Issu d'une famille artistique aisée de Damville dans l'Eure, il est influencé dès son jeune âge par son grand-père maternel Émile Frédéric Nicolle, artiste amateur. Après des études secondaires au lycée Corneille de Rouen, il poursuit des études de droit à l'université de Paris tout en développant sa passion artistique.
En 1903, il contribue à organiser la section dessin du premier Salon d'Automne à Paris et commence à exposer ses œuvres. Influencé par Edgar Degas et Toulouse-Lautrec, il évolue progressivement du fauvisme vers le cubisme, mouvement dont il devient l'un des acteurs essentiels.
Mobilisé durant la Première Guerre mondiale, il combat sur les fronts de Champagne et de l'Artois avant de travailler dans le service du camouflage. Cette expérience enrichit sa réflexion sur la perception visuelle. Après le conflit, il se consacre à l'étude des théories scientifiques sur la couleur et le mouvement, intégrant ces concepts dans son travail pictural.
Sa notoriété grandit dans les années 1930, particulièrement aux États-Unis, et il adhère au groupe Abstraction-Création en 1932. L'exposition organisée par la galerie Louis Carré en 1944 marque un tournant dans sa reconnaissance. Il reçoit successivement le Prix Carnegie en 1950 et le grand prix de la Biennale de Venise en 1956.
Ses dernières années sont marquées par des expositions internationales et des commandes prestigieuses, notamment pour les vitraux de la cathédrale de Metz. Décédé à Puteaux en 1963, son héritage artistique demeure célébré pour son intégrité et ses innovations dans l'exploration du cubisme et de la gravure.
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