Cette thèse a pour objectif de déterminer le devenir des populations marginales d’arbres boréo-montagnards dans le contexte des changements climatiques. La réponse dendroclimatique et la structure génétique des espèces sont analysées conjointement sur des gradients incluant les zones de distributions continues et marginales. Les deux modèles biologiques choisis sont le thuya occidental en limite nordique (forêt boréale canadienne) et le pin cembro en limite occidentale (Alpes). Les hypothèses suivantes ont été testées : le réchauffement climatique au cours du XXe siècle a entrainé une augmentation de croissance ; la variabilité de croissance est reliée à la structure génétique aux niveaux intra- et inter-populationnels. Une baisse de croissance du thuya a été observée après 1980 en zone marginale, qui serait liée à une limitation par la sécheresse. Pour les deux espèces, les relations climat-croissance étaient essentiellement modulées par le volume des précipitations, mais également par des variables édaphiques et par la taille des arbres. L’existence d’un lien significatif entre la structure génétique et certaines variables climatiques laisse néanmoins espérer un potentiel d'adaptation génétique, dont l’ampleur dépendra de la diversité génétique disponible pour la sélection naturelle. Par ailleurs, le synchronisme de croissance entre les arbres était à la fois influencé par la diversité génétique intra-populationnelle et par le volume des précipitations. En conclusion, il apparaît très difficile de distinguer les effets du climat et de la génétique sur la croissance des arbres étudiés. / This thesis aims to assess the fate of marginal populations, in the context of climate change, for boreo-mountain tree species. The dendroclimatic response and the genetic structure of the species are jointly analyzed on gradients including both the continuous and the marginal distribution zones. Two biological models have been chosen for this research, white cedar at its northern limit (boreal forest) and stone pine at its western limit (temperate mountain forest). The following hypotheses were tested: global warming during the twentieth century has led to increased growth; growth variability is related to the genetic structure at the intra- and inter-population levels. A decline in cedar growth was observed after 1980 in marginal zone, which could be linked to drought constraints on growth. For both species, climate-growth relationships were essentially modulated by the amount of precipitation, but also by soil and tree-size variables. The existence of a significant link between genetic structure and some climatic variables still leaves some hope for a genetic adaptation potential, which magnitude will depend on the genetic diversity available for natural selection. The growth synchronicity between the trees was both influenced by the intra-population genetic diversity and the amount of precipitation. In conclusion, it is very difficult to disentangle the effects of climate and genetics on the growth of the studied trees.