L'examen des vestiges conservés dans le sous-sol de la basilique suggère que, durant l'époque mérovingienne, le chœur primitif fut doté, sur toute sa largeur, d'une abside en hémicycle. À l'ouest, la nef s'est agrandie à deux reprises pour atteindre près de 60 m de long ; à ce stade, l'édifice englobait en façade un vestibule central flanqué de deux pièces. Au nord, un portique, reconnu en fondation, a pu s'étendre tout le long de la nef. L'existence d'un portique symétrique, longeant la construction au sud, n'a pu être vérifiée par l'archéologie.

Au nord de la basilique, deux églises découvertes en fouille sont de taille plus modeste. La première, connue ultérieurement sous le vocable de Saint-Barthélemy, est formée d'une nef unique donnant sur un chœur rétréci et allongé, terminé intérieurement en hémicycle ; il se trouve englobé, ainsi que deux annexes symétriques, dans un chevet plat. Un portique, entourant la nef sur trois côtés, est doté, en façade ouest, d'un porche centré sur la porte axiale de la nef. Une galerie raccordée à ce porche s'étendait près de 30 m à l'ouest. Le plan très fragmentaire d'un allongement, greffé sur l'extrémité ouest de cette galerie, suggère que la construction se prolongeait, en retour d'équerre, vers le sud. La deuxième église, au vocable de Saint-Pierre, diffère par son abside rectangulaire que flanque une annexe nord. Au sud, l'édifice est entièrement longé par une galerie qui a dû rejoindre, à l'ouest, l'église Saint-Barthélemy. Puisque cette galerie se prolonge également à l'est de l'abside de Saint-Pierre, on peut admettre, dès cette époque, l'existence de la troisième église, connue sous le vocable de Saint-Paul. Ne disposant pas de données archéologiques concernant cet édifice, nous en proposons une restitution, parfaitement hypothétique, de forme quasi analogue à celle de l'église Saint-Barthélemy.

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