Les méthodes paléodosimétriques permettent d’obtenir l’âge de certains matériaux de nature minérale qui se comportent comme des dosimètres naturels, l’âge étant alors donné par le rapport de la dose accumulée depuis l’événement à dater, au débit de dose naturel auquel l'échantillon a été soumis. La détermination du débit de dose repose le plus souvent sur des modèles simples, qui seuls permettent des calculs explicites, mais ces modèles ne reproduisent que très imparfaitement la diversité des situations rencontrées. La modélisation informatique permet d’envisager des modèles plus complexes et plus réalistes, qui conduisent à simuler numériquement le débit de dose. Dans ce travail, la boite à outils Geant4, qui permet de simuler les interactions particule-matière selon la méthode de Monte-Carlo, a été utilisée pour créer des modèles complexes, ainsi que des outils de modélisation accessibles et adaptables aux différents types d'échantillons et situations dosimétriques. Des simulations ont tout d'abord été faites à partir de modèles basiques afin d'étudier l’origine des variations du débit de dose dans des sédiments, mettant en évidence les limites des modèles simples utilisés couramment. Ces informations ont permis d'orienter le développement d'outils de modélisation basés sur les codes de Geant4, et aussi de préciser les protocoles d'analyse des échantillons permettant de réunir les données nécessaires aux simulations numériques. Le programme DosiVox permet de modéliser simplement une grande variété d'échantillons grâce à une représentation voxélisée de l’objet et de son environnement, et de simuler la radioactivité pour calculer la distribution spatiale du débit de dose. Il a été développé dans une optique d'accessibilité et d'usage courant. Des comparaisons avec des situations dosimétriques préalablement étudiées, ou mesurées, ont montré la pertinence des modélisations, et les possibilités de cet outil informatique sont exposées au travers d’une série d'exemples et d'applications. La caractérisation de la distribution des débits de dose bêta dans les sédiments hétérogènes constitue l'une des problématiques les plus complexes à traiter. En plus d'une étude destinée à évaluer le potentiel de DosiVox à considérer ces situations, le programme DosiSed a été développé pour modéliser spécifiquement des ensembles polyminéraux de grains. Cet outil a permis d'étudier l'hétérogénéité du débit de dose dans des échantillons réels, ainsi que d'inclure certains résultats dans une problématique de datation. / The paleodosimetric dating methods allow to obtain the age of some mineral materials which behave as natural dosimeters, the age being derived as the ratio of the dose accumulated from the dated event and the natural dose rate to which the sample was subjected.. The determination of the dose rate is usually based on simple models which only allow explicit calculations, but these models reproduce very imperfectly the diversity of situations encountered. Computer modeling allows to represent more complex and more realistic models, which lead to numerically simulate the dose rate. In this work, the toolbox Geant4, allowing to simulate particle-matter interactions by the Monte-Carlo method, was used to create complex models , as well as modeling tools accessible and adaptable to different types of samples and dosimetric situations. Simulations were first made with basic models in order to study the origin of dose rate variations in sediments, highlighting the limits of the simple models commonly used. This information was used to guide the development of modeling tools based on the Geant4 codes, and also to specify the protocols of samples analysis for gathering the data needed for numerical simulations. The DosiVox software allows to easily model a wide variety of samples through a voxelised representation of the object and its environment, and to simulate the radioactivity for calculating the spatial distribution of the dose rate. It was developed with a view of accessibility and current use. Comparisons with dosimetric situations previously studied or measured showed the relevance of the modelings, and the possibilities of this computer tool are exposed through a series of examples and applications. The characterization of the beta dose rate distribution in heterogeneous sediment is one of the most complex problems to be treated. In addition to a study aims at assessing the potential of DosiVox to consider these situations, the DosiSed software was developed specifically for modeling poly-mineral sets of grains. This tool was used to study the heterogeneity of the dose rate in real samples and allowed to include some of the results in a dating problematic.

Notre travail s'inscrit dans une dynamique de documentation de l'ouest du continent africain où les recherches en Préhistoire sont encore peu développées en comparaison du reste du continent. Nous avons cherché à établir un cadre chrono-culturel des gisements préhistoriques de la vallée de la Falémé, localisée à l'extrême Est du Sénégal, en y appliquant la méthode de datation par OSL. 86 échantillons ont ainsi été prélevés et datés, sur une vingtaine de sites répartis le long de la vallée. Grâce à des enregistrements sédimentaires relativement continus, nous avons documenté la chronologie des différents techno-complexes lithiques en présence. Des industries acheuléennes ont été datées d'au moins 90 ka, celles du Middle Stone Age notamment caractérisées par des industries à pièces bifaciales, se situent au MIS3. Quant aux industries caractéristiques du Late Stone Age (microlithiques et microlithiques géométriques), elles prennent place entre 15 et 10 ka avant le présent. La nécessité de documenter la chronologie des cultures préhistoriques nous a également poussé à réaliser des développements méthodologiques. Pour caractériser la micro-dosimétrie de nos échantillons, nous avons utilisé plusieurs techniques telles que l'imagerie (autoradiographe ᵦ) et la simulation numérique (DosiVox-2D). Ces travaux ont entre autres montré que les modèles communément employés ont tendance à biaiser le débit de dose et par conséquent les âges. À l'issue de notre travail, la vallée de la Falémé se présente donc comme une nouvelle séquence de référence pour la Préhistoire ouest africaine, aux côtés des travaux réalisés sur le complexe d'Ounjougou au Mali. / Our work is part of a West African Prehistory documentation dynamic. Compared to other regions of this continent, research in this area is still scarce. Our aim was to establish a chrono-cultural framework of the Falémé Valley archaeological sites located in Eastern Senegal by applying the OSL dating method. For this purpose, 86 samples were taken and dated from around 20 sitesthroughout the valley. Thanks to relatively continuous sedimentary records, a chronology of different lithic techno-complexes has been established. Acheulean industries date back to at least 90 ka while the bifacial-shaped pieces that typically characterize the Middle Stone Age can be dated to MIS3. Meanwhile, Late Stone Age industries (microlithic and geometric microlithic) are dated circa 15 to 10 ka. The need to document the chronology of prehistoric cultures has led us to carry out some methodological developments. To properly assess the micro-dosimetry of our samples, we used several techniques suh as an imaging system (ᵦ autoradiography) and a numerical simulation (DosiVox-2D). These methodological developments have inter alia shown that classical models tend to bias the dose rate and thus the dates. On the basis of our work, the Falémé Valley is therefore presented as the new sequence of reference for West African Prehistory,alongside the work that has been done in the Ounjougou complex in Mali.