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Paris, 1859. Jules habite juste à côté de Notre-Dame de Paris. Depuis qu'il est né, la grande dame est en chantier. L'architecte Viollet-Le-Duc et ses artisans entreprennent de lui redonner sa splendeur d'antan. Jules assiste, fasciné, à l'avancée des travaux. Louise est la fille du gardien de Notre-Dame. Elle connaît la cathédrale comme sa poche. Elle y est aussi à l'aise qu'un magnifique chat noir qui escalade les toits et qu'elle a baptisé Suif.
Mais les ouvriers n'aiment pas voir un chat noir au milieu de leur chantier... Ils décident de tendre un piège à Suif pour s'en débarrasser. C'est compter sans l'intervention de Jules qui sauve le chat in extremis. C'est ainsi que Jules et Louise font connaissance. Un jour, des outils et des matériaux commencent à disparaître sur le chantier. Un homme est immédiatement soupçonné : le gardien. Il est le seul à avoir toujours les clés sur lui.
Jules et Louise vont devoir prouver son innocence.