Ce travail de thèse a permis de reconstituer la dynamique à long terme de deux écosystèmes lacustres alpins dans les Alpes du sud grâce à l’étude (1) de la variabilité tardi-holocène des paramètres physico-chimiques de l’eau, des niveaux lacustres et des dynamiques de communautés aquatiques, et (2) des types de réponse de ces environnements à des perturbations externes en lien avec les changements du bassin versant et du climat. Les deux séquences sédimentaires prélevées par carottage au lac d’Allos et au lac Petit (Massif du Mercantour, 2200 m) ont permis de reconstituer en détail l’évolution des écosystèmes lacustres depuis les derniers 13,500 cal. BP grâce à trois grands volets : (1) l’étude de fossiles d’espèces aquatiques indicatrices des conditions de vie dans le milieu lacustre (les diatomées et les ostracodes) ; (2) l’analyse des isotopes de l’oxygène contenus dans ces mêmes fossiles afin de reconstituer un signal paléohydrologique ; (3) une comparaison multi-proxy permettant de mettre en lien les changements de l’écosystème lacustre avec les dynamiques du bassin versant. Les résultats obtenus et leur confrontation à un cadre multidisciplinaire très documenté ont permis d’évaluer l’importance première des processus érosifs et des modifications du couvert végétal sur la dynamique lacustre, au travers de changements majeurs dans les communautés aquatiques et les niveaux trophiques. Enfin, les données isotopiques mesurées sur les fossiles de diatomées et d’ostracodes ont mis en évidence des variations paléohydrologiques inédites pour la région : cette approche, novatrice ouvre la perspective d’une reconstitution paléoclimatique de référence pour les Alpes du sud. / The thesis is devoted to the reconstruction of long-term changes in two lacustrine ecosystems in the Southern Alps. This study aims at assessing (1) the lateglacial-holocene variability of water physico-chemistry, lake levels and aquatic species dynamics; and (2) the environmental responses of the lacustrine ecosystem to external forcing (watershed and climate changes), with the study of Lake Allos and the Lake Petit (Mercantour National Park, 2200 m a.s.l). The two sedimentary cored profiles provided a detailed record of the past lacustrine dynamics since 13.500 cal. BP. An integrative approach was carried out including (1) the study of fossils of aquatic bioindicators species (diatoms and ostracods) informing about changes in lacustrine living conditions ; (2) the analysis of oxygen isotopes recorded by these aquatic fossils tracing a palaeohydrological signal ; (3) a multiproxy comparison linking the aquatic environment with changes in watershed dynamics. These results integrated into a rich multidisciplinary framework evidenced the major role of erosion processes and changes in vegetation cover as factors triggering lake responses to disturbance, with concomitant changes in aquatic communities and trophic levels at several timescales. The different geological settings and lake morphologies have also played a significant role, modulating changes in benthic and planktonic aquatic communities over long time periods. Finally, oxygen isotopes records allow to trace for the first time palaeohydrological changes in the region: this innovative approach represents an original outcome for reconstructing a reference past climate for the Southern Alps.

Les mollusques continentaux sont des enregistreurs très sensibles des conditions environnementales locales et de leurs moindres variations. Malgré le caractère très local des malacofaunes, les référentiels malacologiques constitués dans le nord-ouest de l'Europe pour le Tardiglaciaire et le début de l'Holocène ont démontré la valeur régionale de cet indicateur. Cette dimension a pu être abordée par la multiplication des observations qui a permis de différencier des caractères généraux par rapport à des variations ponctuelles. C'est dans cette optique que sont ici étudiées les données malacologiques de la seconde moitié de l'Holocène dans les plaines alluviales du bassin de la Seine. En présentant une synthèse des données collectées sur une quinzaine de sites, ce travail a pour objectif de fournir un référentiel malacologique des grandes étapes environnementales s’étant succédé dans ces espaces et d’évaluer le rôle des sociétés humaines dans ces transformations. Il est montré qu’une trajectoire environnementale commune est partagée sur l’ensemble des sites étudiés. Durant la première moitié de l’Holocène, les plaines sont occupées par des boisements et l’impact anthropique paraît limité aux abords immédiats des sites archéologiques. Le paysage s’ouvre et s’humidifie durant le Subboréal, en particulier durant l’âge du Bronze. Au moment du passage à l’âge du Fer, à la transition Subboréal/Subatlantique, les plaines alluviales sont déjà largement défrichées et leur paysage est même largement homogénéisé. Ces résultats malacologiques sont ensuite discutés au regard des phases d'occupations humaines et confrontés aux résultats obtenus sur d'autres indicateurs à l’échelle régionale (palynologie, géomorphologie) mais également comparés aux autres référentiels malacologiques construits aux échelles nord-ouest et centre européennes, afin d’évaluer si les changements enregistrés sont perçus à large échelle et dans le but de comprendre leurs causalités. / Continental molluscs are very sensitive indicators of local environmental conditions. Molluscs are representative of local environments, but previous studies have demonstrated the consistency of the Lateglacial and Early Holocene malacological successions throughout North-Western Europe. This result has been obtained thanks to a high number of analyses that enabled to distinguish general characteristics from local variations. The present study focuses on the malacological data from the second half of the Holocene in the floodplains of the Seine basin. By presenting a synthesis of the data collected over fifteen sites, this work aims to provide a malacological framework of the major environmental steps recorded in the floodplains of the Seine basin and to assess the role of human societies in some of the observed transformations. It is demonstrated that a common environmental trajectory is shared on all the studied sites. During the first half of the Holocene, floodplains are dominated by woodlands and the anthropogenic impact seems limited to the immediate vicinity of archaeological sites. The landscape becomes more open and moister during the Subboreal, in particular during the Bronze Age. At the transition between the Subboreal and the Subatlantic, at the beginning of the Iron Age, alluvial plains are already widely cleared of trees and their landscape appears to be largely homogenised. These malacological results are then discussed in relation to human settlements and compared with other indicators at the regional level (palynology, geomorphology). They are also compared with other malacological framework, built in north-western and central Europe, in order to assess whether the changes recorded are observed on a large scale and to understand their causalities.

Le calcul des flux organiques dérivant du bassin versant et de la production lacustre du Petit Lac<br />d'Annecy a été réalisé sur une carotte sédimentaire recouvrant les 6000 dernières années, en combinant deux<br />méthodes analytiques : l'une pétrographique (palynofaciès) et l'autre géochimique (pyrolyse Rock Eval). La<br />calibration des marqueurs organiques a été effectuée en caractérisant les différents types de matière organique<br />(MO) sur leurs sites de production (colonne d'eau, substrats géologiques et pédologiques du bassin versant).<br />L'évolution des marqueurs organiques a permis de montrer que l'on pouvait scinder les derniers 6000<br />ans en deux périodes durant lesquelles l'Homme a influé ou non sur les apports sédimentaires organiques.<br />- Du Néolithique final jusqu'au milieu du Moyen-âge, l'action de l'Homme sur le couvert végétal - déforestations<br />et mises en culture – n'a pas de conséquence directe sur les variations des flux sédimentaires organiques que l'on<br />estime directement dépendantes des fluctuations climatiques.<br />- A partir de 1100 cal. AD, période correspondant à l'implantation monastique dans les Alpes, on observe une<br />augmentation des flux sédimentaires allochtones, qui passent du simple au quadruple et qui coïncident avec une<br />phase intense de déforestation et de mise en culture C'est également le cas des flux de MO d'origine lacustre<br />soulignant ainsi l'impact de l'Homme sur le niveau trophique du lac.<br />Bien que l'impact de l'Homme soit important à partir de 1100 cal. AD, les flux organiques entre 1100<br />cal. AD et aujourd'hui varient également en fonction des variations climatiques du Petit Age Glaciaire. C'est en<br />particulier le cas des flux de MO lacustre, sensibles aux variations de température et/ou à la luminosité. Les<br />minima de production lacustre coïncident précisément avec les minima d'activité solaire (Wolf, Maunder, Dalton<br />et Spörer). Les mêmes concordances entre production lacustre et activité solaire sont observées de 3800 cal. BC<br />à 1100 cal. AD.

Le remplissage sédimentaire du lac d'Annecy (Haute-Savoie) constitue un enregistrement continu de la dernière déglaciation à l'actuel. L'imagerie géophysique a permis de distinguer plusieurs unités sédimentaires correspondant à des mécanismes de mise en place différents. L'unité basale est constituée d'esker-deltas (Van Rensbergen,. 1996) qui corroborent l'hypothèse d'un retrait glaciaire en direction du Sud. Les unités sus-jacentes 1 et 2 sont mises en place essentiellement par l' intermédiaire de courants hyperpycnaux. La sous-unité 3a voit l'édification de deltas lacustres alors qu'au sommet de la série la sous-unité 3b est dominée par les processus de décantation dans la tranche d 'eau. L'analyse sédimentologique d'un forage lacustre, complétée de deux forages à terre, confirme cette succession et les mécanismes de dépôt. Ces unités diffèrent par le type de lamination, la texture du sédiment et les cortèges de minéraux argileux qu'elles contiennent. L'essentiel du remplissage résulte d'apports terrigéniques. Seule la sous-unité 3b présente des apports d'origine autochtone. L' analyse microscopique di stingue différents types de lamines, qui, dans les unités terrigéniques, mettent en évidence un contrôle saisonnier de la sédimentation. Un signal annuel est reconnu dans l'unité 2 et s'exprime par la succession de trois types de lamines. Les apports printaniers résultent de pulsations successives d'affluents qui mettent en place des courants hyperpycnaux de faible durée (crues). La période estivale voit l'établissement d'un courant hyperpycnal "continu" résultant de la fonte glaciaire. Le matériel plus fin, en suspension dans la tranche d 'eau, décante durant l'hiver. Cette lamine hivernale est également observée dans l'unité 1 et la sous-unité 3a. Dans la sous-unité 3b, la lamination semble essentiellement due au développement planctonique dans l'épilimnion. Les cortèges de minéraux argileux présents dans les bassins versants glaciaires et hydrographiques ont été inventoriés afin de définir l'origine du matériel sédimentaire terrigénique du remplissage. La composition argileuse de l'unité 2, dominée par la chlorite et une illite bien cristallisée, serait liée à la présence d'un courant glaciaire originaire de la vallée de l'Arly, hors du bassin hydrographique actuel du lac. L'unité 1 enregistre également les apports en provenance de ce glacier, mais ils sont en partie dilués par les apports d'eau de fonte issus de glaces situées dans le bassin molassique et dans le bassin versant du Fier. La sous-unité 3a résulte d'apports en provenance du bassin versant hydrographique actuel augmenté de celui du Fier. Des minéraux argileux d'origine pédogénétique (smectite et interstratifiés 10-14S) viennent s'ajouter aux minéraux prélevés au substrat dans la sous-unité 3b. La chronologie du remplissage, établie par les analyses palynologiques (F. David et al.), par comptage de rythmites annuelles et par datation radiocarbone (Brauer et al., ) indique une déglaciation antérieure à 15 000 ans B.P. au niveau du site de forage lacustre. L'enregistrement sédimentaire semble montrer une importante accélération de la fonte glaciaire à 14 450 ans B .P., attestée par une brutale augmentation des apports d' eau de fonte entraînant une disparition rapide des glaciers de vallée. Cette accélération est mise en relation avec le caractère rapide du dernier réchauffement climatique global enregistré notamment dans les calottes polaires. L'évolution paléogéographique du lac d'Annecy est ensuite essentiellement marquée par l'abandon du Fier, qui réduit considérablement la taille de son bassin versant hydrographique.

La Baie du Mt-St-Michel est un milieu mégatidal dont le remplissage holocène a débuté il y a 8000 ans BP. La Baie présente aujourd'hui des environnements contrastés : une baie sensus stricto à l'Ouest, un système estuarien à l'Est, et un littoral sableux exposé aux houles au NE. A partir de données de sismique THR et de carottage, des architectures de remplissage différentes sont mises en évidence : progradante puis aggradante dans la baie, aggradante puis chenalisante dans le domaine estuarien et le long du littoral NE. L'ensemble des résultats permet d'établir un modèle de remplissage caractérisé par : un cortège transgressif de faible volume ; un cortège de haut niveau marin très développé ; une surface de ravinement tidale de grande extension, pouvant localement atteindre le substratum ; une surface de ravinement par la houle présente en marge de l'axe estuarien ; une préservation de séquences sédimentaires liée à une accommodation d'origine tidale dans l'axe estuarien, et d'origine eustatique sur les marges. A l'échelle du bassin, les disparités spatio-temporelles du potentiel de préservation des séquences sont très importantes. Dès que la vitesse de la transgression holocène diminue à partir de 6500 B.P., l'importance des facteurs locaux (hydrodynamisme, apports, morphologie du substratum) est mise en évidence. Les séquences préservées en marge de l'estuaire enregistrent des changements environnementaux interprétés comme le résultat de crises climatiques d'une périodicité de 1500 ans. Si l'origine de ces crises est incertaine (cycles de Bond, cycles tidaux long terme, combinaison des deux), leur rôle dans l'évolution des littoraux doit être considéré comme majeur.

Les variations temporelles et la provenance des aérosols minéraux continentaux (poussières) dans l'Antarctique de l'Est au cours de la fin du Quaternaire et en particulier pendant la dernière transition climatique ont été étudies au cours de cette thèse. Quatre carottes de glace profondes prélevées respectivement à Dome C (75° 06'S, 123° 21'E), dans le cadre du projet Européen EPICA (European Project for Ice Coring in Antarctica), à Dome B (77° 05' S, 94° 55' E), à Vostok (78° S, 106° E) et à Komsomolskaia (74° 05' S, 97° 29' E) ont été analysées. L'origine géographique des poussières dans les périodes glaciaires et interglaciaires a été précisée grâce à la signature isotopique des poussières (87Sr/86Sr versus 143Nd/144Nd) et à la comparaison avec des sédiments éoliens spécifiquement prélevés dans les régions potentielles d'origine des aérosols de l'hémisphère austral. L'analyse à haute résolution temporelle des paramètres de concentration et de distribution en taille des aérosols minéraux a permis d'obtenir d'importantes informations sur la circulation atmosphérique aux hautes latitudes de l'hémisphère Sud, ainsi que sur les conditions environnementales aux sources et sur le cycle hydrologique dans l'atmosphère. Les plaines sud-américaines des Pampas et la Patagonie apparaissent comme étant les sources dominantes sur tout le Plateau Antarctique au cours des périodes glaciaires; par contre, on suspecte une contribution additionnelle d'une autre source durant les interglaciaires. Le flux de poussières en Antarctique de l'Est au cours du Pléistocène et de l'Holocène est remarquablement homogène parmi les sites; par contre, des différences significatives caractérisent la granulométrie des particules, qui est un paramètre lié au transport. La réorganisation de la circulation atmosphérique dans les régions polaires et circumpolaires qui a eu lieu pendant la dernière transition climatique a influencé le transport des poussières, et a généré des variations asynchrones, voire des tendances opposés d'un secteur à l'autre du Plateau. L'Holocène et la dernière déglaciation sont caractérisés dans toutes les carottes analysées par des variations périodiques du transport à l'échelle millénaire et multi-séculaire. Les fréquences des oscillations sont les mêmes d'un site à l'autre mais la phase est différente. La rythmicité des advections des poussières sur le Plateau Antarctique semble suggérer la propagation circumpolaire d'anomalies dans les système s océan-glace de mer-atmosphère à des échelles temporelles millénaires et multi-séculaires.

Cette thèse vise à retracer l'histoire de la végétation du petit massif granitique du Morvan, en relation avec les forçages climatiques et l'impact des activités humaines. L'étude se base sur une dizaine de séquences tourbeuses sur lesquelles, en plus des grains de pollen et spores, les microfossiles non-polliniques présents dans les palynofaciès ont été analysés. Les données se sont révélées très partielles concernant les dynamiques de végétation de la période tardiglaciaire, mais ont éclairé l'histoire locale des reconquêtes forestières holocènes. Elles ont aussi permis de mettre en évidence certaines spécificités, comme la part toujours très réduite des résineux dans la forêt morvandelle avant leur introduction massive au milieu du XXe siècle. Afin de documenter au mieux l'histoire de l'occupation humaine à l'échelle du massif, une attention particulière a été portée à la détermination et la caractérisation des phases d'anthropisation ; ce travail a aussi bénéficié, pour certains sites, de l'apport d'autres proxies (micro-charbons, sédimentologie, géochimie isotopique pour tracer les paléopollutions atmosphériques). Ces analyses ont renouvelé l'histoire de l'occupation de cette zone de moyenne montagne, tout d'abord en révélant une présence humaine pour des périodes très mal connues, comme le Néolithique ancien (5000-4500 cal BC), le premier âge du Fer (800-450 cal BC), le haut Moyen Âge (dès les Ve-VIe siècles). Les données paléoécologiques ont également apporté un éclairage nouveau sur des périodes mieux documentées par les sources archéologiques et historiques. Elles ont notamment illustré le rôle attractif des ressources minières au moins dès la fin du Bronze ancien (vers 1650 cal BC), ainsi qu'à l'époque de la prospérité de l'oppidum éduen de Bibracte sur le Mont-Beuvray (IIe-Ier siècles cal BC).

Le plateau basaltique du Devès, situé dans la région du Velay, au sud du Massif Central oriental français, compte une dizaine de tourbières dont le contexte hydro-géomorphologique est original. Quatre d'entre elles ont été étudié dans ce travail : une vaste tourbière basse de maar, ainsi que trois petites tourbières basses de bassins. Les objectifs assignés à ce travail de recherche sont triples : - approfondir les connaissances écogéographiques sur les tourbières du domaine volcanique du Devès afin d'obtenir un évaluation générale de leur état de santé. - déterminer les impacts des interventions humaines sur ces sites afin de guider les opérations de gestion conservatoire actuelles et d'orienter les projets de restauration en cours. - acquérir des données paléoenvironnementales, afin d'appréhender les multiples changements qui ont rythmé l'histoire de ces tourbières et de leur environnement physique et humain ; se servir de ces données pour tenter de prévoir leur évolution à moyen terme. Au final, cette étude a permis de mieux comprendre le fonctionnement et la dynamique récente d'une tourbière de maar. Nous avons ainsi fait apparaître des dysfonctionnements sur le cas de la tourbière de Ribains et proposé une réflexion sur la gestion de ce site. Nous avons étudié les cas particuliers de trois tourbières basses du Nord Devès, inscrites dans des dépressions circulaires fermées. Ces tourbières, au contexte hydro géomorphologique original, ont révélé un fonctionnement et une dynamique très similaires. D'un point de vue paléo-environnemental nous avons dégagé dans le Devès deux périodes de mise en place des tourbières. Une première entre le Bølling et le début du Préboréal et une seconde à la charnière du Boréal et de l'Atlantique. Ces résultats renforcent les observations déjà faites dans le Massif Central oriental granitique.

La variabilité de l'intensité du flux d'eaux atlantiques et de la nature des masses d'eau de surface le long des marges occidentales de la Norvège, de la mer de Barents et du Svalbard a été reconstituée sur la base des assemblages de coccolithes et dinokystes présents dans cinq carottes sédimentaires marines représentatives de l'Holocène terminal. Les résultats sont présentés sous la forme de reconstructions qualitatives et quantitatives (fonctions de transfert MAT) à haute résolution temporelle (échelle décennale à sub-séculaire). Un travail visantà valider les traceurs micropaléontologiques utilisés a été réalisé en parallèle à l'objectif principal, et s'est en particulier nourri de la collecte et de l'examen de populations vivantes distribuées le long de plusieurs transectszonaux en mer de Norvège, mer d'Islande et à travers le détroit de Fram.Nos résultats indiquent que la partie orientale des mers Nordiques (66 à 77°N) a été sujette à une tendance globale à l'augmentation du flux d'eaux atlantiques (AW) au cours des derniers 3000 ans. La dynamique récente de ce flux méridien est supposée répondre à la modulation long-terme de la force et de la localisation de la ceinture des vents d'ouest qui est essentiellement pilotée par l'Oscillation Nord Atlantique. Ce même mécanisme atmosphérique réconcilie le déplacement zonal et contradictoire du front arctique entre le domaine ouest-norvégien, et les façades occidentales de la mer de Barents et du détroit de Fram. La variabilité rapide du flux d'AW reproduit la succession des phases climatiques historiques classiques chaudes (Période Chaude Romaine, Période Chaude Médiévale, Période Moderne : flux accentué d'AW) et froides (Période Sombre, Petit Age Glaciaire : flux réduit d'AW) des derniers 2500 ans. Un événènement rapide de renforcement du flux d'AW en mers Nordiques a été identifié pendant le Petit Age Glaciaire entre 330 et 410 ans BP (cal.). Nos résultats indiquent que les variations d'intensité du flux d'AW vers l'Océan Arctique ont eu un impact majeur sur la distribution de la glace de mer arctique au cours du dernier millier d'années, les variations reconstruites de l'extension du couvert de glace à l'echelle de l'océan arctique étant parfaitement corrélées (échelle subséculaire) avec nos reconstructions qualitatives de la dynamique de l'AW au large du Svalbard et de la mer de Barents. La diminution importante de l'extension de la banquise durant le 20ème siècle est synchrone d'un flux record d'AW à travers le détroit de Fram, flux qui, d'après nos données, est sans précédent pour les derniers 3000 ans.

Dans le contexte du réchauffement climatique, les enregistrements paléoclimatiques à différentes échelles temporelles et spatiales apparaissent essentiels pour comprendre les mécanismes du climat. La Patagonie Chilienne (41°S à 56°S) parcourue du Nord au Sud par les Andes représente une contrainte topographique majeure sur les circulations atmosphériques et océaniques. Cette région est la seule qui intercepte la totalité de la ceinture des vents d'ouest austraux et constitue donc une zone clé pour étudier les changements paléoenvironnementaux et comprendre les mécanismes océan-atmosphère et leurs interactions aux moyennes et hautes latitudes de l'hémisphère sud. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse sont : (1) de tester l'analyse pollinique dans les sédiments marins de cette région, (2) d'étudier les modifications des paléoenvironnements continentaux au cours des 20 000 dernières années à partir de deux carottes océaniques de la campagne "PACHIDERME" (MD07-3088 et MD07-3104) et (3) de déterminer leurs liens avec l'activité des vents d'ouest et avec l'influence de ces vents dans l'hémisphère sud et donc sur le climat à l'échelle globale. Les analyses polliniques dans les sédiments marins de surface à l'intérieur et à l'extérieur des fjords de la Patagonie reflètent fidèlement la végétation actuelle développée sur le continent le plus proche, ce qui prouve la validité de la palynologie marine dans cette région. Au niveau de la péninsule de Taitao (46°S), l'expansion des forêts nord patagoniennes après 17.6 ka marque le début de la déglaciation. Cette dernière est interrompue par un évènement froid et humide, l'Antarctic Cold Reversal (ACR) qui s'exprime ici par le développement des tourbières de Magellan et est lié à l'intensification des vents d'ouest. Le développement de taxons héliophiles à ~11 ka illustre le début de l'Holocène sous des conditions plus chaudes et plus sèches qui sont également enregistrées autour du Fjord de Reloncavi (41°S). Ces conditions persistent jusqu'à ~8-7 ka, puis les changements de végétation aux cours de l'Holocène montrent une variabilité climatique plus importante évoluant vers un climat plus froid et plus humide qui se renforce au nord de la Patagonie après ~6-5 ka puis pendant l'Holocène supérieur. La comparaison de nos résultats avec les données paléoclimatiques de la région souligne les déplacements de la ceinture des vents d'ouest. Après une descente rapide vers le sud au début de la déglaciation, cette ceinture des vents d'ouest remonte vers le nord pendant l'ACR avant de redescendre à nouveau vers le sud à l'Holocène proche de sa position actuelle. Ce phénomène appuie l'hypothèse d'un lien entre les variations du CO2 atmosphérique et la ceinture des vents d'ouest jusqu'au début de l'Holocène. A partir de l'Holocène moyen et supérieur, la ceinture des vents d'ouest s'élargit avec un léger retour vers le nord probablement lié à la mise en place d'El Niño au niveau de l'océan Pacifique tropical.