Mathilde, 9 ans, vit seule avec sa mère Hélène depuis le divorce de ses parents et l'opération cardiaque de son grand-père, Paul. Entre la mère et la fille, l'échec scolaire est source de conflit. Planquée le plus souvent sous son lit, la petite fille y a créé son univers et son mystère. Une nuit, Mathilde s'enfuit de chez elle pour rejoindre la résidence médicalisée où végète son grand-père. Dans ses mains, elle tient une lettre de Madeleine, disparue depuis trente ans. Mathilde sait maintenant qu'on lui ment, que sa grand-mère n'est pas morte. Elle est venue enlever Paul pour qu'il l'aide à la retrouver. Au petit matin, le TGV file vers Biarritz.