Cette thèse a pour but de reconstituer le climat des 100 000 dernières années en Europe de l’ouest. L’étude du climat du passé permet de mieux comprendre la variabilité naturelle du climat sur laquelle se surimpose aujourd’hui le réchauffement climatique d’origine anthropique. Ce sont des molécules fossiles bactériennes dont la structure varie en fonction des conditions environnementales qui ont permis dans cette étude de reconstituer le paléoclimat à partir des sédiments du lac St Front dans le Massif Central. Les indices dérivés de ces molécules révèlent la variabilité climatique à long terme mais également les évènements rapides de changement climatique ainsi qu’une forte action anthropique en surimposition des changements climatiques régionaux sur les 5000 dernières années. Ce travail montre l’importance de la compréhension de l’outil utilisé et du fonctionnement du système naturel dans lequel il est étudié, préalables indispensables à l’obtention d’une séquence climatique crédible / This thesis aims to reconstruct the climate of the last 100,000 years in western Europe. The study of past climate allows to better understand the natural variability of climate on which human-induced global warming is superimposed today. Bacterial fossil molecules whose structure varies according to the environmental conditions were used in this study to reconstruct the paleoclimate from the sediments of lake St Front in the Massif Central. The indices derived from these molecules reveal the long-term climatic variability but also the rapid events of climate change as well as a strong anthropogenic action in superimposition of the regional climatic changes over the last 5000 years. This work shows the importance of understanding the tool used and the functioning of the natural system in which it is studied, essential prerequisites for obtaining a credible climate reconstruction

Variability in the tropical ocean-atmospheric system causes global scale climate anomalies, most evident in the El Niño-Southern Oscillation’s coupled climate feedbacks. Despite being an area of high interest, many questions still remain regarding the west Pacific warm pool’s response to external forcing, particularly its response to increases in anthropogenic greenhouse gases. Paleoclimate reconstructions coupled with model simulations provide insight into the tropical Pacific’s role in past climate variability necessary to the development of robust climate projections. Most paleoclimate records, however, still lack the resolution, length, and chronological control to resolve rapid variability against a background of orbital-scale variations. Here we present stalagmite oxygen isotope (δ18O) reconstructions from Gunung Mulu National Park (4oN, 115oE ), in northern Borneo, that provide reproducible centennial-scale records of western Pacific hydrologic variability that are precisely U/Th-dated and continuous throughout most of the late Pleistocene (0-160 thousand years ago, kybp). The record comprises an entire glacial-interglacial cycle, which allows us to investigate orbital-scale climate forcings and compare two well-dated glacial terminations in the western tropical Pacific. The ice- volume-corrected δ18O records suggest that glacial boundary condtions, which include significantly lower atmospheric carbon dioxide levels, did not drive significant changes in Mulu rainfall δ18O. Similarly, Borneo stalagmite δ18O is poorly correlated to either global sea level shifts or Sunda Shelf areal exposure is not evident. The Borneo record does vary in phase with local mid-fall equatorial insolation, suggesting that precessional forcing may impart a strong influence on hydroclimate variability in the warm pool. This is best illustrated across Glacial Termination II, when the oscillation of equatorial fall insolation is large and out of phase with ice sheet decay. We also use a subset of well-dated, high-resolution stalagmite δ18O records from Mulu to investigate millennial-scale climate variability during Marine Isotope Stages 3-5 (30-100kybp). We find that regional convection likely decreased during the six massive iceberg discharges defined in the North Atlantic sediment records (“Heinrich events”). The inferred drying (increased stalagmite δ18O) during Heinrich events is consistent with a southward shift of the Intertropical Convergence Zone – the dominant paradigm to explain global climate anomalies originating in the north Atlantic (ref). However, any hydrologic variability related to Dansgaad-Oeschgar (D/O) events, millennial-scale sawtooth temperature anomalies of the last glacial period first evident in the Greenland ice records, is notably absent in the stalagmite records. . The Mulu stalagmite record’s absence of D/O signal, however, is in marked contrast to the regional west Pacific marine records and suggests D/O events and Heinrich events may be characterized by fundamentally different climate mechanisms and feedbacks.

La variabilité du système climatique influence la productivité et la distribution des espèces marines sur toutes les échelles de temps, de la variabilité saisonnière et inter-annuelle aux cycles glaciaires-interglaciaires. Mais ces liens entre climat et écosystèmes marins sont encore largement méconnus, de telle sorte que les prévisions des changements à venir sont difficiles. De plus, parce que les indicateurs paléoclimatiques issus des archives marines sont souvent liés au fonctionnement de l’écosystème, cette méconnaissance limite la fiabilité de la reconstruction de la variabilité climatique passée.Ce travail de thèse vise à améliorer notre connaissance de ces liens entre climat et écosystèmes marins : nous nous sommes intéressés aux changements de productivité marine au cours du dernier cycle glaciaire-interglaciaire, et nous nous sommes aussi penchés sur la réponse de l’écosystème, incluant l'ensemble des niveaux de la chaine trophique, à la variabilité inter-annuelle à décennale en climat pré-industriel. Ce travail est basé sur l’utilisation d’un modèle climatique (IPSL-CM), d’un modèle de biogéochimie marine (PISCES) et d’un modèle de niveaux trophiques supérieurs (APECOSM).Dans un premier temps, nous montrons que le lien entre l’intensité de la mousson indienne et la productivité primaire marine, en été boréal dans la mer d’Arabie, n’est pas direct. En effet, il apparait indispensable pour comprendre les changements de productivité de considérer, en plus de l'intensité de la mousson, la structure de la mousson. En particulier, la position du Jet de Findlater par rapport à la côte de la péninsule arabique est un paramètre important puisqu'elle conditionne la dynamique d'Ekman dans la région.Dans un second temps, nous avons étudié les variations de la productivité marine au large de l'embouchure du fleuve Congo et leurs liens avec le fleuve et les changements de dynamique atmosphérique africaine. Ce travail a mis en évidence que la relation entre l'intensité de la mousson et l'intensité des alizés, souvent utilisée dans les reconstructions climatiques, n'est pas toujours vérifiée. Selon le climat étudié, l'importance des effets thermiques ou dynamiques sur les changements de précipitations et de vents simulés est différente.Dans un troisième temps, nous avons étudié l'effet de la variabilité inter-annuelle sur les changements de productivité passés et sur le signal climatique potentiellement enregistré par des indicateurs climatiques biologiques.Enfin, la dernière partie de cette thèse se focalise sur la réponse des organismes marins des haut-niveaux trophiques à la variabilité climatique à différentes fréquences. Ce travail a révélé que les organismes marins répondent de façons différentes aux variations environnementales en fonction de leur taille et de leur habitat. / Climate variability influences marine primary productivity and marine species distribution over all timescales, from seasonal to interannual variability and glacial-interglacial cycles. The links between climate and marine ecosystems are still sparsely known so that the predictions of futur changes are difficult. Moreover, because paleoclimate recorders extracted from marine archives are often linked to the functionning of the ecosystem, this lack of knowledge limits our ability to reconstruct past climate variability.This thesis work aims at improving our knowledge of these links between climate and marine ecosystems : we have looked into marine productivity changes during the last glacial-interglacial cycle, but we also examined the "end-to-end" ecosystem response to inter-annual to decadal variability in a pre-industrial climate. This work uses a climate model (IPSL-CM), a bio-geochemical model (PISCES) and a model of high trophic levels (APECOSM).First, we show that the link between Indian summer monsoon intensity and marine primary productivity in the Arabian Sea is indirect. Indeed, it appears necessary to consider the monsoon pattern, such as the Findlater Jet position, which drives the Ekman dynamics in the region, as well as its intensity to understand the productivity changes.Second, we study the marine productivity changes off the Congo river mouth and their links with the river runoff and the African atmospheric dynamics. This work shows that the relationship between monsoon intensity and trade winds intensity, often used to reconstruct past changes, is not always verified. Depending on the climate, thermal or dynamical effects are more or less prominent drivers of the simulated changes in precipitation and winds. Productivity off the Congo river mouth, which is mainly located in the subsurface, seems more affected by the ocean and atmosphere dynamics than by the river supply in nutrients.Third, we study the inter-annual variability effects over past productivity changes and over the climatic signal potentially recorded in the biological climate proxies.Finally, the last part of the thesis focuses on high trophic levels marine organisms response to climate variability at different frequencies. This study shows that marine organisms response to environmental changes varies with the organism' size and habitat.

Aquesta Tesi Doctoral està centrada en la reconstrucció de les condicions climàtiques del passat a la conca occidental del Mediterrani, i més concretament en l’estudi de l’efecte de la variabilitat climàtica d’escala orbital i mil•lenària sobre les condicions oceanogràfiques de la conca. El treball es basa en l’anàlisi i interpretació de dades de indicadors sedimentològics, com ara la mida de gra i la composició elemental dels sediments, d’on s’ha obtingut informació sobre els canvis en les aportacions terrígenes induïts per la variabilitat climàtica i oceanogràfica de la conca, reflectida en canvis del nivell del mar o de la circulació termohalina. Hom ha pogut investigar els canvis del nivell del mar associats als cicles glacials mitjançant l’estudi de les variacions en la mida de gra de les partícules sedimentàries i en la composició elemental d’un testimoni del marge progradant del Golf de Lleó. Les variacions eustàtiques del nivell del mar han determinat l’apilament d’unitats sedimentaries regressives en el talús superior amb una ciclicitat de 100 ka. Els canvis en el nivell del mar han modulat la sedimentació en el marge, la qual va oscil•lar entre aportacions principalment fluvials durant els períodes glacials coincidint amb nivells del mar baixos, i aportacions degudes a la reactivació de processos erosius a la plataforma continental com les Cascades d’Aigües Denses de Plataforma durant les èpoques amb nivell del mar alt corresponents als períodes interglacials. L’estudi de l’Estadi Isotòpic Marí 3, entre 65 i 20 ka, caracteritzat per condicions climàtiques fluctuants de escala mil•lenària, ens hauria d’ajudar a entendre com el clima es comporta sota condicions canviants ràpides i per lo tant pot ser clau per entendre millor el ràpid canvi climàtic induït per l’ésser humà. Les variacions de la mida de gra durant aquest període en el marge del Golf de Lleó han revelat per primera vegada l’existència d’oscil•lacions del nivell del mar d’escala mil•lenària associades a la variabilitat climàtica dels cicles de Dansgaard-Oeschger observats a l’Atlàntic Nord. Nivells del mar relativament alts s’associen a les fases càlides dels cicles de Dansgaard-Oeschger. Aquests resultats mostren una ràpida resposta dels casquets polars a la variabilitat climàtica ràpida del darrer període glacial. Resta per identificar, però, amb precisió el inici d’aquestes pujades del nivell del mar i la seva amplitud. La circulació termohalina del Mediterrani occidental també s’ha vist afectada per les oscil•lacions climàtiques dels cicles de Dansgaard-Oeschger durant l’Estadi Isotòpic Marí 3. Els resultats confirmen que la circulació profunda del Mediterrani occidental funcionà de manera asincrònica respecte a la Circulació de Retorn de l’Atlàntic Nord durant els cicles de Dansgaard-Oeschger. Aquest fet posa de manifest la rapidesa en la transmissió de la variabilitat climàtica entre latituds altes i intermèdies, probablement induïda per un mecanisme de teleconnexió atmosfèrica similar a l’actual Oscil•lació de l’Atlàntic Nord. Tot i així, la circulació profunda del Mediterrani occidental també fou modulada per canvis en la hidrologia de la conca. A l’Holocè hom ha identificat igualment una sèrie d’esdeveniments de curta durada de intensificació de la circulació termohalina, els quals mostren una ciclicitat d’uns 1000 anys. Hom ha pogut correlacionar aquest esdeveniments amb altres observats a l’Atlàntic Nord i en altres regions del planeta, fet que confirma que les reorganitzacions ràpides del sistema climàtic són també comuns en els períodes interglacials. / This PhD Thesis focuses on the reconstruction of past climatic conditions in the Western Mediterranean Basin, and more precisely on the study of the impact of climate variability at orbital and millennial time scales over oceanographic conditions. The work relies on the study of sedimentological proxies like grain-size and elemental geochemical composition of the sediments for unravelling the changes in terrigenous supplies led by oscillations in climate and oceanographic conditions, namely sea level fluctuations and changes in the termohaline circulation of the Western Mediterranean Sea. Sea level changes associated with glacial cycles have been investigated by analysing the oscillations in grain-size and geochemical composition of the sediment records from the progradational Gulf of Lion margin. Eustatic sea level oscillations have determined stacking of regressive progradational units in the upper slope following a 100 kyr cyclicity. Sea level fluctuations have modulated sediment accumulation over this margin, with a succession of periods dominated by high fluvial supplies, and periods characterized by the reactivation of erosive processes in the continental shelf such as Dense Shelf Water Cascading during glacial lowstands and interglacial highstands, respectively. The study of climate variability during Marine Isotope Stage 3, between 65 and 20 ka, characterized by rapid climate fluctuations of millennial time scales, may help us to understand how the climate behaves when undergoing rapid changes and therefore might also further increase our understanding of rapid, anthropogenic climate change. The high-resolution study of grain-size oscillations during Marine Isotopic Stage 3 in the Gulf of Lion margin has shown by the first time the occurrence of millennial scale sea level fluctuations associated with climate variability during the Dansgaard-Oeschger cycles identified in the North Atlantic region. Relative high sea level has been observed to occur during warm interstadials of the Dansgaard-Oeschger cycles. These results point to a rapid response of the ice sheets to climate variability during the last glacial period. However, the precise timing and the amplitude of these millennial-scale sea level rises are still to be determined. The termohaline circulation of the Western Mediterranean Sea has been affected by Dansgaard-Oeschger climate oscillations during Marine Isotopic Stage 3 too, as determined by the study carried out in the IMAGES core MD99-2343 offshore Minorca island. Our results show that during Dansgaard-Oeschger cycles the circulation of deep-water masses in the Western Mediterranean was not synchronized with the Atlantic Meridional Overturning Circulation. This confirms the rapid transmission of climate variability between high and mid-latitudes, likely induced by an atmospheric mechanism similar to the present-day North Atlantic Oscillation. Hydrological oscillations within the basin further modulated the termohaline circulation in the Western Mediterranean Sea. During the Holocene a series of short-lived events of enhanced deep-water circulation have been identified to occur with a cyclicity close to 1000 yr, which have been correlated to relatively cold periods recently recognized from the North Atlantic region and in other regions of the world. These results confirm that rapid reorganizations of the climate system usually ascribed to glacial stages are also a common feature during interglacial periods.

Trigger core 07, is a 53 cm long sediment core that was collected during the Danish-Swedish expedition “Lomonosov Ridge off Greenland 2012” on the slope of the Lomonosov Ridge in the Arctic Ocean at a depth of 2522 m. This part of the world has experienced critical environmental changes during the Quaternary. Ice-sheets have advanced and retreated, and deposited sediments through all the Arctic Ocean. Glacial sediments contain coarser material and are gray, whereas interglacial sediments are brown, because of high amounts of manganese, and consist of fine-grained material.  The aim of this project is to make grain size analysis on TC 07 with the purpose to make an interpretation of the grain size data in relation to glaciation history and paleo-oceanography. For that, a correlation with piston core 07 has been made, and also a correlation between piston core 07 and the Arctic Coring Expedition, ACEX. The results showed that fine-grained material is more abundant in the top brown unit down to 32 cm, suggesting an interglacial period. This is followed by a gray-beige unit that goes down to 49 cm, and consist of coarser material, indicating glacial deposits. This unit can be linked to the Marine Isotope Stage 2, MIS 2, which began approximately 29000 years ago and ended about 14000 years ago / ”Trigger core 07” är en 53 cm lång sedimentkärna som togs upp på ett djup av 2522 m från Lomonosovryggen i Arktisk under en dansk-svensk expedition kallad ”Lomonosov Ridge off Greenland 2012”. Den här delen av världen har genomgått kraftiga klimatförändringar under kvartär. Istäcken har vuxit fram och dragit sig tillbaka och avsatt sediment över hela Arktis. Sediment avsatta under istider, kännetecknas av att vara gråa med mycket grovt material, medan sediment avsatta under mellanistider är bruna, vilket är på grund av de höga halterna av mangan och består av finkornigt material. Målet med denna uppsats är att göra en kornstorleksanalys på sedimentkärnan, med syfte i åtanke på att göra en tolkning av informationen i förhållande till istidshistorik och paleo-oceanografi. För att kunna gå tillväga med det, har en korrelation gjorts mellan kärnan och ”piston core 07”, samt en korrelation mellan ”piston core 07” och ”Arctic Coring Expedition, ACEX”. Resultaten visar en brun enhet rik på finkornigt material ned till 32 cm, vilket är typiskt för mellanistider. Den följs av en grå-beige enhet som sträcker sig ned till 49 cm och består av grovkornigt material vilket tyder på istid. Den här enheten kan kopplas till ”Marine Isotope Stage 2, MIS ”, som varade mellan 14000 och 29000 år sedan.

L'étude des interglaciaires passés qui sont des périodes chaudes avec un volume de glace réduit comme l’interglaciaire actuel, l'Holocène, est cruciale pour comprendre le climat futur. Ce travail apporte de nouvelles informations sur le climat des interglaciaires clés, les stades isotopiques marins (MIS) 11 et 31, considérés comme des analogues au réchauffement global projeté. Une analyse pollinique des sédiments du Site IODP U1385 (marge sud-ouest ibérique) a été effectuée à haute résolution, ce qui permet de comparer directement les variations de la végétation (atmosphère) avec celles de la température des eaux de surface océaniques. Nos données montrent qu’à l’échelle orbitale, la forêt du sud-ouest de l’Europe pendant le MIS 11 est principalement influencée par la précession alors que pendant le MIS 31, malgré des valeurs de précession extrêmes, le forçage dominant est l’obliquité, favorisant une végétation moins méditerranéenne et un régime climatique tempéré. De plus, la variabilité millénaire apparaît comme une caractéristique persistante mais les épisodes de refroidissement varient en intensité et durée en fonction des conditions limites qui favorisent un forçage prédominant des hautes ou basses latitudes. Enfin, nous examinons l'expression régionale de l'Holocène et de ses analogues orbitaux, les MIS 11c et 19c dans le sud-ouest de l’Europe. Ceci révèle que l'optimum Holocène se distingue par un plus fort développement forestier et donc que les MIS 11c et 19cne sont pas des analogues à l’Holocène pour notre zone d’étude. Grâce à une comparaison modèle-données, nous montrons aussi que la forêt interglaciaire dans cette région est principalement contrôlée par la précession en influençant les précipitations hivernales, facteur critique pour le développement de la forêt méditerranéenne, tandis que le CO2 joue un rôle négligeable. / The study of past interglacials, periods of reduced ice volume like our present interglacial, the Holocene, is crucial for understanding the future climate. This work provides new insights into the intensity and climate variability of key interglacials, namely Marine Isotopic Stages (MIS) 11 and 31, considered as analogues for the projected global warming. A highresolution pollen analysis at IODP Site U1385 off SW Iberia was performed, which enables adirect comparison between atmospheric-driven vegetation changes and sea surface temperature variability. At orbital time scale, this thesis shows that the dominant orbital forcing on the SW European forest was different between the interglacials of the 100-ky (MIS 11) and 41-ky (MIS31) worlds. While during MIS 11 its weak precessional forcing predominates, during MIS 31 itsextreme precession forcing is dwarfed by the prevailing influence of obliquity leading to a temperate climate regime as shown by a less Mediterranean character of the vegetation. This work also shows that millennial-scale variability was a pervasive feature and suggests that the different intensity and duration of the cooling events in SW Iberia was related to different atmospheric and oceanic configurations modulated by high or low-latitude forcing depending on the baseline climate states. Finally, this study examines the dominant forcing underlying the regional expression of the Holocene and its orbital analogues, MIS 11c and 19c, over SW Iberia using a data-model comparison approach. This comparison reveals that the Holocene optimum stands out for its higher forest development and therefore these interglacials cannot be considered as analogues for the Holocene vegetation and climate changes in Iberia. Additionally,it shows that the SW Iberian forest dynamics during these interglacials were primarily controlled by precession through its influence on winter precipitation, which is critical for the Mediterranean forest development whereas CO2 played a negligible role.

Quantifier les variations de température océanique du passé est nécessaire pour comprendre les mécanismes qui régissent l’évolution climatique. Les méthodes de paléo-thermométrie classiques peuvent souffrir de limitation inhérente à l’écologie des organismes et/ou à cause de l’influence d'effets physico-chimiques (salinité, acidité de l’eau de mer…). Ce travail se focalise sur la technique de paléothermométrie Δ47, qui repose sur la mesure du « clumping isotopique » dans les carbonates. Il vise d’abord à établir une calibration appliquée aux foraminifères et ensuite à mettre en œuvre cette calibration pour l’étude des variations climatiques au cours de la transition du Pléistocène moyen (MPT). Notre calibration Δ47-température des foraminifères planctoniques et benthiques, prélevés dans des sédiments modernes, couvre une gamme de température de -2 à 25°C. Les valeurs de Δ47 sur 9 espèces de foraminifères présentent une excellente corrélation avec la température de calcification des organismes, estimée à partir des mesures isotopiques de l’oxygène. Les résultats obtenus confirment l’absence d’effets liés à l’écologie des foraminifères (effets vitaux et de taille des organismes) et démontrent que la salinité n’affecte pas les mesures de Δ47. Cette étude constitue une avancée méthodologique importante pour les futures études paléocéanographiques sur les foraminifères. La MPT correspond à une transition climatique marquée par un changement de fréquence des cycles glaciaires-interglaciaires (de 41 000 à 100 000 ans). La compréhension de cette période est un enjeu scientifique majeur pour appréhender la mise en place du climat actuel. Notre calibration Δ47-température a permis de quantifier les variations de températures au cours de la MPT en mer méditerranée (Section de Montalbano Jonico, sud de l’Italie) et particulièrement des stades isotopiques marins 31 et 19, considérés comme des analogues à l’Holocène. Les résultats indiquent que (i) les températures (Δ47) obtenues sont en adéquation avec les températures obtenues par d’autres paléothermomètres, (2) les températures permettent de retracer les changements de régime océanographique et hydrologique, et (3) la mesure du Δ47 est complément prometteur pour les études multi-méthodes en paléocéanographie. / The quantification of past oceanic temperature changes is a critical requirement for understanding the mechanisms which regulate climate variations. Classical methods of paleothermometry could suffer from well-known limitations related to ecology and/or to physico-chemical biases (sea water salinity, acidity…). This work focuses on clumped-isotope carbonate thermometry (Δ47). It aims to establish a calibration of Δ47 foraminifera and use it to study past climatic variations through the Mid-Pleistocene Transition (MPT). Our Δ47 calibration in planktonic and benthic foraminifera collected from modern marine sediment covers a temperature range of -2 to 25 °C. The clumped-isotope compositions of 9 species of foraminifera show a robust correlation with the calcification temperature, estimated from the measurements of oxygen-18. These results confirm the absence of bias linked to foraminifer ecology (species-specific and foraminifer size effects) and provide evidence that salinity does not affect the Δ47 thermometer. This study constitutes significant methodological progress for future paleoceanographic applications in foraminifera.The MPT is a climatic transition characterized by a shift in the frequencies of glacial-interglacial cycles (from 41 000 to 100 000 years). Understanding the MPT is a major scientific objective, which underlies our effort to study the establishment of our present climate. Our Δ47 calibration was used to quantify temperature changes through the MPT in the Mediterranea Sea (Montalbano Jonico section, south of Italy), and in particular the marine isotopic stages 31 and 19, which may be described as Holocene analogues. We find that (1) Δ47 temperatures are in good agreement with temperatures reconstructed from other paleothermometers, (2) these results allow reconstructing changes in past oceanographic and hydrologic regime, and (3) Δ47 measurement are a promising component of multi-proxy paleoceanographic studies.

Geomorphic features have been one of the major tools for sea-level change studies. The present work shows an example of sea-level change study on karst terrain in the tropics. Sea-level notches as well as flank margin caves were identified in the research area and their elevation measured. The time of formation of the sea-level indicators was constrained by lithology study and dating methods such as facies comparison and U-Th dating. Denudation and uplift were also studied for the same purpose. From this study it can be concluded that sea-level stands within the glacial cycle can cause the formation of flank margin caves and that the position of these sea-level stands can be determined. The research area was estimated to have cumulatively uplifted ~22 m in the past 125 ka years (~0.18 mm/yr) while the surface has been denuded some 8 m in the same span of time (~0.064 mm/yr).

The Marine Isotope Stage (MIS) 2 is considered the coldest, driest and stormiest period during the last Glacial-Interglacial cycle in large parts of Eurasia. This resulted from strongly decreased northern hemisphere temperature and related maximum extension of northern ice sheets that strongly reinforced large-scale circulation modes such as westerlies and East Asian Winter Monsoon driven by the Siberian High. Normally, this intensified circulation is reflected by maximum loess deposition in numerous loess regions spanning Europe and Asia. However, here we present a new loess record from the Caucasus region in NE-Armenia providing evidence in support of heavily reduced or even lacking loess formation during the MIS-2. Owing to implementations of comprehensible luminescence dating work and a provenance survey using rock magnetic and geochemical data, we are able to define distinct loess formation phases and to retrace sediment transport pathways. By comparing our results to other Eurasian palaeo-records, we unveil general atmospheric circulation modes that are most likely responsible for loess formation in the Southern Caucasus. Moreover, we try to test different scenarios to explain lacking loess formation during MIS-2. In line with other archive information, we suggest that loess formation was hampered by higher regional moisture conditions caused by a southward-shift of westerlies and renewed moisture absorption over the Black Sea. Our results show that modifications of MIS-2 circulation modes induced a very heterogeneous moisture distribution, particularly in the lower mid-latitudes of Eurasia producing a juxtaposition of very dry (morphodynamically active) and moderately dry (morphodynamically stable) areas.

Les espèces de haute altitude (Sky-Islands) sont parmi les taxons les plus sensibles aux changements environnementaux et une meilleure connaissance de ces espèces (répartition, groupes génétiques, histoire d’évolution, etc.) est indispensable afin de définir les unités adaptées pour la conservation. Cette thèse a porté sur l’analyse moléculaire de deux gènes mitochondriaux (Cyt b et ND4) chez le groupe d’espèces Montivipera raddei et un gène mitochondrial (COI) chez l’Ophisops elegans dans les montagnes d’Iran qui sont des centres d’endémisme importants pour les reptiles. En me basant sur les données génétiques, je propose de considérer toutes les montivipère d’Iran comme une seule espèce ; Montivipera raddei comprenant trois sous-espèces ; Montivipera raddei albicornuta (nord du Zagros, Zanjan et nord-ouest de l’Iran jusqu’en Turquie), Montivipera raddei latifii (Alborz), et Montivipera raddei kuhrangica (centre du Zagros). Les temps de divergences obtenus entre les clades de montivipères semblent montrer des changements de la connectivité des populations pendant le Pléistocène qui résulte de l’effet fort des oscillations climatiques durant cette époque, notamment pendant les interglaciaires. Ce travail a aussi révélé une grande diversité génétique au sein des clades iraniens d’ophisops élégant ce qui pose la question de l’existence d’espèces/sous-espèces cryptiques en Iran. Finalement, ce travail a permis de définir des ESU pour les montivipères et l’ophisops élégant et notamment je propose que toutes les populations isolées du groupe d’espèces M. raddei et d’O. elegans montrant des haplotypes propres soient considérées comme des ESU pour la conservation. / High-altitude species (Sky-Islands) are among the most sensitive taxa to environmental changes and a better knowledge of these species (distribution, genetic groups, evolutionary history, etc.) is essential in order to define the adapted units for the conversation. This thesis focused on the molecular analysis of two mitochondrial genes (Cyt b and ND4) in the Montivipera raddei (Radde's Rock Viper) species group and a mitochondrial gene (COI) in Ophisops elegans (Snake-Eyed Lizard) in the mountains of Iran, which are important centers of endemism for reptiles. Based on the genetic data, I propose to consider all the Iranian montivipers as one species; Montivipera raddei comprising three subspecies; Montivipera raddei albicornuta (north of Zagros, Zanjan and northwestern Iran to Turkey), Montivipera raddei latifii (Alborz), and Montivipera raddei kuhrangica (central Zagros). The times of divergence between the clades of montivipers seem to show changes in the connectivity of populations during the Pleistocene, which results from the strong, effect of climatic oscillations during this period, especially during interglacial periods. This work also revealed a great genetic diversity within the Iranian clades of snake-eyed lizard, which raises the question of the existence of cryptic species / subspecies in Iran. Finally, this work made it possible to define ESUs for montivipers and snake-eyed lizards. In particular, I propose that all isolated populations of the M. raddei species group and O. elegans showing specific haplotypes to be considered as ESUs for conservation.