Suivant la Tradition, saint Martin vint à Artonne à la fin du IVe siècle pour y vénérer le tombeau de saint Vitaline, vierge martyre. Des colonnes romaines réemployées dans une porte murée au sud de l’église prouvent l’antiquité du lieu. Le vicomte de Thiers, Guillaume, y fonda en 1048 un chapitre qui disparut à la Révolution.
C’est une église romane, avec des grilles du XIIe dans le chœur, remaniée au XVe. Les piliers sont sans colonnes engagées, à pilastres nus et impostes où se retrouve le cartouche dit « carolingien » (rectangle étroit et allongé, à léger relief, disposé sur un tailloir en haut d’un pilier)
L’église a trois nefs, couvertes en berceau et quart de cercle. Elle est de dimension importante, plus grande que Notre-Dame-du-Port ou Orcival!
Une coupole sur trompe repose sur les piliers du carré du transept. La grande nef a reçu tardivement un berceau brisé sur doubleau. Les collatéraux sont voûtés de demi-berceaux, à l’exception de la troisième travée du bas-côté nord, voûtée d’arêtes.
Le chevet est arrondi, avec six colonnes avec arcs très surhaussés, le chœur légèrement désaxé ayant été reconstruit au XIIe. ; le déambulatoire a trois chapelles rayonnantes carrées.
Accolée au transept nord, se trouve une chapelle à deux étages, rez-de-chaussée crypte, comme à Royat, salle dite « salle capitulaire », divisée en trois nefs par deux files de colonnes.
L= 47,8m
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De multiples statues du XVIIIe pour la plupart : saint Martin bien sûr, sainte Vitaline, saint Antoine, …. Les grilles de fer du XIIe sont remarquables.
Enfin, une plaque de l’époque de la Restauration évoque la mémoire du roi Louis XVI.
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