Dans les environnements semi-arides la ressource en eau est soumise aux irrégularités du climat. Les eaux de surface sont très irrégulièrement réparties dans le temps et dans l'espace. Le cumul annuel des précipitations est généralement faible et les évènements sont rares et intenses, causant des crues violentes et une forte érosion. Les eaux souterraines constituent souvent la principale ressource pérenne utilisable et elles sont largement mises à contribution. Pour pallier aux conséquences néfastes de ces régimes hydrologiques, des projets de grands barrages ont été menés dans ces zones pour favoriser le stockage d'eau. Paradoxalement, la mise en place de ces ouvrages crée un déficit en eau dans certaines zones en induisant des pertes par évaporation et la diminution de la recharge des nappes. Des situations complexes nouvelles sont ainsi créées, nécessitant des modes de gestions adaptés. En Tunisie centrale, le bassin versant du Merguellil fournit un exemple de processus hydrologique profondément modifié par la construction d'un grand barrage. Le bassin revêt une importance stratégique pour la région. Il alimente la plaine de Kairouan qui constitue le plus fort potentiel de développement agricole du pays et dont la nappe alluviale est surexploitée. Les écoulements intermittents de l'oued rechargeaient autrefois la nappe phréatique de la plaine. Le barrage d'El Haouareb construit en 1989 bloquant désormais les écoulements de surface, la recharge se produit plus en amont via le socle calcaire fissuré de l'ouvrage. Cette modification du fonctionnement hydrologique entraine une perte significative d'eau par évaporation et concentre la recharge à l'extrême amont de la plaine, au pied du barrage. Le but de cette thèse est d'identifier les mécanismes de recharge qui s'opèrent au niveau du seuil d'El Haouareb. L'infiltration depuis le lac de barrage a été quantifiée d'après le bilan hydrologique de la retenue et cet état de 56 % de perte par infiltration, 24 % de perte par évaporation, 14 % utilisés pour l'irrigation et 6 % relâchés depuis 1989. Le bilan a été fait à des pas de temps plus fin pour permettre de modéliser les entrées dans le système aquifère.L'identification des flux transitant à travers le seuil calcaire a été menée en croisant des approches hydrodynamiques (analyse du signal) et géochimiques (profils et chronique de CE et températures, chimie des ions majeurs, isotopes stables de la molécule de l'eau). La confrontation des différentes méthodes a permis de consolider les résultats et de pallier aux imperfections de certaines données de terrain dans un contexte hydrologique et hydrogéologique complexe. Un modèle simplifié de l'aquifère fracturé et un schéma de fonctionnement du seuil ont ainsi pu être établis, permettant d'anticiper l'évolution des mécanismes de recharge dans le bassin du Merguellil sous des contraintes climatiques futures. / In semi-arid environment, surface waters are unevenly distributed in time and space and particularly vulnerable. The total annual rainfall is generally low and the rain events are rare and intense, causing severe flooding and erosion. Therefore, the groundwater resource is widely exploited, often inducing overexploitation problems.To overcome the negative consequences of these hydrological regimes, large dam have been built to increase the water storage. These structures can paradoxically create a water deficiency in some areas by inducing evaporation losses and reducing aquifer recharge. In central Tunisia, the Merguellil catchment provides an example of hydrological processes profoundly changed by the construction of a large dam. The basin is of strategic importance for the region. It feeds the great agricultural plain of Kairouan which suffers f overexploitation for decades. Before the building of the El Haouareb dam, the Merguellil intermittent flows were the main source of recharge to the Kairouan plain aquifer. Dam El Haouareb built in 1989 now blocking surface runoff, recharge occurs further upstream through the cracked limestone base of the structure. This modification of the hydrological causes a significant loss of water by evaporation and concentrate recharge of the plain at the foot of the dam.The purpose of this thesis work is to identify the recharge mechanisms occurring at the threshold of El Haouareb. Infiltration from the lake was quantified calculating the water budget of the reservoir. The total water budget between 1989 and 2006 was made up by: infiltration 56%, evaporation 24%, abstraction 14% and dam releases 6%. Calculations had been conducted for smaller time scale to allow the quantification of the entries in the aquifer system.The identification of flows passing through the calcareous threshold was conducted by crossing hydrodynamic approaches (signal analysis) and geochemical (profiles and records of electrical conductivity and temperature, major ions, stable isotopes of the water molecule). The comparison of different methods helped to consolidate the results and to overcome the imperfections of some field data in a hydrological and hydrogeological complex context.A basic model and a simplified diagram of the El Haouareb aquifer have been established and allow anticipating the evolution of recharge in the Merguellil catchment under future climatic pressure.