L’objectif de ce travail est de reconstituer les changements de la dynamique hydrosédimentaire de la Loire en fonction des variations climatiques globales et régionales depuis l’Holocène Moyen (~7 ka), dans un contexte de ralentissement et de stabilisation de la remontée du niveau marin. Le rôle des aménagements anthropiques de l’estuaire interne depuis le début du XXème siècle, a été également considéré. Dans cet objectif, les séquences sédimentaires étudiées ont été prélevées le long d’un continuum terre-mer entre l’estuaire interne de la Loire et la partie septentrionale du Golfe de Gascogne, en passant par les paléovallées incisées présentes à l’embouchure actuelle.L’emboitement des dimensions temporelle et spatiale fait l’unicité de ce travail de recherche à l’échelle de la Loire mais également sa complexité. Afin de déconvoluer les différents signaux enregistrés, nous avons entrepris une approche analytique combinant des données sédimentologiques, micro-paléontologiques (foraminifères benthiques) et géochimiques, le tout dans un cadre chronologique contraint par des datations 14Cet 210Pb/137Cs. Nos résultats montrent que le ralentissement de la montée des eaux a joué un rôle majeur dans le façonnement du paysage estuarien et par conséquence, dans la chenalisation du flux terrigène vers le large. Ce flux terrigène est également modulé à plus grande échelle par les forçages climatiques internes et externes (e.g., Oscillation Nord Atlantique, forçage solaire) affectant à la fois le bassin versant, l’occurrence des tempêtes au large ainsi que la circulation océanique de surface. Enfin, la partie la plus récente de nos archives sédimentaires estuariennes enregistre l’impact des aménagements humains qui ont profondément modifié la morphologie de l’estuaire interne depuis le début du XXème siècle. / The aim of this work is to reconstruct changes in the hydro-sedimentary dynamics of the Loire River according to global and regional climatic variations since the Middle Holocene (~ 7 ka), in a general context of slowing down of sea-level rise. The impact of the recent human settlements undertaken in the internal Loire estuary since the beginning of the 20th century is also considered. To achieve this objective, the studied sedimentary sequences were collected along a land-sea continuum from the internal estuary, to the incised paleovalleys off the present-day river mouth, until the northern part of the Bay of Biscay (South Brittany). The imbrication of both temporal and spatial dimensions makes the originality of this research on the scale of the Loire River, but also its complexity. In order to deconvolute the various recorded signals, we used a multiproxy approach combining sedimentological, micropaleontological (benthic foraminifera) and geochemical analyses, within a chronological framework constrained by 14C and 210Pb/137Cs dating. Our results show that the Middle to Late Holocene slowing down of sea-level rise plays a major role in shaping the estuarine landscape and in the channelization of the terrigenous flow towards the ocean. At the same time, this terrigenous flow is modulated on a larger scale by internal and external climatic forcing (e.g., North Atlantic Oscillation, solar forcing) controlling humidity over the Loire River catchment area, the occurrence of storms and ocean surface circulation. The most recent parts of our estuarine sedimentary sequences record the impact of human settlements since the beginning of the 20th century modifying significantly the morphology of the inner estuary and the location of the main river channel.

Les estuaires sont des zones à l’interface terre-mer au coeur de la question du devenir des apports continentaux drainés par les grands bassins versants. L’objet de cette étude est focalisé sur l’estuaire de la Loire et ses zones adjacentes (i.e. baie de Bourgneuf et le Mor-Bras) situés dans le nord-est du Golfe de Gascogne. C’est un environnement soumis à l’influence significative de la marée qui se propage en amont de l’embouchure à plus de 100 km, de forçages météorologiques de moyennes latitudes donc hautement variables qui induisent en particulier des débits fluviaux pouvant varier d’un facteur dix. Cette variabilité est étudiée à l’aide d’un modèle numérique et des outils de description de la circulation qui permettent de mieux cerner les temps de séjours et de transits des eaux continentales dans l’estuaire et vers les baies riveraines. L’approche s’appuie sur un modèle en grille structurée mais dont la malléabilité pour décrire la complexité du domaine à simuler est donnée par le caractère non orthogonal des mailles employées pour la discrétisation. Le choix d’un système de coordonnées optimale (covariantes ou contravariantes) est discuté puis implémenté dans le code MARS-3D. Ce nouvel outil est qualifié et validé sur des cas-test puis implémenté en conditions réelles sur un domaine à la géométrie particulièrement accidentée. Les simulations reproduisent très finement la dynamique du grand panache de la Loire et confirment sa très grande variabilité spatiale et temporelle que décrivent partiellement des observations à haute fréquence et ponctuelles ; elles permettent de décrire les chemins privilégiés des masses d’eau à travers les sections de références choisies. / Estuaries are key areas in between land and ocean which play a major role in the spreading ofcontinental runoff drained by large watershed. This study focused on the Loire Estuary and its adjacentbays (i.e. Bourgneuf bay and Mor-Braz sea) all located in the north-east side of the bay of Biscay. It isinfluenced by the large tidal wave that propagates upstream the mouth on more than a 100 km, by highlymid-latitude meteorological forcing that may not only induced High variability in the circulation driversbut also on the river runoffs that may vary from 1 to 10 from early spring to late summer. This Highvariability is studied thanks to numerical simulation and tools dedicated to describe the circulation withsynthetic index such as transit time and mean age of water. The approach lies on a numerical modeldiscretized on a structure grid which constraints have been relaxed to better fit the fractal coastal lineusing non orthogonal grid cells. The optimal coordinate framework (co or contra-variant) have beendiscussed, and implemented within a pre-existing code (i.e. MARS-3D). This tools was validated withtest cases and implemented on a domain with a particular complex geometry. The numerical simulationscatch very accurately the dynamic of this large plume at least as it is described by available in situobservations. This numerical solution allowed to exhibit the main path of water masses through the areaand from place to place and their variability according to the main forcings.