Cette thèse cible l'évolution Néogène de la branche sud de l'arc alpin occidental. Une approche multi-méthodes associant études de terrain, sismotectonique et thermochronologie basse température y met en évidence un régime tectonique complexe ainsi qu'une évolution morphologique et structurale originale au sein de l'arc. La fracturation s'organise autour d'un faisceau d'accidents NW-SE, à jeu principalement dextre, accompagnant la courbure de l'arc et commandant structure et morphologie. Par ailleurs, à l'échelle des massifs, une structuration en failles normales conjuguées NE-SW traduit une extension parallèle à la chaîne. D'autres failles normales traduisent une extension perpendiculaire à la chaîne. L'inversion des données microtectoniques a permis de caractériser des régimes de paléocontraintes décrochant et extensif. L'absence d'une chronologie cohérente à l'échelle régionale suggère que ces régimes ont coexisté. Je propose que ces régimes constituent deux extrêmes d'un régime de contrainte unique variable, résultant de l'interférence entre un champ de contraintes extensif, à tendance multidirectionnelle et propre à la partie interne, surépaissie de la chaîne, et un champ de contraintes décrochant à transpressif commandé aux limites de la chaîne. L'analyse sismologique montre que l'arc interne subit actuellement un régime transtensif en zone Briançonnaise et un régime purement extensif en Zone Piémontaise, plus interne. La direction d'extension reste proche d'E-W, comme plus au nord à la latitude du Pelvoux, et indépendante de la courbure de l'arc. La caractérisation du régime extensif actuel en termes de directions tangentes ou radiales à l'arc est donc ici inadaptée. La Zone Externe présente un régime globalement transpressif à nuancer puisqu'elle est également affectée par de l'extension dans sa partie la plus interne. Je propose une corrélation entre la zone subissant l'extension et la zone d'épaisseur crustale maximum. Ce modèle s'inspire et étend celui proposé par [Delacou et al., 2004]. Il favorise un processus d'extension lié à un effondrement gravitaire de la chaîne. La structure arquée concerne surtout la croûte supérieure, les structures plus profondes étant plus linéaires. Ce découplage vertical des structures est probablement hérité du poinçonnement syncollision oligocène, responsable de la formation de l'arc interne. Il peut expliquer qu'au Néogène le découplage tectonique entre arc interne en extension et zone externe en transpression ne réactive pas, près de la surface, l'ancien front chevauchant de l'arc interne, comme c'est le cas plus au nord au sein de l'arc. Quelques nouvelles données thermochronologiques (traces de fission dans l'apatite), replacées dans une synthèse des données existantes, confirment que les Alpes sud-occidentales ont connu une évolution structurale et morphologique originale au Néogène. Les zones internes présentent un refroidissement final homogène et rapide dès la fin de l'Oligocène. Le saut d'âge entre zone externe et zones internes, récemment mis en évidence à la latitude du Pelvoux, est confirmé dans l'ensemble de la branche sud de l'arc. Il témoigne de l'inversion du front chevauchant des zones internes peu de temps après le paroxysme de la collision. Je relie l'exhumation rapide des zones internes de la branche sud à la forte érosion d'une cordillère alpine axée sur les zones internes au front du poinçon apulien. La quantification de l'évolution du relief à partir du système traces de fission sur Apatite a été testée sur la base de deux transects échantillonnés dans les massifs du Pelvoux et Dora-Maira. Les relations âges-altitudes à différentes longueurs d'onde permettent d'estimer un taux d'exhumation moyen de 0.4km/Ma pour le Pelvoux au cours des 7 derniers Ma, et de 0.1Km/Ma pour Dora-Maira au cours des 20 derniers Ma. Pour ces deux massifs, aucune évolution probante du relief n'est mise en évidence. On souligne dès lors le manque de résolution du système apatite pour quantifier l'évolution du relief. Une synthèse des résultats permet de proposer que la déformation soit le résultat d'un équilibre instable entre l'étalement de la chaîne sous l'effet des forces de volume et la cinématique complexe de l'Apulie qui intègre à la fois une composante en translation et une composante rotationnelle.

L’architecture structurale et l’évolution du bassin d’avant-pays Pyrénéo-Alpin de Provence sont contrôlées par des failles profondes héritées du rifting de Gondwana au cours du Permo-Trias, par des variations d’épaisseur de la pile sédimentaire mésozoïque et par l'alternance d’évènements tectoniques compressifs et extensifs qui ont affecté la zone depuis la fin du Paléozoïque. La construction de deux coupes équilibrées d’échelle régionale (~150 km) montre que le style tectonique de l’avant-pays provençal est dominé par une tectonique de socle en Provence orientale et par une tectonique de couverture en Provence occidentale, associé avec du diapirisme dans les deux domaines. Les deux domaines sont couplés à l’échelle crustale et séparés par une zone d'accommodation dans la couverture: la Faille de la Moyenne Durance, dont la partie profonde est héritée du Paléozoïque. La structure actuelle de l’avant-pays Pyrénéo-Alpin de Provence correspond essentiellement à la signature de la compression Pyrénéo-Provençale Crétacé supérieur-Eocène (>90%). La part de la déformation Alpine est minime (9%). La phase d'extension Oligocène entre ces deux périodes compressives a été quantifiée à 1.7%. Les données de traces de fission sur apatite suggèrent une exhumation régionale à ~80 Ma reliée à la compression Pyrénéenne. Les chevauchements pyrénéens principaux ont joué simultanément, comme l’indiquent l’âge et la répartition des séries sédimentaires syntectoniques. / The structural architecture and evolution of the Pyrenean-Alpine foreland of Provence are controlled by deep-seated basement faults inherited from Gondwana rifting during Permo-Triassic time, by variations in the Mesozoic sedimentary pile thickness and by alternating compressive and extensive tectonic events that affected the area since the late Paleozoic. The construction of two balanced cross sections at regional scale (~150 km) shows that the structural style of the Provence foreland is dominated by thick-skinned tectonic in eastern Provence and thin-skinned tectonic in western Provence, associated with diapirism in each domain. Both domains are coupled at crustal scale and separated by an accommodation zone in the cover: the Middle Durance Fault, whose deep-seated part is inherited from the Paleozoic. The current structure of the Pyrenean-Alpine foreland of Provence mainly corresponds to the Pyrenean-Provence compression signature during Late Cretaceous to Eocene (>90%). The Alpine deformation proportion is minor (9%). The Oligocene extension phase between these two compressive periods has been quantified at 1.7%. The apatite fission track data suggests an exhumation stage around 80 Ma related to the Pyrenean compression. The main Pyrenean thrusts were synchronous, as indicated by the age and distribution of syntectonic sedimentary series.