Paternel est le premier long-métrage de Ronan Tronchot, qui a grandi dans une famille catholique, avec des grands-parents très croyants et pratiquants. Alors que son grand-père était sur le point de mourir, sa grand-mère a fait appel à un prêtre de la paroisse. Il se souvient : "J’ai trouvé assez touchante la présence de cet homme et surtout la relation qu'il a entretenue avec mon grand-père. Il venait tous les jours et passait une heure à discuter avec lui. Et il a accompagné le deuil de ma grand-mère par la suite. J’ai discuté avec lui et j’ai découvert un homme intelligent, cultivé, sage et très ouvert."
Désireux de montrer les hommes d’Église sous un angle nouveau dans le cinéma français, le réalisateur a alors imaginé une histoire racontant de façon réaliste le quotidien d'un prêtre au XXIème siècle en France.
La paternité est un sujet cher à Ronan Tronchot, qui en avait déjà fait le cœur de ses deux courts-métrages. Dans Novembre, un jeune père faisait face au deuil de sa femme, tandis que Dans la forêt lointaine mettait en scène un père de famille au chômage qui se replie sur lui-même. En outre, le réalisateur a lui-même eu un enfant pendant le développement de Paternel.
Ronan Tronchot tenait à éviter les clichés sur les hommes d'Église et à être respectueux "en mettant en lumière les prêtres dont on parle peu, ceux qui sont dévoués à leur communauté et qui font bien leur travail, tout cela en questionnant les règles de l'Église catholique au XXIème siècle. Est-ce que certaines règles sont encore d'actualité, sont encore applicables aujourd'hui et en phase avec les mœurs actuelles ?"
Ronan Tronchot et le scénariste Ludovic du Clary ont effectué des recherches pour écrire Paternel. Ils ont lu beaucoup d’ouvrages et d’articles de presse sur l’évolution de la place du catholicisme en France, et ont multiplié les rencontres et entretiens avec des prêtres, des laïcs, la hiérarchie de l'Église...
Ils sont aussi allés vivre pendant une semaine dans un presbytère, en Bretagne, au contact de trois prêtres pour observer le fonctionnement au quotidien d’une paroisse. "Nous avons été témoins des divergences d’opinions qui surviennent parfois et de la façon dont les prêtres arrivent à associer leur spiritualité et des questions qui sont d'ordre plus quotidien, administratif. Ce travail d’enquête nous a permis d’ancrer l’histoire et le personnage dans une situation réaliste où beaucoup peuvent se reconnaître dans les questions que soulève le film."
Lors de ses recherches, le réalisateur a croisé la route de David Gréa, un ancien prêtre désormais marié et père de famille, qui a exercé dix-sept ans à Lyon jusqu’à fin 2016. C'est durant son sacerdoce qu'il a rencontré celle qui est devenue son épouse. Il a demandé une dérogation pour continuer à exercer tout en ayant une vie de famille. Le réalisateur rapporte : "Son témoignage est intéressant : il est allé voir son évêque, qui lui a dit en substance : 'Je ne peux pas t’empêcher de voir cette femme mais il ne faut pas que ça se sache'. Il a commencé par cacher cette relation, mais un jour il n’a plus supporté de vivre dans le mensonge et il a tout raconté à ses fidèles."
David Gréa a conseillé l'équipe sur toutes les questions assez techniques du fonctionnement hiérarchique de l’église. Cependant, son cas est différent de celui de Simon, le héros de Paternel, car ce dernier ne compte pas se remettre en couple avec la mère de son enfant. "Notre question, ce n’est pas le célibat des prêtres, c’est plus précisément l’impossibilité d’avoir une vie de famille", souligne Ronan Tronchot.
Ronan Tronchot avait monté un court-métrage dans lequel jouait Grégory Gadebois : "Avoir accès à toutes les prises m’avait montré à quel point c’est un acteur formidable, il était bon et subtilement différent dans toutes." Le réalisateur a choisi le comédien pour ce qu'il dégage, "c'est-à-dire ce mélange de sagesse, de fermeté, de douceur – des sentiments qu’il peut alterner avec beaucoup de subtilité."
S'il est d'usage de trouver des enfants ou des adolescents via un casting sauvage, cela n'a pas été le cas pour Paternel. Le réalisateur souhaitait limiter l'improvisation sur le plateau, d'autant plus que Grégory Gadebois est un acteur très attaché au texte.
Ronan Tronchot explique : "On a donc cherché un enfant qui avait déjà joué la comédie, qui avait l’expérience des tournages, et la rigueur nécessaire. La directrice de casting a rencontré plusieurs candidats jusqu’à ce qu’il n’en reste plus que deux, dont Anton Alluin, que j’ai finalement choisi et qui a été formidable."