Tandis que la variabilité climatique à long terme du Quaternaire terminal (oscillations glaciaire/interglaciaire) est relativement bien appréhendée aujourd’hui, l'origine et la modalité des variations climatiques haute-fréquence séculaires à millénaires, depuis la très haute fréquence des cycles de Dansgaard-Oeschger (D/O) jusqu'à la plus grande périodicité des événements d'Heinrich, restent toujours matière à débat. Parmi les éléments encore équivoques se trouvent notamment les modalités de transferts de chaleur méridiens et latitudinaux. A ce titre, la connexion hydrologique entre l’Atlantique et la Méditerranée apparaît comme un exemple d’étude particulièrement approprié vu qu’elle illustre le couplage de phénomènes jouant selon un double gradient Est-Ouest et Nord-Sud, reliant ainsi processus subtropicaux et nord atlantiques. Nous avons ainsi ciblé nos analyses sur des séquences prélevées autour du détroit de Gibraltar, avec pour objectif d’étendre les connaissances spatiales et temporelles de la variabilité climatique haute fréquence des derniers 50 000 ans dans le secteur de l’Atlantique Est subtropical et de la Méditerranée occidentale. La méthodologie de cette thèse est ainsi basée sur une comparaison multi-proxies qui inclut des analyses micropaléontologiques (dinokystes et foraminifères planctoniques) et géochimiques (isotopes stables et alkénones). Nous avons ainsi pu tester la cohérence des changements hydrologiques de surface inter- et intra-bassins et tenter de caractériser la migration des fronts hydrologiques associés. Grâce aux sites des marges marocaine et portugaise, notamment, nous avons pu vérifier l’impact des cycles de D/O sur la variabilité de l’intensité des cellules d’upwelling côtières dans ce secteur et sur la dynamique de la veine d’eau méditerranéenne profonde (MOW), couplant signaux des masses d’eau superficielles (température, salinité et productivité) aux paléo-intensités de la MOW. / While the long-term climatic variability of the Quaternary is relatively well understood today, the causes and processes at the origin of the rapid and brutal climatic variability that characterized the last glacial period (Dansgaard-Oeschger cycles), including meridional and latitudinal heat transfer mechanisms, are still subject to debate. As such, studying the hydrological connection between the Atlantic and the Mediterranean Sea appears particularly appropriate since it illustrates the coupling acting on a double East-West and North-South gradient. It furthermore links subtropical processes and North Atlantic ones. We focused our analysis on sedimentary sequences retrieved around the Strait of Gibraltar, in order to extend the spatial and temporal knowledges about the impact of the high frequency climatic variability of the last 50 000 years in the sector of the eastern subtropical Atlantic and of the western Mediterranean Sea. The methodology of this thesis is based on a multi-proxy compilation coupling micropaleontological (dinocysts and planktonic foraminifera) and geochemical (stable isotopes and alkenones) approaches. We have tested the consistency of the sea-surface paleohydrological changes at inter-and intra-basins scales and tried to characterize the associated migration of the hydrological fronts. Sites of the Portuguese and Moroccan margins, in particular, allowed us to document the impact of the D/O cycles on the intensity of coastal upwelling cells as well as on the dynamics of the MOW, by coupling sea surface signals (temperature, salinity and productivity) to paleointensity of the MOW.