La science derrière le sourire de Mona Lisa

Léonard de Vinci aimait à penser qu’il était aussi bon en ingénierie qu’en peinture, et bien que ce ne soit pas réellement le cas (personne n’était aussi bon en ingénierie qu’il ne l’était en peinture), la base de sa créativité était un enthousiasme à entremêler diverses disciplines. Avec une passion à la fois ludique et obsessionnelle, il a poursuivi des études novatrices sur l’anatomie, la mécanique, l’art, la musique, l’optique, les oiseaux, le cœur, les machines volantes, la géologie et l’armement. Il voulait savoir tout ce qu’il y avait à savoir sur tout ce qui pouvait être connu. En se tenant à cheval sur l’intersection des arts et des sciences, il est devenu le génie le plus créatif de l’histoire.

Sa science a informé son art. Il a étudié les crânes humains, faisant des dessins des os et des dents, et a transmis l’agonie squelettique de Saint Jérôme dans le désert. Il a exploré les mathématiques de l’optique, montrant comment les rayons lumineux pénètrent dans l’œil, et a produit des illusions magiques de changement de perspectives visuelles dans La Cène.

Son plus grand triomphe de la combinaison de l’art, de la science, de l’optique et de l’illusion a été le sourire de la Joconde, sur lequel il a commencé à travailler en 1503 et a continué à travailler presque jusqu’à sa mort 16 ans plus tard. Il a disséqué des visages humains, délimitant les muscles qui font bouger les lèvres, et a combiné ces connaissances avec la science du traitement des perceptions par la rétine. Le résultat était un chef-d’œuvre qui invite et répond aux interactions humaines, faisant de Léonard un pionnier de la réalité virtuelle.

La magie du sourire de la Joconde est qu’il semble réagir à notre regard. A quoi pense-t-elle ? Elle sourit en retour, mystérieusement. Regardez à nouveau. Son sourire semble vaciller. Nous détournons le regard, et le sourire énigmatique reste gravé dans notre esprit, comme dans l’esprit collectif de l’humanité. Dans aucune autre peinture, le mouvement et l’émotion, les pierres de touche jumelées de l’art de Léonard, ne sont aussi entremêlés.

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L’artiste Giorgio Vasari, un quasi-contemporain, a raconté comment Léonard faisait sourire Lisa del Giocondo, la jeune épouse d’un marchand de soie florentin, pendant ses séances de portrait. « Tout en peignant son portrait, il employait des gens pour jouer et chanter pour elle, et des bouffons pour la garder joyeuse, afin de mettre fin à la mélancolie que les peintres réussissent souvent à donner à leurs portraits. » Le résultat, selon Vasari, était « un sourire si agréable qu’il était plus divin qu’humain », et il proclamait qu’il était le produit de compétences surhumaines venant directement de Dieu.

C’est un cliché typique de Vasari, et il est trompeur. Le sourire de la Mona Lisa ne provient pas d’une intervention divine. Au contraire, c’était le produit d’années d’efforts humains minutieux et étudiés impliquant des sciences appliquées ainsi que des compétences artistiques. Grâce à ses connaissances techniques et anatomiques, Léonard de Vinci a généré les impressions optiques qui ont rendu possible cette brillante démonstration de virtuosité. Ce faisant, il a montré que les exemples les plus probants de créativité sont le fruit de l’union des arts et des sciences.

Les efforts de Léonard pour façonner les effets de la Joconde ont commencé par la préparation du panneau de bois du tableau. Sur une planche à grain fin coupée au centre d’un tronc de peuplier, il a appliqué une couche d’apprêt de blanc de plomb, plutôt qu’un simple mélange de craie et de pigment. Cette sous-couche, il le savait, réfléchirait mieux la lumière qui traversait ses fines couches de glacis translucides et renforcerait ainsi l’impression de profondeur, de luminosité et de volume.

Une partie de la lumière qui pénètre les couches de peinture atteint la sous-couche blanche et est réfléchie à travers ces mêmes couches. Par conséquent, nos yeux voient l’interaction entre les rayons lumineux qui rebondissent sur les couleurs de la surface et ceux qui dansent en retour depuis les profondeurs de la peinture. Cela crée des subtilités changeantes et insaisissables. Les contours des joues et du sourire de Lisa sont créés par de douces transitions de ton qui semblent voilées par les couches de glacis, et ils varient en fonction de la lumière de la pièce et de l’angle de notre regard. Le tableau prend vie.

Photographie : Dennis Hallinan / Alamy

Comme les peintres néerlandais du XVe siècle, tels que Jan van Eyck, Léonard utilisait des glacis dont la proportion de pigment mélangé à l’huile était très faible. L’approche distinctive de Léonard consistait à appliquer le glacis par touches extraordinairement fines et minuscules, puis très lentement, pendant des mois et parfois des années, à appliquer couche après couche. Cela lui permettait de créer des formes qui semblaient tridimensionnelles, de faire apparaître de subtiles gradations dans les ombres et de brouiller les limites des objets dans un style sfumato. Ses traits étaient si légers et superposés que de nombreux coups de pinceau individuels sont imperceptibles.

Pour les ombres qui forment les contours du visage de Lisa et surtout autour de son sourire, il a été le premier à utiliser un mélange de fer et de manganèse pour créer un pigment de couleur terre d’ombre brûlée. « L’épaisseur d’un glaçage brun placé sur la base rose de la joue de la Joconde varie progressivement de 2 à 5 micromètres à une trentaine de micromètres dans l’ombre la plus profonde », indique un article de Nature consacré à une étude récente utilisant la spectroscopie par fluorescence X. Les traits ont été appliqués de manière intentionnelle, en fonction de la taille de l’œuvre. Les traits ont été appliqués d’une manière intentionnellement irrégulière qui a servi à rendre le grain de la peau plus réaliste.

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Leonard de Vinci a incorporé l’anatomie, la chimie et l’optique dans le processus artistique.

Pendant les années où il perfectionnait le sourire de Lisa, Léonard passait ses nuits dans les profondeurs de la morgue de l’hôpital de Santa Maria Nuova, près de son studio de Florence, à peler la peau des cadavres et à étudier les muscles et les nerfs en dessous. Il est devenu fasciné par la façon dont un sourire commence à se former, et il a analysé tous les mouvements possibles de chaque partie du visage pour déterminer l’origine de chaque nerf qui contrôlait chaque muscle facial.

Leonardo était particulièrement intéressé par la façon dont le cerveau humain et le système nerveux traduisent les émotions en mouvements du corps. Dans un dessin, il a montré la moelle épinière sciée en deux, et a délimité tous les nerfs qui y descendent depuis le cerveau. « La moelle épinière est la source des nerfs qui donnent le mouvement volontaire aux membres », écrit-il.

De ces nerfs et des muscles qui y sont liés, ceux qui contrôlent les lèvres étaient les plus importants pour Léonard. Les disséquer était excessivement difficile, car les muscles des lèvres sont petits et abondants et s’attachent profondément dans la peau. « Les muscles qui font bouger les lèvres sont plus nombreux chez l’homme que chez tout autre animal », écrit-il. « On trouvera toujours autant de muscles qu’il y a de positions des lèvres et beaucoup plus qui servent à défaire ces positions ». Malgré ces difficultés, Léonard a représenté les muscles et les nerfs du visage avec une précision remarquable.

Sur une feuille anatomique délicieusement entassée (figure 1, ci-dessous), Léonard a dessiné les muscles de deux bras et mains disséqués, et il a placé à côté deux visages partiellement disséqués de profil. Les visages montrent les muscles qui contrôlent les lèvres et d’autres éléments d’expression. Sur le visage de gauche, Léonard a enlevé une partie de la mâchoire pour exposer le muscle buccinateur, qui ramène l’angle de la bouche et aplatit la joue au moment où le sourire commence à se former. Nous pouvons voir ici, révélés par de magistrales coupes au scalpel puis par des traits de crayon, les mécanismes réels qui transmettent les émotions dans les expressions faciales. « Représentez toutes les causes de mouvement que possèdent la peau, la chair et les muscles du visage et voyez si ces muscles reçoivent ou non leur mouvement des nerfs qui viennent du cerveau », écrit-il à côté d’un de ses dessins de visage.

Il a étiqueté l’un des muscles du dessin de gauche « H » et l’a appelé « le muscle de la colère ». Un autre est étiqueté « P » et désigné comme le muscle de la tristesse ou de la douleur. Il a montré comment ces muscles ne font pas seulement bouger les lèvres mais servent aussi à déplacer les sourcils vers le bas et ensemble, provoquant des rides.

Leonardo décrit également la poursuite de l’anatomie comparative dont il avait besoin pour une peinture de bataille qu’il planifiait ; il a fait correspondre la colère sur les visages des humains à celle sur les visages des chevaux. Après sa note sur la représentation des causes du mouvement du visage humain, il ajoute : « Et faites-le d’abord pour le cheval qui a de grands muscles. Remarquez si le muscle qui relève les narines du cheval est le même que celui qui se trouve ici chez l’homme. » Nous découvrons ainsi un autre secret de la capacité unique de Léonard à peindre une expression faciale : Il est probablement le seul artiste de l’histoire à avoir disséqué de ses propres mains le visage d’un humain et celui d’un cheval pour voir si les muscles qui font bouger les lèvres sont les mêmes que ceux qui peuvent relever les narines du nez du cheval.

Figure 1 (Royal Collection Trust. © Sa Majesté la Reine Elizabeth II, 2017.)

Les excursions de Léonard en anatomie comparée lui ont permis d’approfondir les mécanismes physiologiques des humains lorsqu’ils sourient ou grimacent (figure 2, ci-dessous). Il s’est concentré sur le rôle des différents nerfs dans l’envoi de signaux aux muscles, et il a posé une question centrale pour son art : Lesquels de ces nerfs sont des nerfs crâniens provenant du cerveau et lesquels sont des nerfs spinaux ?

Ses notes commencent par une description de la façon de représenter les expressions de colère. « Faites que les narines soient tirées vers le haut, provoquant des sillons sur le côté du nez, et que les lèvres soient arquées pour dévoiler les dents supérieures, avec les dents écartées afin de crier des lamentations », écrit-il. Il a ensuite commencé à explorer d’autres expressions. Dans le coin supérieur gauche d’une autre page, il a dessiné des lèvres étroitement pincées, sous lesquelles il a écrit : « Le raccourcissement maximal de la bouche est égal à la moitié de son extension maximale, et il est égal à la plus grande largeur des narines du nez et à l’intervalle entre les conduits de l’œil. »

Il a testé chez lui et chez le cadavre comment chaque muscle de la joue pouvait déplacer les lèvres, et comment les muscles des lèvres peuvent aussi tirer les muscles latéraux de la paroi de la joue. « Le muscle qui raccourcit les lèvres est le même muscle qui forme la lèvre inférieure elle-même », écrit-il. Cela l’a conduit à une découverte que n’importe qui d’entre nous pourrait faire par lui-même, mais le fait qu’il l’ait remarquée alors que la plupart d’entre nous ne l’ont pas fait témoigne du pouvoir d’observation de Léonard : comme nous fronçons nos lèvres en contractant le muscle qui forme la lèvre inférieure, nous pouvons froncer les deux lèvres en même temps ou la lèvre inférieure seule, mais nous ne pouvons pas froncer la lèvre supérieure seule. C’était une découverte minuscule, mais pour un anatomiste qui était aussi un artiste, surtout qui peignait la Joconde, cela valait la peine d’être noté.

Figure 2 (Royal Collection Trust. © Sa Majesté la reine Elizabeth II, 2017.)

D’autres mouvements des lèvres font intervenir différents muscles, notamment « ceux qui amènent les lèvres à un point, d’autres qui les écartent, et d’autres qui les recourbent, d’autres qui les redressent, d’autres qui les tordent transversalement, et d’autres qui les ramènent à leur première position. » Il a dessiné de face et de profil des lèvres rétractées avec la peau encore présente, puis une rangée de lèvres dont la couche de peau a été pelée. Il s’agit du premier dessin anatomique connu du sourire humain.

Flottant au-dessus des grimaces grotesques du haut de la page de la figure 2, on trouve une faible esquisse à la craie noire d’un simple ensemble de lèvres qui sont rendues d’une manière plus artistique qu’anatomique. Les lèvres sortent de la page et nous regardent directement, avec juste un soupçon – vacillant, obsédant et séduisant – d’un sourire mystérieux. Même si les fines lignes aux extrémités de la bouche s’abaissent presque imperceptiblement, l’impression est que les lèvres sourient. C’est ici, parmi les dessins d’anatomie, que nous trouvons l’étoffe du sourire de Mona Lisa.

Un autre élément de science qui augmente le sourire de Mona Lisa provient des recherches de Léonard sur l’optique : Il s’est rendu compte que les rayons lumineux n’arrivent pas en un seul point de l’œil, mais frappent toute la zone de la rétine. La zone centrale de la rétine, appelée fovéa, est constituée de cônes très serrés et est la plus apte à voir les petits détails ; la zone entourant la fovéa est la plus apte à percevoir les ombres et les nuances de noir et de blanc. Lorsque nous regardons un objet de face, il apparaît plus net. Lorsque nous le regardons en périphérie, en l’apercevant du coin de l’œil, il est un peu plus flou, comme s’il était plus éloigné.

Avec cette connaissance, Léonard a pu créer un sourire interactif, un sourire insaisissable si nous sommes trop déterminés à le voir. Les fines lignes aux coins de la bouche de Lisa montrent un petit ralentissement – tout comme la bouche flottant au-dessus de la feuille d’anatomie. Si vous fixez directement la bouche, la rétine capte ces minuscules détails et délimitations, ce qui donne l’impression que Lisa ne sourit pas. Mais si vous éloignez légèrement votre regard, pour regarder ses yeux, ses joues ou une autre partie du tableau, vous ne verrez sa bouche que de façon périphérique. Elle sera un peu plus floue. Les minuscules délimitations aux coins de la bouche deviennent indistinctes, mais vous verrez toujours les ombres au bord de la bouche. Ces ombres et le doux sfumato au bord de sa bouche font que ses lèvres semblent se tourner vers le haut en un subtil sourire. Le résultat est un sourire qui scintille d’autant plus que vous le cherchez moins.

Les scientifiques ont récemment trouvé une façon technique de décrire tout cela. « Un sourire clair est beaucoup plus apparent dans les images à basse fréquence spatiale que dans l’image à haute fréquence spatiale », selon la neuroscientifique Margaret Livingstone de la Harvard Medical School. « Ainsi, si vous regardez le tableau de manière à ce que votre regard tombe sur le fond ou sur les mains de Mona Lisa, votre perception de sa bouche serait dominée par les basses fréquences spatiales, de sorte qu’elle apparaîtrait beaucoup plus gaie que lorsque vous regardez directement sa bouche. »

Donc, le sourire le plus célèbre du monde est intrinsèquement et fondamentalement insaisissable, et c’est là que réside l’ultime réalisation de Léonard sur la nature humaine. Son expertise consistait à dépeindre la manifestation extérieure des émotions intérieures, mais ici, dans la Joconde, il montre quelque chose de plus important : que nous ne pouvons jamais connaître pleinement les véritables émotions d’une autre personne. Elles ont toujours une qualité sfumato, un voile de mystère.

Leonard a un jour écrit et présenté à la cour de Milan un discours sur les raisons pour lesquelles la peinture devrait être considérée comme la plus exaltée de toutes les formes d’art, plus digne que la poésie ou la sculpture ou même l’écriture de l’histoire. L’un de ses arguments était que les peintres ne se contentaient pas de dépeindre la réalité, ils l’augmentaient. Ils combinent observation et imagination. Grâce à des astuces et à des illusions, les peintres pouvaient améliorer la réalité avec des créations bricolées, telles que des dragons, des monstres, des anges aux ailes merveilleuses et des paysages plus magiques que tout ce qui a jamais existé. « La peinture, écrit-il, embrasse non seulement les œuvres de la nature, mais aussi des choses infinies que la nature n’a jamais créées. »

Leonard croyait qu’il fallait fonder la connaissance sur l’expérience, mais il se laissait aussi aller à son amour de la fantaisie. Il se délectait des merveilles que l’on pouvait voir à l’œil mais aussi de celles que l’on ne voyait que par l’imagination. En conséquence, son esprit pouvait danser magiquement, et parfois frénétiquement, d’avant en arrière sur la ligne maculée qui sépare la réalité de la fantaisie.

Se placer devant la Joconde, et la science et la magie et l’art se confondent tous dans une réalité augmentée. Alors que Léonard y travaillait, pendant la majeure partie des 16 dernières années de sa vie, elle est devenue plus que le portrait d’un individu. Il est devenu universel, une distillation de la sagesse accumulée par Léonard sur les manifestations extérieures de nos vies intérieures et sur les liens entre nous et notre monde. Comme l’Homme de Vitruve se tenant dans le carré de la Terre et le cercle des cieux, Lisa assise sur son balcon est la profonde méditation de Léonard sur ce que signifie être humain.

Lorsque les Britanniques avaient besoin de contacter leurs alliés de la résistance française pendant la Seconde Guerre mondiale, ils utilisaient une phrase codée : La Joconde garde un sourire-« The Mona Lisa keeps her smile ». Même s’il semble vaciller, son sourire contient la sagesse immuable des âges.

La Joconde est devenue le tableau le plus célèbre du monde non pas seulement à cause du battage médiatique et du hasard, mais parce que les spectateurs ont pu ressentir un engagement émotionnel avec elle. C’est une représentation brillante de la réalité – une femme séduisante et émotionnellement mystérieuse assise seule sur une loggia – qui est augmentée de façon radieuse par la science et les illusions magiques. Elle provoque une série complexe de réactions psychologiques, dont elle semble faire preuve à son tour. Plus miraculeusement, elle semble consciente de nous et d’elle-même. C’est ce qui la fait paraître vivante, plus vivante que n’importe quel autre portrait jamais peint.

Et que dire de tous les érudits et critiques qui, au fil des ans, ont désespéré que Léonard gaspille trop de temps plongé dans ses études d’optique, d’anatomie, de technologie et des modèles du cosmos ? La Joconde leur répond par un sourire.

Cet article a été adapté du nouveau livre de Walter Isaacson, Leonardo da Vinci.

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