Plusieurs seigneurs se succèdent à Champs à partir du XIe siècle, d'Adam de Champs à Jeanne II de Champs qui le vend en 1399 à la famille d'Orgemont. Pierre d'Orgemont, chancelier de Charles V, fait construire un hôtel particulier en 1499-1500, édifié par Claude Fany. Après sa sœur, Louise d'Orgemont, et son fils, Claude de Montmorency, le domaine est la propriété de Jean Duval, seigneur de Dampierre, trésorier de François Ier, qui l'obtient par échange. Jean Morin lui achète en 1563, qui l'échange à Jean du Faur de Saint-Jory en 1567 ; le domaine s'étend alors sur 26 hectares. Ce-dernier le vend à Jean Dugué, collecteur d'impôts, en 1577. Il fait construire un château, légué à sa femme, Anne Leclerc, en 1584, puis à sa fille, Anne de Ligny. Achat par Giulia Savelli en 1604 ; legs à sa fille, Catherine de Rambouillet, en 1606. Vente à Guichart Faure en 1607 ; legs à son petit-fils Jules-César II Faure en 1636 ; legs à son fils, Nicolas Faure de Berlize en 1681. Ce-dernier modernise le château en instaurant un plan en U et un appareil en brique et pierre. Achat en 1699 de Charles Renouard de La Touanne, financier. Charles Renoaurd de La Touanne commande une nouvelle demeure à Pierre Bullet et son fils, Jean-Baptiste Bullet de Chamblain, avant que le financier ne soit dessaisi de son domaine en 1701. Achat de Paul Poisson de Bourvallais, financier, en 1702. Il finance la réalisation du château actuel, dont la réalisation était peut-être déjà commencée. Les plans définitifs sont arrêtés en 1703, la construction se termine autour de 1708. Le jardin est commencé en 1702 sur des plans de Claude Desgots, petit-neveu d'André Le Nôtre. Le château de Champs s'impose comme un modèle de demeure de villégiature idéale, qui ménage espaces de réception et espaces de vie dans une recherche de davantage de confort, qui trouve un équilibre entre la richesse et la simplicité, qui allie un jardin régulier et des terres agricoles. Il est publié dans plusieurs ouvrages (Jean Mariette, 1727 ; Jacques-François Blondel, 1737 et 1771-1777 ; Charles-Etienne Briseux, 1743 ; Claude Sauvageot, 1879). Legs à sa nièce, Louise-Thérèse Chindré, en 1716, après avoir fait faillite. Achat de Marie-Anne de Bourbon, princesse de Conti, en 1718, qui l'offre à son cousin, Charles-François de La Baume Le Blanc, duc de La Vallière, tout en conservant les parties agricoles, qu'il obtient en 1739. Legs la même année à son fils, Louis-César de La Baume Le Blanc, duc de Vaujours et de La Vallière, qui commande une modification des jardins à Jean-Charles Garnier d'Isle (gendre de Claude Desgots), ainsi qu'une modernisation des intérieurs à la mode rocaille à Jean Charpentier en 1748. La marquise de Pompadour loue le château entre 1757 et 1759, puis achat par Gabriel Michel en 1763, qui modernise les intérieurs. Legs à sa femme, Anne Bernier, en 1765, puis à leur fille, Henriette-Françoise, marquise de Marbeuf, qui rénove le château et commande un jardin paysager à Balthazar Legras en 1792, dont fait partie une grotte, construite en 1792-1793, avec un belvédère en bois et chaume aujourd'hui disparu. Une laiterie de propreté est conçue en 1793 et attribuée à Jacques-Guillaume Legrand et Jacques Molinos. Arrêtée en 1793 et exécutée en 1794, de même que son conjoint et plusieurs membres de sa famille, le château est mis sous séquestre jusqu'en 1800. Son neveu, Pierre-Marc-Gaston de Lévis, l'achète aux enchères en 1801 et rachète la ferme dite de la Haute-Maison en 1703. Il rénove et réaménage le parc autour de 1820 dans un goût paysager et fait construire la maison du chef jardinier. Legs à son fils en 1830 qui vend à Jacques-Maurice Grosjean en 1831. Ce-dernier supprime la toiture du château au profit d'une terrasse à balustrade, ainsi qu'un donjon datant du duc de La Vallière et le belvédère abîmé de la grotte ; restaure les décors intérieurs et en fait créer sur le modèle du XVIIe siècle ; créé un lac. Achat d'Ernest Santerre en 1858, agent de change, qui fait faire des restaurations après l'occupation de l'armée prussienne en 1870. Des quatre cours du XVIIIe siècle, deux sont conservées autour de la ferme à l'est et de l'orangerie et des écuries à l'ouest. Achat de Louis Cahen le 5 août 1895 pour 1 200 000 francs dont 85 920 francs pour les meubles. Le domaines s'étend alors sur 70 hectares. Louis Cahen commande des travaux à Walter-André Destailleur, réalisés entre 1896 et 1898 : restitution de la couverture à pans brisés et construction d'un second étage sous-combles, restauration des décors, transformation de la chapelle en chambre, peinture de la majorité des pièces en blanc, installation de réseaux électriques et de l'eau courante, transformation des gardes-robes en salles de bain, construction d'une nouvelle orangerie (l'ancienne servant de remise pour les voitures), construction de l'ensemble dit La France au sud-ouest, agrandissement de la maison du jardinier. Henri Duchêne et son fils Achille sont sollicités pour redessiner un jardin régulier intégré dans un parc paysager. A la mort d'Henri Duchêne en 1902, Destailleur prend sa suite en s'inspirant du plan des jardins publié par Mariette, et tend davantage que son prédécesseur à la restitution d'un état XVIIIe siècle. Construction du Salon de Madame, installation de statues notamment inspirées du Versailles de Louis XIV. Louis Cahen demande en 1912 à Destailleur que les écuries deviennent un hôpital, et durant la Première Guerre mondiale, un hôpital militaire est effectivement installé dans les communs. Son fils, Charles Cahen d'Anvers, hérite du domaine en 1922. Il réalise quelques modifications en changeant la fonction de certaines pièces, les travaux sont confiés à Destailleur. Souhaitant la préservation de son domaine dans un contexte troublé, il fait part de son souhait de donner son bien à l'Etat en 1934. L'acte de donation est signé le 9 avril 1935, l'Etat l'accepte officiellement par décret le 27 juin, le domaine est classé au titre des monuments historiques le 24 juillet et le château est classé parmi les palais nationaux (BCPN) le 13 août. Charles Cahen d'Anvers cède ensuite le mobilier le 31 décembre, pour 2 millions de francs ; les employés du domaine deviennent fonctionnaires. Il vend également en 1948 un terrain situé rue Pierre Weczerka, situé face au bâtiment La France, où se situent une chaufferie et des édifices construits durant la première moitié du XXe siècle. Propriété de l'Etat, le domaine de 85 hectares ouvre au public puis est rapidement dévolu à recevoir les chefs d'Etats étrangers, essentiellement africains entre 1960 et 1969 (dont L. S. Senghor en 1961). Albert Grégoire est chargé de mener des travaux de modernisation ; Jean Taralon supervise l'ameublement. Le domaine perd son statut de résidence présidentielle en 1971, et est dévolu au ministère de la culture, qui en confie la gestion à la CNMH devenue le CMN. Le LRMH est installé dans les communs sud-ouest depuis 1970, dont un bâtiment sert également d'antenne à l'UDAP de Seine-et-Marne. Le parc subit d'importants dommages durant la tempête de 1999. Le plafond du salon chinois s'effondre en 2006 à cause de la présence de mérule ; il est restauré entre 2009 et 2013, période durant laquelle sont effectués également des travaux de restauration suivant les dispositions de Destailleur. Tout au long du XXe siècle le domaine est également un lieu de tournage prisé.
Le château de Champs-sur-Marne s'insère dans un vaste domaine, constitué d'un jardin régulier entouré d'un parc paysager. L'avant-cour, divisée en quatre parterres, est entourée de murs rythmés par une suite d'arcatures aveugles garnies de lierre avec au milieu une porte à fronton, et aux extrémités des pavillons. La façade antérieure présente un avant corps central entre deux ailes terminées par des pavillons saillant. Les deux niveaux d'élévation de la façade, séparés par un bandeau, sont rythmés de chaînes d'angle. Une forte corniche souligne le toit brisé percé de lucarnes. Le rez-de-chaussée est percé de grandes baies rectangulaires et l'étage de baies à arc segmentaire. L'avant corps est couronné par un fronton triangulaire. Au rez-de-chaussée, deux pilastres et deux colonnes d'ordre toscan forment un péristyle. A l'étage, quatre pilastres à chapiteau ionique encadrent la fenêtre d'axe. La façade postérieure montre une même élévation. L'avant-corps central, de forme arrondie, est ouvert au rez-de-chaussée de trois baies en plein cintre. L'étage est percé de trois baies rectangulaires ; au centre, un balcon en fer forgé est soutenu par des consoles. Un fronton triangulaire couronne l'attique sculpté. L'intérieur actuel renferme un riche décor : dessus de porte de la salle à manger peints par Oudry et Desportes, boiseries Rocaille attribuées à Verberck, mobilier et décors de Jacob, Aubert, Boudin, Chenevat, Lebas, Van Risenbuburgh et des manufactures de Sèvres et de Vincennes.
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