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Antoine Bibesco développe une très forte amitié avec Marcel Proust qui va durer plus de vingt ans.

Dès le début, Antoine croit dans le talent de Proust et insiste - sans succès - pour que son livre Du côté de chez Swann soit publié par la Nouvelle Revue de France, dirigé par André Gide. Dans ce livre, le personnage de Robert de Saint Loup est inspiré de Bibesco.

Jusqu'à la fin, il restera proche de Proust. Alors que celui-ci est cloué dans sa chambre du fait de ses crises d’asthme, Bibesco lui apporte régulièrement les nouvelles du tout Paris mondain. Il publiera après sa mort leur correspondance, Lettres de Marcel Proust à Bibesco.