PHOTO: Rudolph MacLeod et sa femme Margaretha, la future Mata Hari, à Malang en 1897.

En janvier 1917, l'attaché militaire allemand à Madrid, le major Kalle, que Mata Hari avait tenté de séduire en se faisant passer (ou en étant réellement ?) comme l'espion allemand de nom de code H-21, transmet un message radio à Berlin, décrivant les activités de H-21. Les services secrets français interceptent le message grâce aux antennes de la Tour Eiffel et sont capables d'identifier H-21 comme étant Mata Hari. Aussi étrange que cela puisse paraître, les Allemands chiffrent le message avec un code qu'ils savaient pertinemment connu des Français et avec des informations suffisamment précises pour désigner sans peine Mata Hari (nom de sa gouvernante, adresse), laissant les historiens penser que le but du message était que, si elle travaillait effectivement pour les Français, ceux-ci pourraient démasquer sa double identité et la neutraliser. En tout état de cause Mata Hari se retrouve au milieu de services secrets en pleines manœuvres de manipulation et d'intoxication de part et d'autre. Six semaines après son retour en France pour rejoindre son amant Vadim Maslov, le contre-espionnage français fait une perquisition dans sa chambre de l'hôtel Élysée Palace sur les Champs-Élysées. On ne trouve pas de preuve incontestable, mais le sac à main contient deux produits pharmaceutiques. Elle déclare que l'un de ces produits est un contraceptif, bien légitime compte tenu de ses activités, mais il entre aussi dans la composition de l'encre sympathique. Des télégrammes chiffrés interceptés établissent (et elle le reconnaît) que le consul allemand aux Pays-Bas lui avait versé 20 000 francs. « Pour prix de mes faveurs », précise-t-elle. Pour des « renseignements », selon ses juges, sans préciser lesquels.
À la suite de cette perquisition, le 13 février 1917, elle est arrêtée par le capitaine Pierre Bouchardon (son passage ayant été signalé par Louis-Ferdinand Céline qui travaillait alors au Service des Passeports) ; elle est soumise à un interrogatoire à la prison Saint-Lazare mais apporte en fait très peu d'informations. La seule qui soit assez importante concerne un autre agent double qui avait infiltré le réseau allemand pour les services secrets français. Pour anecdote, elle avoue à Bouchardon qui mène l'instruction vouloir se « venger » des Allemands qui lors d'une perquisition au théâtre de Berlin lui avaient pris toutes ses fourrures (d'une valeur d'environ 80 000 francs). 

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