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Physiologiste, titulaire de la Chaire d'Histoire Naturelle des Corps Organisés au Collège de France, Jules Etienne Marey, vers 1870 commence à construire des oiseaux mécaniques. En 1874 il a un assistant, Victor Tatin (1843-1919), qui comme lui est fasciné par les possibilités du vol mécanique. Il rencontre aussi Alphonse Pénaud (1850-1890), qui lors d'une conférence à la Société française de navigation aérienne, fin 1873, pour l'étude théorique du vol des oiseaux, imagine un appareil photographique qui pourrait prendre plusieurs épreuves successivement à quelques centièmes de seconde d'écart. En 1878, Jules Etienne MAREY devient membre de l'Académie des sciences. Son intérêt se porte sur l'étude du mouvement chez les êtres vivants. Aussi, après la découverte des travaux de Muybridge, qu'il rencontre en 1881, il va utiliser la photographie comme outil pour ses recherches. Vers 1870, Jules Etienne Marey photographie le mouvement décomposé de la locomotion humaine.

« Locomotion » vers 1870

Jules Etienne Marey photographie la décomposition des mouvements pendant la locomotion humaine.

Et en 1882, Marey met au point un fusil photographique ( objet exposé au Musée des Arts et Métiers à Paris) avec lequel il enregistre sur une plaque sensible un vol de mouette décomposé en douze images prises au 1/720^e de seconde...

le fusil photographique lui permet de photographier « sur nature » un être en mouvement sur douze poses. Cette « caméra » a l'avantage d'être légère et mobile. Il ne l'utilise que quelques mois, mais l'invention est restée célèbre.

Pélican volant, photographié vers 1882 par Jules Etienne Marey qui trouva un moyen de saisir plusieurs mouvements en une seule photographie.

En 1882, Marey crée également la Station physiologique du Parc des Princes à Boulogne-Billancourt, subventionnée par l'État français : le ministère de la Guerre s'était intéressé aux travaux de Marey sur la « méthode de marche » de l'armée allemande (vainqueur de l'armée française en 1870).
La chronophotographie (vers 1882)

La même année, Jules Etienne Marey invente la chronophotographie sur plaque fixe (au gélatinobromure) : à l'aide d'un seul objectif — contrairement à la méthode de Muybridge qui utilise plusieurs objectifs — et avec des sujets clairs sur fond noir, une plaque photographique est exposée plusieurs fois par un obturateur rotatif.

En 1889, Marey abandonne la plaque de verre, et passe au film celluloïd, qui vient d'être introduit en France. Il invente alors un mécanisme astucieux capable de faire avancer le film en synchro avec l'ouverture de la fente de l'obturateur. Il s'agit donc bien des premières images de « cinéma », mais le film n'étant pas perforé, de gros problèmes d'équidistance des clichés se posent.

Les résultats de ses travaux sur le mouvement, ses chronophotographies parfois abstraites, influencent des artistes du XX^e siècle :

• Nu descendant l'escalier de Marcel Duchamp (1912).
• Petite fille courant sur un balcon de Giacomo Balla (1912).