L'état de conservation des parchemins est généralement évalué à l'aide de techniques d'investigation invasives et parfois destructrices. Des scientifiques de l'Université Paris-Saclay, le CNRS, École polytechnique, et le ministère français de la Culture ont développé une technique d'imagerie optique avancée non destructive et non invasive pour évaluer quantitativement l'état de dégradation des parchemins. L'approche a été validée à partir d'échantillons vieillis artificiellement puis appliquée à des manuscrits sur parchemin du XIIIe siècle de la célèbre collection de la Bibliothèque de Chartres. Leurs travaux ont été publiés dans la revue Avancées scientifiques le 16 juillet, 2021.

Au moyen Âge, le parchemin était le principal support d'écriture avant l'arrivée du papier. Le parchemin est fabriqué à partir de peau animale qui est traitée, gratté et séché sous tension. Après le processus de fabrication, le principal constituant restant est le collagène, une protéine fibrillaire. Les parchemins sont incroyablement sensibles à la chaleur et à l'eau et la combinaison des deux peut entraîner une altération de la structure multi-échelle du collagène fibrillaire. L'étape ultime de la dégradation du collagène est une perte totale de l'organisation fibrillaire, c'est-à-dire la formation de gélatine, ce qui peut rendre le parchemin transparent et rigide. Le principal défi pour les scientifiques de la conservation et les restaurateurs aujourd'hui est d'identifier l'état de conservation du parchemin afin de sélectionner le traitement de restauration optimal et les conditions de conservation. Actuellement, l'évaluation de la dégradation du parchemin implique généralement un échantillonnage avec des techniques d'investigation destructives.

La microscopie optique non linéaire (NLO) est une technique d'imagerie 3D qui fournit des images de résolution à l'échelle micrométrique. En combinant des signaux de génération de deuxième harmonique (SHG), qui sont sensibles au collagène fibrillaire, avec une analyse de la polarisation de l'état de la lumière, il est possible de mesurer le degré d'alignement du collagène fibrillaire, qui est étroitement liée à l'état de dégradation. Cette approche a été testée sur un ensemble de parchemins contemporains, qui ont été artificiellement altérées par des expositions à la chaleur pendant des durées croissantes puis validées en les comparant à une technique de référence pour évaluer l'état de conservation. La microscopie optique non linéaire a ensuite été utilisée pour analyser les manuscrits historiques sur parchemin du XIIIe siècle appartenant à la célèbre collection de la Bibliothèque de Chartres. Certains de ces manuscrits ont été détruits ou endommagés à des degrés divers lorsque la ville a été lourdement bombardée en 1944 lors de la Libération. Les parchemins ont été exposés au feu (et par la suite à la chaleur) ainsi qu'à l'eau, utilisé par les pompiers pour éteindre l'incendie. En 2009, certains des documents endommagés ont été restaurés par humidification afin d'aplatir les parchemins. En utilisant la microscopie optique non linéaire, les chercheurs ont pu cartographier l'état de conservation de plusieurs manuscrits sur parchemin et confirmer l'absence d'impact du processus de restauration.

Ces résultats créent de nouvelles possibilités pour l'analyse des artefacts du patrimoine culturel à base de collagène, comme les parchemins, cuir, ou des spécimens d'histoire naturelle séchés ou conservés dans des fluides. Plus généralement, cette technique de microscopie optique non linéaire, qui reste encore relativement méconnue des sciences du patrimoine, offre de nouvelles possibilités d'utilisation dans un large éventail de domaines.