Une étude, dont les résultats intitulés «Consolidation or initial design? Radiocarbon dating of ancient iron alloys sheds light on the reinforcements of French Gothic Cathedrals» sont publiés dans la revue Journal of Archaeological Science, a permis de démontrer pour la première fois, grâce à une datation fiable par le carbone 14 des pièces métalliques retrouvées dans les cathédrales gothiques, que le fer était introduit en renfort de la pierre dès l'étape de construction.

Si les recherches historiques et archéologiques avaient déjà montré «que l'architecture gothique, qui a fleuri à partir du milieu du XII^e siècle autour de Paris, intègre des quantités importantes de renforts en fer ou en acier», comme «les agrafes (pièces scellées entre deux pierres de taille pour les assembler), les chaînages (armatures métalliques rigidifiant les murs) et les tirants (barres métalliques destinées à lutter contre l'écartement des structures)», la date de leur intégration dans les cathédrales «faisait toujours débat».

Comme, en Europe, jusqu'au Moyen Age, le minerai de fer «est réduit en métal dans des fourneaux utilisant du charbon de bois, dont une partie du carbone diffuse et se retrouve piégée dans le métal (sous forme de lamelles de carbures de fer)», l'étude ici présentée a entrepris de mesurer «la quantité de carbone 14, présent à l'état de trace dans le métal».

Cette méthode, qui permet de «dater l'arbre qui a servi à obtenir le charbon», en extrayant le carbone du métal (ce qui donne une estimation de l'âge du métal), «paraît simple, mais elle n'avait encore jamais été mise en œuvre de manière fiable, car les métaux ferreux archéologiques sont des matériaux très complexes, contenant du carbone de plusieurs sources».

Malgré cette difficulté, cette étude a pu aboutir, «en croisant la datation au carbone 14 avec des indices archéologiques», à établir «une chronologie fine (à quelques années près) de l'intégration des éléments métalliques dans les cathédrales de Beauvais et de Bourges».

Il est ainsi apparu de manière précise que des éléments métalliques ont été utilisés en cours de construction à Bourges et même pensés dès la conception de l'édifice à Beauvais.

En effet, alors qu'à Beauvais, «plusieurs des tirants métalliques qui soutiennent les arcs-boutants portent des graffitis du XVIII^e siècle, ce qui laissait penser que le métal pouvait être un ajout tardif», certaines pièces «se sont avérées dater du début de la construction, vers 1225-1240, suggérant que pour réussir à édifier le plus haut chœur gothique au monde (46,3 mètres), le fer a été pensé comme un allié de la pierre dès sa conception».

De plus, si un chaînage métallique entourant le chœur plus ancien (1195-1214) de la cathédrale de Bourges «s'est révélé contemporain de la construction», comme «il contourne un groupe de colonnes alors qu'il passe sous certaines autres», il n'a sans doute «pas été pensé dès l'origine mais intégré en cours de chantier».

Le succès de cette analyse, qui «confirme que les chantiers de cathédrales étaient de véritables laboratoires où les bâtisseurs, issus de plusieurs corps de métiers, testaient des techniques de construction pour réussir ces défis architecturaux», ouvre la porte à d'autres recherches concernant «des bâtiments médiévaux, en Europe, comme la Sainte-Chapelle mais également en Asie, tels les temples d'Angkor».