Face à l’augmentation actuelle des pressions anthropiques sur les réserves d’eaux douces, leur préservation, et notamment celle des eaux souterraines, est primordiale. Les interactions entre les lacs et les eaux souterraines sont étudiées ici afin d’identifier si certains lacs peuvent être utilisés comme indicateurs de changements qualitatifs et quantitatifs des eaux souterraines, spécialement au Québec où plus de 10% du territoire est recouvert d’eaux douces avec un million de lacs recensés. Une vingtaine de petits lacs de Kettle, situés dans des dépôts fluvioglaciaires, ont été spécifiquement choisis pour leur très probable interconnexion avec les aquifères libres peu profonds. Les flux d'eaux souterraines ont été quantifiés via les bilans hydrologiques des lacs couplés aux deux traceurs naturels des eaux souterraines que sont les isotopes stables de la molécule d’eau et le radon 222.A l’échelle régionale, ces lacs présentent un apport annuel et un temps de renouvellement relativement rapide par les eaux souterraines. A l’échelle locale, la modélisation journalière multicouches d’un lac témoin (le lac Lacasse) montre l’importance de la mesure des traceurs, et leur complémentarité, sur la colonne d’eau en fonction des saisons. Différents scénarii d’évolution climatique et environnementale ont ensuite été testés sur les bilans hydrologiques à long terme. Les résultats montrent que la sensibilité de la composition isotopique des lacs à l’horizon 2050 face à l’évolution de la recharge est principalement contrôlée par le pourcentage que représente l’apport des eaux souterraines dans le total de leurs apports en eau, avec une sensibilité optimale pour une fraction de 50 à 80% des apports totaux. Par l’amélioration des connaissances sur les interactions entre lacs et eaux souterraines et sur les outils qui les mettent en évidence, ce travail de recherche a montré que la signature géochimique des lacs peut être utilisée comme indicateur du devenir des ressources en eaux souterraines face aux changements climatiques et environnementaux, pour une meilleure gestion durable de ces hydro systèmes. / In the face of modern anthropogenic pressures, the preservation of freshwater resources, particularly groundwater, is paramount. This study investigates interactions between small lakes and groundwater in Quebec, where more than 10% of the territory is covered by freshwater including one million inventoried lakes, to determine whether these lakes may be used as indicators of groundwater change. Twenty-one kettle lakes, set in fluvioglacial deposits, have been specifically targeted for this study due to the high likelihood of connection to shallow unconfined aquifers. Groundwater flows were quantified via lake water balances coupled with two natural tracers of groundwater: stable isotopes of water and Radon-222. On a regional scale the majority of these lakes are characterized by an important annual groundwater inflow and a short-to-medium groundwater flushing time. Daily multi-layer modeling of one of the study lakes, Lake Lacasse, highlights the importance of conducting measurements of these complementary tracers on the water column at the local scale. Different climate and environmental change scenarios were tested to determine the long-term evolution of lake geochemistry. The results indicate that the sensitivity of the isotopic composition of lake water to changes in recharge by year 2050 is mainly controlled by the amount of the total lake balance contributed by groundwater, with an optimum sensitivity for 50-80% of the total inflows contributed by groundwater. This research demonstrates that the geochemical signatures of lakes can be used to indicate future groundwater change in response to climate and environmental evolution, which may assist in improvements to the sustainable management of freshwater resources.

De par sa position, le Golfe du Lion est un site idéal pour l’investigation des changements paléo-environnementaux et des processus affectant le dépôt sédimentaire. Les travaux antérieurs ont permis de mettre en évidence les impacts de la variabilité climatique et glacioeustatique sur l’organisation stratigraphique de la marge, mais également sur les exports terrestres de matière organique.L’étude isotopique du carbone organique et de l’azote de la matière organique dans les sédiments du forage PRGL1-4 nous a permis de mettre en évidence de forts exports fluviaux lors des interstades survenus au cours des 200 000 derniers milles ans. La mise en regard de cette découverte avec les enregistrements paléo-climatologiques terrestre et marin disponibles dans la région indique que ces forts exports fluviaux résultent d’une augmentation des précipitations le long de la bordure Nord Méditerranéenne. Grâce à la position dePRGL1-4, nous proposons que ces pluies soient le résultat d’une augmentation du passage de dépressions Nord Atlantique dans le bassin Ouest Méditerranéen.Une caractérisation des isotopes du soufre préservés dans la pyrite sédimentaire a été réalisée. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence une variation isotopique insoupçonnée, l’une des plus grandes observées de nos jours, dont la cyclicité semble indiquer un fort contrôle climatique. Nous proposons deux mécanismes influençant le fractionnement isotopique: une modulation de l’activité bactérienne par le climat, et/ou (ii) une modulation locale liée la nature des sédiments impliqués dans la formation des pyrites en lien avec les variations eustatiques. / By its position, the Gulf of Lion is an ideal location for investigation of past ecological changes and processes affecting the sedimentary deposition. Previous work has highlighted the impacts of climatic and glacio-eustatic changes on the GoL stratigraphic organization, but also on terrestrial exports of organic matter.This isotopic study based on the organic carbon and nitrogen preserved in PRGL1-4 sediments highlights important rivers runoff during warm periods of the last 200 000 years.Regional intercomparison with terrestrial and marine records indicates that these river exports resulting from an increase of precipitation over the North Mediterranean borderland.Using PRGL1-4 location, out of Mediterranean cyclogenetic area, we suggest that these pluvial events occurred in response to enhance passage of North Atlantic atmospheric perturbation into the Western Mediterranean basin.Pyrite sulfur isotopes investigations over the last 500 kyr have also been done. The stratigraphic variations (up to 76‰) in the isotopic data reported here are among the largest ever observed in pyrite, and are in phase with glacial-interglacial sea level. These results suggest that there exist important but previously overlooked depositional controls on sedimentary sulfur isotope records. Two different mechanisms influencing the isotopic fractionation can explain the observed dataset: a climatic modulation of the bacterial activity, and / or (ii) a local sedimentary modulation involve during early diagenetic formation of pyrite in relation with the eustatic variations.