Cette thèse vise à évaluer l’impact du changement climatique sur la qualité des eaux du système karstique dans le Val d’Orléans. En 1er lieu, un bilan de la qualité géochimique de la Loire et de la Source du Bouillon a été réalisé : les isotopes stables et éléments majeurs ont révélé un mélange des eaux de Loire avec des eaux déjà présentes dans le karst ; la formation de calcite et d’hydroxydes de fer joue un rôle majeur sur le comportement des éléments traces dans le karst. Le bilan réalisé ensuite pour les produits phytosanitaires et pharmaceutiques montre que leur occurrence et comportement dans le karst varie suivant la molécule considérée, selon : son pouvoir d’adsorption au sol/sédiment, son taux de dégradation dans les stations d’épuration (pour les pharmaceutiques) et dans les eaux naturelles, les saisons et conditions climatiques, le mélange avec des eaux résiduelles karstiques plus ou moins chargées en produits que la Loire. Ces bilans géochimiques ont permis de fixer la qualité de l’eau souterraine pendant la durée de prélèvement. Le risque d’inversion de courant au niveau de rivières locales pouvant entraîner une dégradation de cette qualité, l’occurrence future de ces inversions de courant a été calculée : en reliant les inversions de courant et les résultats d’une désagrégation d’échelle d’un modèle climatique, il apparaît que le risque d’inversion de courant dans le Val d’Orléans diminuerait dans le futur. La qualité des eaux souterraines resterait alors semblable à celle exposée pendant cette thèse, sans mélanges avec l’eau de surface provenant des inversions, et par conséquent sans dégradation manifeste de la ressource en eau du Val d’Orléans. / The aim of this study is the impact of climate change on groundwater quality in the Val of Orléans (France). First, geochemical studies made on Loire River and related spring with isotopic composition and major elements revealed a mixing between Loire river water and older karst water in the aquifer. Calcite precipitation and Fe-Hydroxydes formation in the karst play a major role on the behaviour and fate of trace elements. Then, geochemical studies on contaminants like pesticids and pharmaceuticals showed that their occurrence and behaviour vary for each component, according to : the capacity of adsorption on soil/sediment, the degradation rate in waste water treatment plant (for pharmaceuticals) and in natural waters, seasons and climatic conditions, mixing of Loire river water with residual waters in the karst. These chemical investigations allowed us to fix the groundwater quality during our samplings. The threat of local river backflow in the karst system can lead to a degradation of its quality, so the future occurrence of backflow events in the Val was calculated : using a link between backflow events and results of a climatic model downscaling, we found that these events would decrease in frequency in the future. Thus groundwater quality would remain stable, without mixing with contaminated local freshwaters.