La peinture artistique connaît une évolution majeure au XVe siècle en Europe, avec le remplacement de la tempera au jaune d'œuf par la peinture à l'huile. Ce bouleversement a probablement occasionné l'utilisation de techniques employant simultanément l'huile et le jaune d'œuf, une pratique qualifiée de tempera grasse. Au cours du XXe siècle, la recherche des procédés de la Renaissance amène des artistes à proposer des recettes de peintures à l'émulsion. Malgré l'importance historique de ces formulations, leurs propriétés physico-chimiques, étroitement liées aux pratiques artistiques, restent encore peu étudiées à ce jour. Ce travail vise à caractériser les propriétés physico-chimiques (stabilité, écoulement et séchage) de liants et de peintures à base d'émulsions d'huile de lin et de jaune d'œuf, formulés à partir de recettes d'auteurs du XXe siècle, et de mettre en évidence les liens entre ces propriétés, le procédé de préparation, et la microstructure des liants et peintures. Les émulsions huile dans eau (o/w, oil in water) de jaune d'œuf et d'huile de lin crue présentent une excellente stabilité, à l'inverse des émulsions eau dans huile (w/o). En remplaçant l'huile crue par une huile partiellement saponifiée par de l'oxyde de plomb, couramment utilisée par les artistes de la Renaissance, la stabilité des émulsions w/o peut être considérablement accrue. Des peintures ont été préparées en dispersant un pigment (en particulier le jaune de plomb et d'étain type I) dans ces différentes émulsions. Leurs propriétés rhéologiques ont ensuite été caractérisées : pour une fraction de pigment identique, les peintures à l'émulsion présentent une viscosité et un seuil d'écoulement supérieurs à ceux des peintures conventionnelles a tempera ou à l'huile. La fraction volumique de phase dispersée dans le liant est un paramètre d'ajustement de ces propriétés.L'observation de la microstructure des peintures par microscopie confocale met en évidence le maintien du type d'émulsion initiale du liant (o/w ou w/o) après dispersion du pigment, permettant à l'artiste de facilement contrôler la phase continue de sa peinture, huile ou jaune d'œuf. Cette structure a un impact majeur sur le mécanisme et la cinétique de séchage des peintures, étudiés de façon parallèle par spectroscopie infrarouge et relaxométrie par résonance magnétique nucléaire (RMN). Deux mécanismes peuvent être mis en évidence : un séchage « physique » dû à l'évaporation de l'eau, et un séchage « chimique » consistant en une réaction d'autoxydation des triglycérides qui entraîne leur réticulation. Les peintures dont la phase continue est aqueuse sèchent en quelques minutes par évaporation de l'eau. À l'inverse, les peintures dont la phase continue est l'huile deviennent sèches au toucher seulement après réticulation. Dans les deux cas, la présence de jaune d'œuf ralentit fortement l'oxydation des triglycérides de l'huile crue. Enfin, différentes techniques d'imagerie ont été mises en œuvre pour étudier la microstructure des peintures sèches : imagerie par spectrométrie de masse des ions secondaires à temps de vol (TOF-SIMS), nano-holotomographie des rayons X, microfluorescence des rayons X. Le potentiel de ces techniques pour élucider l'organisation du jaune d'œuf, de l'huile et des particules de pigment dans la peinture sèche a été exploré. La structure du liant après séchage permet de remonter à son procédé de préparation.