L'objectif de cette thèse a été de caractériser les patrons spatiaux de diversité inter- et intraspécifique au sein des réseaux dendritiques, d'expliciter les processus évolutifs et écologiques qui les sous-tendent, et d'isoler les possibles covariations spatiales et interactions existant entre ces différentes facettes de biodiversité. Pour cela, j'ai tout d'abord développé de nouvelles méthodes statistiques permettant l'analyse, par des modèles causaux, de données sous la forme de matrices de distances, afin de pouvoir analyser plusieurs facettes de biodiversité dans un unique cadre statistique au niveau alpha et bêta. J'ai par la suite étudié de manière intégrative les patrons de diversité interspécifique et intraspécifique génétique d'une part, et intraspécifique génétique et intraspécifique phénotypique d'autre part, au sein du bassin versant Garonne- Dordogne. Enfin, j'ai utilisé un modèle de dynamique éco-évolutive afin d'étudier l'impact de la structure et des gradients environnementaux caractérisant les réseaux dendritiques sur l'adaptation locale au sein de ces réseaux. / The aim of this thesis was to characterized the spatial patterns of inter- and intraspecific diversity within riverine networks, to better understand the ecological and evolutionary processes underlying them and to explore how the different facets of biodiversity interact with one another. First, I developed novel statistical approaches allowing the application of causal modeling to data in the form of pairwise matrices, thus allowing the study within integrative frameworks of several biodiversity facets at the alpha and beta levels. I then studied integratively the patterns of interspecific and intraspecific genetic diversity and of intraspecific genetic and intraspecific phenotypic diversity within the Garonne-Dordogne river basin. Finally, I used an eco-evolutionary metapopulation dynamics model to assess the impacts of the structure and environmental gradients that characterize riverine networks on local adaptation.