Les parois et les qualités du support d'écriture.

Le support d'écriture tiré du papyrus se présente comme un contreplaqué à deux niveaux :
au niveau de la cellule, ou ultrastructural (architecture microfibrillaire des parois cellulaires)
au niveau de la manufacture, ou macroscopique (disposition des lamelles de tige par l'artisan comme pour un panneau de contreplaqué)
Sa valeur comme matériel d'écriture est attestée par l'état remarquable des documents qui nous sont parvenus. Le papyrus est souple, résistant, durable, léger, fin, d'aspect satiné, non poreux.

Le principal sujet d'interrogation a surtout concerné le mode de fabrication et la façon dont était obtenue l'adhésivité des bandes de tissu végétal détachées de la tige. Si la récolte de la plante a été plusieurs fois figurée par les Egyptiens, il n'existe pas de document d'origine indiquant comment la transformation avait lieu. Pourtant, elle faisait probablement l'objet d'une activité artisanale intensive mais c'était un monopole d'état et il est possible que le procédé ait délibérément été tenu secret.
La référence antique dans ce domaine est la description qu'en donne Pline et qui comporte l'indication :"tout papyrus se tisse sur une table humectée d'eau du Nil dont le limon fait l'effet d'une colle" (textitur omnis madente tabula Nili aqua : tubidus liquor vim glutinis praebet). Source d'exegèses variées, ce passage a ouvert le débat, non clos, sur l'usage possible d'additifs servant d'empois pour augmenter artificiellement la cohésion.

Les essais modernes pour retrouver le procédé perdu et fabriquer du papyrus feuilleté selon les méthodes traditionnelles ont montré qu'il était possible d'obtenir une bonne adhésion sans nécessaire enduction de substances collantes. Il est souvent admis que la "sève cellulaire" (cell sap) et la "gomme naturelle" (natural water-soluble gums) servent de lien ; encore que certains auteurs penchent pour l'utilisation d'amidon dans l'antiquité comme adhésif.

Deux techniques ont été employées afin d'analyser les composés minéraux présents dans les papyrus supports d'écriture : la microsonde couplée à la microscopie électronique à balayage, l'Accélérateur Grand Louvre d'Analyse Elémentaire (AGLAE).

1) Analyse à la microsonde
Le sodium, le chlore, le potassium et le calcium sont majoritairement présents ; ce sont les minéraux nécessaires à la croissance de la tige, ils s'accumulent avec l'âge. Sont aussi détectés le silicium, le soufre ainsi que d'autres minéraux à plus faible teneur.
Les résultats obtenus à la surface externe des papyrus anciens sont différents de ceux obtenus à la surface interne (faces collées). La surface externe contient essentiellement du silicium, la surface interne contient plutôt du sodium et du chlore. Ces éléments sont dus à la présence de sable et de sel. Le sable reste en surface tandis que le sel pénétre. Une quantité variable d'aluminium est observée, probablement fonction du milieu où ont été trouvés les papyrus.

2) AGLAE
AGLAE est un accélérateur de particules du laboratoire de Recherche des Musées de France. C'est une méthode d'analyse quantitative non destructrice. Les méthodes ont été réalisées comparativement sur des papyrus modernes fabriqués dans ce laboratoire à partir de plantes fournies par le Museum National d'Histoire Naturelle, ainsi que sur des papyrus anciens fournis par le Musée du Louvre.

Les quantités de silicium, chlorure et sodium sont supérieurs dans les papyrus anciens mais chutent après nettoyage, ce qui est en rapport avec la présence de chlorure de sodium et de sable d'origine extérieure.
L'aluminium et le soufre sont plus importants dans les papyrus anciens. L'aluminium vient probablement de la terre et le soufre d'une pollution extérieure.
Le brome est présent à l'état de traces, il en est de même dans les manuscrits de la mer Morte.

Les composés organiques

Substances endogènes susceptibles de renforcer la cohésion

Une pratique usuelle dans l'industrie papetière est l'incorporation de substances auxiliaires pour augmenter le rendement de formation de liaisons entres les fibres constitutives. Les additifs sont des molécules polaires hydrophiles qui ont des groupements hydroxyles très accessibles. Ces derniers exercent une forte attraction sur les groupements analogues des parois et sont d'autant plus efficaces qu'ils peuvent s'orienter librement dans la solution.
Les dérivés amylacés sont les plus classiques de ces adjuvants ajoutés pour augmenter la résistance du papier : au pontage fibre-fibre se substituent des liens indirects fibre-amidon-fibre plus nombreux et efficaces.
Parmi les autres additifs utilisables se trouvent les hémicelluloses et particulièrement les xylanes, très polaires et donc très adhésifs.
Or, ces deux catégories de substances, amidon et hémicelluloses riches en xylanes, se trouvent à l'état natif dans les cellules de papyrus et sont libérées au moment de la fabrication du support d'écriture. Les grains d'amidon sont dispersés par le simple traitement mécanique. Les hémicelluloses à xylanes sont, elles, étroitement liées à la masse pariétale.
Les conditions de fabrication du papyrus comportaient des séjours du matériel dans une eau stagnante qui, à défaut d'être forcément du Nil, devait être tiède et non stérile. Cette étape de la fabrication devait être favorable au développement de microorganismes et s'accompagner d'un début d'attaque d'une partie des glucides pariétaux. Amidon et hémicelluloses peuvent donc être libérés par les cellules elles-mêmes.

Les clichés obtenus en microscopie électronique dans le papyrus ancien montrent des contenus cellulaires qui suggèrent la persistance de résidus protoplasmiques et notamment des enveloppes d'amyloplastes, ce qui paraît possible compte-tenu du dessèchement et de la conservation en milieu sec.

Papyrus antique. Enveloppe périphérique évoquant la silhouette d'un plaste autour de grains d'amidon (MET)..

Cependant, une colle amylacée a nettement été décelée sur différents échantillons de papyrus antiques au niveau de la jonction entre les feuilles d'un rouleau. Ces colles contiennent de la farine de blé ou d'orge. Dans d'autres cas, une colle amylacée était utilisée pour encoller plusieurs couches de papyrus formant des cartonnages.

Présence probable d'une colle amylacée sur un papyrus antique. Coloration au lugol des grains d'amidon. (Cliché Marie-Caroline de Bignicourt)

Les clichés montrent aussi la présence de bactéries localisées soit entre les parois, soit à l'intérieur même de la paroi. Dans les deux cas, le microorganisme est entouré d'un enchevêtrement de polysaccharides en continuité avec ceux des parois.

Papyrus récent. Présence d'une bactérie entre les parois (MET).	Papyrus récent. Présence d'une bactérie intrapariétale (MET)..

Au total, les tissus végétaux utilisés comme matière première renferment les éléments nécessaires pour une auto-adhérence des parois.

L'analyse des sucres a été faite par chromatographie en phase gazeuse ; ont été décelés principalement : glucose, galactose, xylose et arabinose en quantités très variables d'un papyrus à l'autre.

La cellulose et la lignine

L'analyse par thermogravimétrie permet de quantifier ces constituants. L'analyse chimique globale indique une teneur en cellulose de 50 à 60 % de la matière sèche et de 36 à 40 % en lignine. Ces proportions varient en fonction du lieu de culture et de la saison de récolte des tiges de papyrus, puis en fonction de la technique de fabrication du support d'écriture et des conditions de sa conservation. La lignine se dégrade au cours du viellissement et son pourcentage diminue.