Lorsqu’Henri Verne devient directeur des musées nationaux en 1925, il ambitionne de moderniser les musées français, et en particulier le Musée du Louvre. En 1926, sur l’initiative de Louis Hautecoeur et Jean Guiffrey (respectivement conservateur adjoint et responsable du département des Peintures), il réunit Jean-Gabriel Goulinat, peintre ayant participé à de premières expériences de radiographie sur des tableaux pendant la première guerre mondiale, et Jean-François Cellerier, directeur du Laboratoire d’essais du Conservatoire national des arts et métiers, à qui il confie la mission de « créer au musée du Louvre un laboratoire de recherches scientifiques destiné à effectuer des études de documentation, de technique et d’identification des tableaux et œuvres d’art ». Les objectifs sont multiples : créer un « service d’identité artistique » pour « bertillonner » les œuvres et ainsi éviter les acquisitions de faux, identifier de façon certaine un tableau volé ou vérifier l’attribution d’une œuvre, mais aussi mieux connaître les techniques de peinture, analyser les méthodes de travail des maîtres, et établir des « dossiers de santé » des tableaux afin d’améliorer leur conservation et leur restauration.
Dès l’été 1927, grâce à des appareils prêtés par le Laboratoire d’essais du Conservatoire national des arts et métiers, l’équipe bénévole du laboratoire effectue de premiers tests sur des tableaux de moindre envergure et de petit format. Au mois d’octobre, les premières véritables analyses portent sur la célèbre Joconde, que la presse et les critiques d’art évoquent régulièrement depuis le vol de 1911 : les analyses confirment que le tableau du Louvre est bien authentique. Un laboratoire est aménagé au printemps 1928 dans la salle dite « des Revolvers », ainsi nommée car les gardiens du musée venaient s’y exercer au tir. Faute de moyens, ce premier laboratoire reste encore réduit mais, de novembre 1928 à la fin de l’année 1929, ce sont plus d’une centaine de toiles qui y sont analysées. Les tableaux sont soumis essentiellement à quatre types d’examens : la photographie en lumière blanche, la photographie sous ultraviolets, la radiographie et l’examen aux rayons monochromatiques.
Ce premier laboratoire de la salle des Revolvers constitue en quelque sorte une préfiguration du futur Laboratoire de recherches scientifiques du Louvre, véritable service inauguré en 1931 grâce aux dons de Carlos Mainini, attaché à l’ambassade d’Argentine, et du docteur Fernando Perez, ambassadeur d’Argentine à Rome.
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Le laboratoire fait partie du musée du Louvre.
Le laboratoire du Louvre travaille en relation fonctionnelle avec le laboratoire natonal de métrologie et d'essais.