Після війни у січні 1919 року призначений головою місії Антанти у Польщі, завданням якої було досягнення перемир'я у польсько-українській війні. 19 січня 1919 року місія Бартелемі прибула до Кракова, налагодила стосунки з польською владою. На початку лютого місія Бартелемі дісталася до Львова для переговорів із ЗУНР. Потягом, яким приїхала місія, було таємно провезено 14 000 гвинтівок з боєприпасами для польської армії. Це викликало протест влади ЗУНР. Бартелемі запропонував створити демаркаційну лінію між Польщею та ЗУНР, яку згодом назвали лінією Бертелемі. Його план передбачав встановлення західного кордону ЗУНР по східній межі Львівського, Перемишлянського і Бібрського повітів, далі вниз по течії річки Стрий. Згідно з цим планом до Польщі відходила половина території Східної Галичини, зокрема Львів і Дрогобицько-Бориславський нафтовий басейн потрапляли до складу Польщі. Умови перемир'я були невигідні для ЗУНР. Українська делегація відкинула пропозиції Бертелемі. 2 березня місія покинула Львів.