint-Nicolas de Famagouste, à Chypre.

L’Angleterre utilise les arcs-boutants avec plus de parcimonie. Comme souvent, les Anglais ne font pas comme le continent.

Pour être honnête, même une partie de la France reste rétive à l’égard de l’arc-boutant, préférant un autre système constructif. En effet, plusieurs solutions existaient pour s’en passer :

• dans le gothique angevin, représenté notamment par les cathédrales d’Angers ou de Poitiers, les murs puissants et les voûtes bombées rendent moins nécessaire le soutien des arcs-boutants ;
• dans le gothique méridional, comme dans les cathédrales d’Albi ou de Lavaur, la poussée des voûtes est absorbée par de puissants contreforts intérieurs entre lesquels sont logées des chapelles latérales

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En résumé, on peut construire en gothique sans employer l’arc-boutant.

Des arcs-boutants de plus en plus savants

Toutefois, en construisant des cathédrales encore plus grandes, les architectes génèrent de nouveaux problèmes. Les arcs-boutants simples ne suffisent plus.

D’abord, il y a le problème du vent qui fait tanguer les édifices et leur toiture. Il s’avère indispensable d’ajouter une volée supérieure aux arcs-boutants des cathédrales, comme on le fit à Bourges, Reims, Beauvais, Chartres, Paris ou Amiens. Leur tête se situe au-dessus du point d’impact des poussées.

De plus, les cathédrales rivalisent en largeur et en hauteur. Certaines adoptent des doubles bas-côtés (Bourges), d’autres placent leurs clés de voûtes à des hauteurs inouïes (48 m dans la cathédrale de Beauvais). Face à ces ambitions démesurées, les arcs-boutants se combinent : on les superpose, on les enchaîne.

Puis vient le goût de l’audace. Des architectes se risquent à affiner l’arc-boutant et même à l’ajourer. Sur la cathédrale d’Amiens, ceux du chœur sont percés d’arcades. Ceux de la cathédrale de Troyes, au XV^e siècle, sont percés de trilobes et de quadrilobes. Chacun sa forme favorite.

Alors qu’ils étaient pensés comme des dispositifs de renforcement, les arcs-boutants finissent par paraître fragiles à la fin du Moyen Âge. Comparez avec la première image de cet article.

Comment observer les arcs-boutants en visite

Pour terminer, je vous donne quelques clés d’analyse à utiliser lors de votre prochaine visite. Posez-vous quelques questions simples :

• où sont placés les arcs-boutants : nef, chœur, transept, tout le périmètre ? Il n’y en a pas ? Dommage, il n’y a rien à observer. 😢
• les arcs-boutants sont-ils simples ? Composent-ils plutôt une batterie, c’est-à-dire s’enchaînent-ils et/ou se superposent-ils ?
• la culée est-elle large, chargée, surmontée d’un pinacle ?
• la volée paraît-elle lourde ou fine ? Est-elle pleine ou ajourée ?
• porte-t-elle un chenal d’évacuation des eaux ?

Bonnes visites !