Ismaël (Mathieu Amalric), réalisateur en proie aux insomnies, partage sa vie avec Sylvia (Charlotte Gainsbourg), une douce astrophysicienne rencontrée deux ans plus tôt. Alors qu’il peaufine, sur la côte atlantique, le scénario d’un long métrage retraçant la vie de son frère diplomate, Carlotta, son épouse évaporée depuis deux décennies (Marion Cotillard), qu’il a fini par déclarer morte, apparaît sur la plage. Après une brève cohabitation à trois, Sylvia, envahie par la jalousie, quitte Ismaël, lequel repousse à son tour Carlotta, tout en la suppliant de renouer avec son père, le cinéaste Henri Bloom, dont il est resté proche. Incapable de reprendre le tournage de son film, Ismaël se terre à Roubaix, dans la maison de son enfance, où il est assailli par les cauchemars…

Depuis ses débuts dans les années 1990, Arnaud Desplechin (Rois & reine, Trois souvenirs de ma jeunesse, Frère et sœur…) recycle la même matière autobiographique, pétrie d’amour et de cruauté, traversée de références cinéphiliques, artistiques et psychanalytiques. Dans ce brillant opus hanté par Sueurs froides, les nus féminins de Jackson Pollock et ses propres œuvres, le réalisateur superpose des couches de récit (un triangle amoureux, une résurrection et un film inachevé qui met en scène Louis Garrel) aux ramifications inattendues, télescopant fiction, réalité et fantasme jusqu’à la confusion – celle qui grignote son héros alter ego, dont le désordre mental se matérialise par l’entrelacs de fils qu’il tend, dans son grenier roubaisien, entre des reproductions de L’Annonciation de Cortone de Fra Angelico et des Époux Arnolfini de Van Eyck. Mais contrairement à Ismaël, le spectateur prend plaisir à s’égarer dans ce millefeuille scénaristique et esthétique savamment composé. Entre mélodrame, thriller d’espionnage et étincelles de burlesque, les ruptures de ton et de rythme s’enchaînent avec fluidité grâce, aussi, au jeu remarquable des comédiens.