Marie Gautheron a enseigné l’analyse plastique, l’histoire et la théorie de l’art à l’ENS de Fontenay-Saint Cloud, puis à l’ENS de Lyon, jusqu’en 2010 – enseignement qui a donné lieu à la publication, papier ou numérique, de nombreux travaux réalisés sous sa direction par des étudiants de l’ENS.
De 2006 à 2008, avec Claire Merleau-Ponty, (Ecole du Louvre), et en collaboration avec le musée du Quai Branly et le musée des Confluences, elle a conduit un projet qui a permis aux étudiants des deux Ecoles de réaliser une exposition consacrée à l’articulation art-anthropologie, “Sur les traces du serpent” (musée des Confluences, Lyon, novembre-décembre 2008), et elle a dirigé la publication d’un ouvrage, L’aventure d’une exposition – Sur les traces du serpent (ENS Editions, Ecole du Louvre, Musée du Quai Branly, 2008), ainsi qu’un site ( tracesduserpent.ens-lyon.fr).
Depuis 2010, elle participe au projet de recherche “ retour sur la Mission Dakar-Djibouti : mettre en circulation les savoirs et les objets”, qui réunit des chercheurs de l’ENS Lyon et de l’Université Paris Ouest Nanterre.
Sous la direction de S.Le Men, elle poursuit une recherche sur l’invention du désert chez les peintres voyageurs dans l’Algérie coloniale (1860-1890), en particulier dans l’oeuvre de Gustave Guillaumet.