Cette étude vise à reconstituer les paysages et les paléoclimats holocènes des marges désertiques de la Tunisie méridionale. Elle se fonde sur les données de la pluie pollinique actuelle et les données polliniques holocènes de la Sebkha Boujmel et de Bahiret el Bibane, complétées par des datations 14C et l’analyse de la fraction argileuse du sédiment. La relation pollen/végétation/climat est élaborée à partir d’échantillons de surface au sol recueillis le long du réseau hydrographique et à la surface de la Sebkha Boujmel et de Bahiret el Bibane. Les résultats obtenus indiquent une bonne représentation des écosystèmes régionaux à la surface de ces réceptacles. La variabilité spatiale des spectres polliniques traduit bien les gradients d’humidité climatique et édaphique selon deux axes nord-sud et est-ouest. L’étude de l’influence des événements d’inondations sur la concentration et la composition des spectres polliniques, à partir d’une carotte couvrant le dernier siècle (BL12-10), ne révèle pas des modifications majeures des spectres polliniques guidés par les évènements d’inondation. Les données paléoécologiques sont obtenues à partir de l’analyse pollinique de deux carottes, BJM2 dans la Sebkha Boujmel et BL12-7 dans la Bahiret el Bibane. La séquence BJM2 couvrant les 8 deniers millénaires est complétée par l’analyse de la composition de la fraction argileuse du sédiment modulé par les dynamiques de mobilisation des sables désertiques. L’ensemble des données est intégré dans un modèle âge-profondeur issu de 11 datations 14 C AMS. La tendance climatique millénaire en Tunisie méridionale au cours de l’Holocène moyen et supérieur indique une aridification croissante à partir de 5,7 ka, en accord avec les changements des paramètres orbitaux et de l’insolation et l’épisode d’aridité enregistré au sud de la Méditerranée à la fin de la Période Humide Africaine. Cette aridification s’achève vers 3 ka avec la mise en place des écosystèmes végétaux prédésertiques et des événements climatiques rapides désormais synchrones des événements de refroidissement Nord Atlantique. La biogéographie régionale montre la présence d’une végétation arborée méditerranéenne sur le relief et une steppe graminéenne sur les piedmonts et dans la plaine au cours des phases humides de l’Holocène moyen. Les changements de la végétation jusqu’à 3ka sont largement modulés par l’aridification climatique et l’impact anthropique demeure limité. A partir du 3ème siècle BC, l’enregistrement d’Olea et de Vitis marque l’intensification de l’impact anthropique, à travers l’agriculture, qui se superpose à celui des sociétés pastorales au cours des périodes Punique et Romaine. L’impact anthropique s’observe ensuite par phases récurrentes d’intensification engendrant des modifications dans les paysages végétaux, en particulier entre 850 AD et 1150 AD avec une augmentation des taux de l’armoise ainsi qu’au cours du 20ème siècle. Cette dernière période enregistre une importante dégradation des environnements locaux traduisant les changements socio-économiques des sociétés avec la sédentarisation et les développements du pastoralisme et de l’agriculture. / This study aims at reconstructing the Holocene landscapes and palaeoclimates of the desert margins of southern Tunisia. It is based on the study of modern pollen rain and Holocene pollen data from Sebkha Boujmel and Bahiret el Bibane, supplemented by 14C dates and sediment clay mineralogy. The pollen/vegetation/climate relationship is based on soil surface samples collected along the hydrographic network and on the surface of Sebkha Boujmel and Bahiret el Bibane. The obtained results indicate a good representation of the regional ecosystems on the surface of the Sebkha and the lagoon. The spatial variability of pollen spectra clearly reflects climatic and edaphic humidity gradients along two north-south and east-west axes. The study of the influence of flood events on the concentration and composition of pollen spectra from a core spanning the last century (BL12-10) does not reveal major changes in pollen spectra triggered by these flooding events. Paleoecological data are obtained from the pollen analysis of two cores, BJM2 in Sebkha Boujmel and BL12-7 in Bahiret el Bibane. The BJM2 sequence spanning the last 8 millennium is supplemented by clay mineralogical analysis of the sediment related to the dynamics of desert sand mobilization and by the integration of the data in an age-depth model based on 11 14C AMS dates. During the Middle and Upper Holocene, the millennial climate trend in Southern Tunisia indicates increased aridity from 5.7 ka, in accordance with changes in orbital and insolation parameters and increased aridity recorded in the southern Mediterranean after the African Humid Period. This aridity trends ends at ca 3 ka with the establishment of pre-desert plant ecosystems and Rapid Climate Changes henceforth synchronous of North Atlantic cooling events. Regional biogeography shows the presence of Mediterranean vegetation on the mountains and a grassy steppe on the piedmonts and the plain during the humid phases of the Middle Holocene. Changes in vegetation up to 3ka are largely modulated by climatic aridification while the anthropogenic impact remains limited. From the 3rd century BC, the record of Olea and Vitis indicates an intensification of the anthropogenic impact through agriculture, which is superimposed on that of the pastoral societies during the Punic and Roman periods. The anthropogenic impact thus marks phases of intensification that cause changes in plant landscapes especially between 850 AD and 1150 AD with an increase in wormwood, and during the 20th century. The latter period shows a significant degradation of local environments reflecting the socio-economic changes of local societies with sedentism and intensive pastoralism and agriculture.

Le Paléogène est une période de perturbations importantes du système climatique terrestre, marquée notamment par des optima climatiques reconnus à la fois en environnement continental et marin. Dans le contexte de réchauffement climatique actuel, l’étude et la compréhension de cette période de fortes fluctuations climatiques et de transition entre un climat de type « greenhouse » et « icehouse » est un enjeu capital. Par ailleurs, de nombreuses études ont été menées sur les basses et moyennes latitudes, alors que peu de travaux se focalisent sur les hautes latitudes. Dans cette étude, des successions deltaïques d’âge Paléocène-Eocène sont utilisées pour étudier la réponse du système Arctique à des évènements globaux, les optima climatiques du Paléogène (PETM, ETM2, EECO et l’évènement Azolla) et tenter de répondre à ces questions : le bassin a-t-il eu une réponse spécifique aux stimuli climatiques globaux? Existe-t-il des mécanismes de couplage/découplage de la dynamique du bassin Arctique de celle de l’océan global ? Cette étude est basée sur des analyses multiproxies : la minéralogie de la roche totale et de la fraction argileuse, la pyrolyse Rock Eval, la palynologie, les palynofaciès et les isotopes stables du carbone organique. Les résultats suggèrent des épisodes de réchauffement permettant l’installation de la mangrove dans le Bassin Arctique dans un contexte climatique déjà chaud. Dans les Territoires du Nord-Ouest, les résultats minéralogiques suggèrent l’existence de fluctuations locales des sources détritiques contrôlées par la tectonique et/ou l’eustatisme et qui peuvent se superposer à l’enregistrement climatique. / The Palaeogene is a period of major climate system disturbances, especially marked by climatic optima recognized in both continental and marine environments. In the context of current global warming, the study and understanding of this period of strong climate fluctuations and transition between a greenhouse and an icehouse world is a major issue. Numerous studies have been conducted on low and mid latitudes, while only few studies focus on high latitudes. In this study, Paleocene-Eocene deltaic successions are used to study the response of the Arctic system to global events, the Paleogene climatic optima (PETM, ETM2, EECO and the Azolla event) and attempt to respond to these questions: did the basin have a specific response to global climate stimuli? Are there coupling / decoupling mechanisms between the dynamics of the Arctic basin and the global ocean? This study is based on multiproxies analysis: bulk and clay mineralogy, Rock Eval pyrolysis, palynology, palynofacies and stable isotopes of organic carbon. The results suggest warming episodes allowing the installation of mangroves in the Arctic Basin in an already warm climate. In the Northwestern Territories, mineralogical results suggest local fluctuations in detritic sources controlled by tectonics and / or eustatism and may overlap with the climate record.

Des études pionnières ont montré que la composition isotopique de l’azote de matières organiques terrestres (δ15Norg) est corrélée à des paramètres climatiques tels que les précipitations et la température. Appliqué à la matière organique ancienne, ce concept a permis récemment de reconstituer des cycles humides/secs à la transition Paléocène-Eocène (56 Ma). Dans la continuité de ces travaux, cette thèse vise à tester le δ15Norg comme marqueur paléoclimatique sur des coupes couvrant d’autres périodes géologiques, marquées par des changements climatiques importants : la coupe de Taskomirsay (Pliensbachien-Toarcien, ~183 Ma), la coupe de Faddeevsky (Paléogène, probablement Eocène inférieur, 53-50 Ma) et une carotte du Bassin de Rennes (Eocène-Oligocène, ~34 Ma). Parallèlement une expérience de diagenèse sur des bois actuels a été menée en laboratoire pour mieux comprendre les effets de la diagenèse sur le δ15Norg. L’expérience de diagenèse suggère que la diagenèse précoce homogénéise les valeurs de δ15N pour conduire finalement à une valeur moyenne, intégrant les différentes composantes d’un environnement. Les résultats indiquent un changement non-linéaire et rapide qui suggère qu’il s’effectue quasiment de manière instantanée à l’échelle géologique. Néanmoins, les grands changements environnementaux affectant toutes les composantes d’un écosystème pourraient être potentiellement enregistrés par le δ15Norg. Les données paléoclimatiques inférées des isotopes de l’azote organiques sur les coupes étudiées ont été confrontées à d’autres caractéristiques géochimiques des sédiments étudiés (analyses élémentaires du carbone et de l’azote, Rock-Eval, biomarqueurs moléculaires, rapport des isotopes stables du carbone et la composition isotopique en hydrogène de certains biomarqueurs moléculaires), afin (i) de déterminer les sources de la matière organique et son état de préservation, et (ii) d’obtenir un éventail informations paléoenvironnementales/paléoclimatiques sur les coupes. Le réchauffement climatique documenté au Toarcien inférieur (Taskomirsay) par d’autres méthodes n’a pas eu d’impact sur le δ15Norg, qui suggère plutôt une humidité importante et quasiment constante, en accord avec la palynologie et la géochimie moléculaire. Les résultats obtenus sur la coupe principale du Paléogène (Faddeevsky) sont plus contrastés d’un point de vue paléoclimatique avec une réponse du δ15Norg différentielle entre la base et le sommet de la coupe. A la transition Eocène-Oligocène (Bassin de Rennes), le δ15Norg enregistre une baisse importante de l’humidité, en accord avec l’analyse des minéraux argileux. La baisse concomitante des températures à cette transition n’a probablement pas eu d’effet sur le δ15Norg. Le δ15Norg semble donc être principalement influencée par la disponibilité en eau. Les limites méthodologiques et analytiques du δ15Norg sont également discutées. Il apparaît notamment que les échantillons très riches en matière organique (>40%) ne sont pas adaptés au protocole préparation des échantillons qui est actuellement utilisé. Pour les matières organiques pré-quaternaires, l’analyse directe du δ15Norg sur les kérogènes pourrait constituer une alternative intéressante. A terme, le δ15Norg, associé à d’autres outils de reconstruction paléoenvironnementale, pourrait servir à préciser les modifications du cycle de l’azote – principalement via la disponibilité en eau et en nutriments – dans les paléoécosystèmes terrestres. / Nitrogen isotopes of modern and terrettrial organic matter (δ15Norg) has been related to precipitations and temperatures. These observations were recently applied to reconstruct humid/dry cycles at the Paleocene-Eocene transition (56 Ma). Following this work, this thesis aims to test the δ15Norg as a paleoclimatic marker on field sections encompassing other geological periods, characterized by contrasted climates: the Taskomirsay section (Pliensbachian-Toarcian, ~183 My), the Faddeevsky section (Paleogene, probably Early Eocene in age, 53-50 My) and a drill core from the Rennes Basin (Eocene-Oligocene, ~34 My). In addition, modern wood were incubated to evaluate the effects of early diagenesis on δ15Norg with a paleoenvironmental perspective. The incubation of modern wood suggests that early diagenesis homogenizes δ15N values leading to an average value integrating the different components of an environment. Results showed fast and non-linear effects of early diagenesis on organic matter, suggesting almost instantaneous changes at the geological scale. Thus, major environmental changes affecting all components of an ecosystem may be potentially recorded by the δ15Norg. Paleoclimatic data inferred from the organic nitrogen isotopes of the study sediments were compared to other geochemical features of the latter (carbon and nitrogen elemental analyses, Rock-Eval, molecular biomarkers, carbon and nitrogen isotopes, hydrogen isotopes measured on specific-compound), in order to (i) characterize sources of the organic matter and its preservation state, and (ii) get other paleoenvironmental markers. Global warming recorded in the Early Toarcian (Taskomirsay) had no impact on the δ15Norg that suggests high and almost constant humidity. This is consistent with palynological and molecular data. Results in Faddeevsky (Paleogene) are more difficult to interpret in terms of climate changes, with a contrasted response of the δ15Norg between the base and the top of the section. At the Eocene-Oligocene transition, δ15Norg values, in agreement with clay minerals changes, recorded a significant drop in humidity. In addition, the concomitant drop in temperatures, associated with this transition, probably had no effect on the δ15Norg values. All those results highlight water availability as a first climatic control on δ15Norg values. Methodological and analytical limitations of the δ15Norg are also discussed. It is concluded that OM-rich samples (> 40%) are most probably not suitable for the protocol of preparation, which is currently used. Alternatively, direct measurements of δ15Norg values for organic pre-quaternary sediments are suggested, by analyzing kerogens of the samples. Eventually, the δ15Norg, combined with other paleoenvironmental markers, could be used to evaluate the modifications of the nitrogen cycle – mainly via water and nutrients availability – in terrestrial paleoecosystems.

L’augmentation globale des températures au cours de la période 1850-2012 n’est pas uniforme à l’échelle du globe et l’Arctique se réchauffe deux fois plus que la moyenne. Cependant, la couverture temporelle trop courte des données instrumentales rend difficile la distinction entre la variabilité climatique naturelle et celle liée au forçage anthropique. L’étude de la variabilité climatique « exempte » de l’influence humaine est alors réalisée à partir de données proxies indirectes provenant d’archives paléoclimatiques continentales et marines. Dans la région Arctique-subarctique, les enregistrements disponibles à haute résolution sur les derniers 2000 ans ont été centralisé dans la base de données PAGES Arctic 2k. Les objectifs de ces travaux sont l’amélioration de la caractérisation et de l’interprétation de la variabilité climatique sur les derniers 2000 ans, en allant plus loin que la tendance millénaire et les périodes climatiques majeures mais aussi en s'intéressant au rôle et l’expression spatiale de la variabilité interne du système climatique. Cette thèse s'appuie sur la base de données PAGES Arctic 2k permettant l'étude des variations de températures dans la région Arctique-subarctique mais aussi d'une nouvelle base de données permettant de reconstruire les variations hydroclimatiques (précipitations et humidité) dans la région et créée lors de cette étude. L'utilisation de méthodes d'analyse du signal climatique sur des enregistrements régionaux calculés à partir de ces deux bases de données a permis de mettre en évidence une variabilité climatique dans la région Arctique-subarctique s’exprimant depuis les échelles multi-décennales à millénaire. En particulier, les variabilités multi-décennales sont en lien avec la variabilité interne du système climatique. Les variations hydroclimatiques et de températures s'exprimant aux échelles multi-décennales dans la région sont en effet caractérisées par des fréquences spécifiques aux oscillations climatiques régionales (oscillation Atlantique Nord et oscillation Pacifique décennale), en particulier sur les derniers 200 ans. Les travaux réalisés sur la base de données de températures et la réflexion autour de la création et l’exploitation de la base de données hydroclimatiques ont également conduit à la définition d’une méthodologie de travail avec une base de données paléoclimatiques, depuis sa construction jusque la définition de ses limites, notamment en termes de représentativité spatiale des séries contenues dans la base de données et de l'assimilation de données avec des saisonnalités différentes. / The temperature increase during the 1850-2012 period is not uniform globally and the Arctic is warming twice as much as the average. However, the short time coverage of instrumental data makes it difficult to distinguish natural climate variability and anthropogenic forcing. The study of climatic variability "free" of human influence requires the use of proxies data measured in continental and marine palaeoclimatic archives. In the Arctic-subarctic region, high resolution records have been centralized in the Arctic 2k PAGES database. The objectives of this work are to improve the characterization and interpretation of climatic variability over the last 2000 years, going beyond the millennial trend and the major climatic periods, but also by focusing on the role and spatial expression of the internal variability of the climate system. This thesis is based on the Arctic 2k PAGES database, which allows the study of temperature variations in the Arctic-subarctic region, as well as a new database to reconstruct hydroclimatic variations (precipitation and humidity) in the region and created during this study. The use of climate signal analysis methods on regional records calculated from these two databases has highlighted climate variability in the Arctic-subarctic region from the multi-decadal to millennial scales.In particular, multi-decadal variability is related to the internal variability of the climate system. The hydroclimatic and temperature variations expressed at multi-decadal scales in the region are characterized by frequencies specific to regional climate oscillations (North Atlantic oscillation and decadal Pacific oscillation), particularly over the last 200 years. The work done on the temperature database and the reflection on the creation and exploitation of the hydroclimatic database have also led to the definition of a working methodology with a palaeoclimatic database, from its construction to the definition of its limits, in particular in terms of the spatial representability of the series contained in the database and the assimilation of data with different seasonings.

L’Hémisphère Sud, et plus précisément le sud de l’Amérique du Sud, sont très sous-représentés dans les reconstitutions climatiques globales du fait d’un manque de données paléoclimatiques robustes. Mes travaux de thèse ont donc porté sur l’évaluation de l’archive naturelle cernes d’arbre, abondante le long de la Cordillère des Andes, comme traceur paléoclimatique. Je me suis ainsi appliquée à étudier la réponse régionale de deux espèces d’arbre (Fitzroya cupressoides et Nothofagus pumilio) natives du nord de la Patagonie (41°S, Argentine) aux forçages climatiques externes en analysant leurs différents paramètres physiques. Pour cela, j’ai commencé par déterminer l’influence du climat local et de grande échelle sur leur croissance en étudiant les variations temporelles de leurs largeurs de cerne, puis j’ai essayé d’extraire le signal climatique enregistré dans la composition isotopique de l’oxygène et du carbone de la cellulose de ces cernes. Deux résultats majeurs de ma thèse ont émergé: j’ai mis en évidence (1) des réponses non-linéaires de la croissance au cours du temps liées aux changements de régimes climatiques et, (2) le fort potentiel du delta18O et delta13C de la cellulose pour enregistrer les variations de température d’été-automne sur une large région aux latitudes moyennes de l’Amérique du Sud (35°-55°S). Du fait des relations fortes qui les lient aux températures, les outils isotopiques peuvent être utilisés pour reconstituer des chronologies de température mais aussi des modes climatiques tels que l’Oscillation Antarctique. / The Southern Hemisphere, and particularly southern South America, are very under-represented in global climate reconstructions due to a lack of robust paleoclimatic data. My thesis was therefore focused on the evaluation of the tree-ring archive, which is widespread along the Andes, as a paleoclimatic tracer. I studied the regional response to external climate forcing of two native species (Fitzroya cupressoides and Nothofagus pumilio) in northern Patagonia (41°S, Argentina), by analysing their different physical tree-ring parameters. In this perspective, I analysed the temporal variations of the width and of the oxygen and carbon isotopic compositions of the cellulose of their rings and related them to local and large-scale climate variations. Two major results of my thesis have emerged: I highlighted (1) non-linear growth responses over time related to shifts in climate regimes and, (2) the potential of cellulose delta18O and delta13C to record summer-autumn temperature variations over a large area in the mid latitudes of South America (35°-55°S). As their variations are strongly linked to temperature the isotopic tools can be used to reconstruct chronologies of temperature but also of climate modes such as the Southern Annular Mode.

La caractérisation de la variabilité naturelle du climat est importante pour comprendre la réponse de celui-ci aux forçages naturels et pour identifier les influences anthropiques. L'objectif de cette thèse est de reconstituer les changements climatiques dans le sud-ouest de la France, une région qui se caractérise par des périodes de sécheresse récurrentes, où les reconstitutions millénaires basées sur des « proxies » à haute résolution font défaut.La reconstruction est basée sur plusieurs proxies dans deux archives continentales : les spéléothèmes et les cernes d'arbre. Leur combinaison permet de tirer avantage de leurs points forts tout en compensant leurs faiblesses. Il y a deux objectifs principaux : d’une part de mieux comprendre les influences climatiques et non climatiques qui s’exercent sur chaque proxy ; et, d'autre part, de reconstituer les périodes de sécheresse dans le passé.La composition isotopique en oxygène (δ18O) des inclusions fluides des spéléothèmes et de la cellulose des cernes d’arbre est contrôlée dans une large mesure par le δ18O des précipitations, qui peut servir de traceur de la circulation atmosphérique. Pour interpréter ces proxies en termes de climat, il est nécessaire de comprendre comment le signal climatique est enregistré dans le proxy, et quels processus modifient ce signal lors de la formation de l'archive.Les mesures de δ18O dans les précipitations, l'eau d’infiltration, et les inclusions fluides dans des échantillons de spéléothèmes modernes de la Grotte de Villars démontrent que la composition isotopique de l'eau d’infiltration dans la grotte correspond à une moyenne pluriannuelle des précipitations, et que les inclusions fluides des spéléothèmes préservent la composition isotopique de cette eau d’infiltration. Sur la base de cette calibration, il est possible de reconstituer les variations de la composition isotopique de l'eau d’infiltration à partir de celles des inclusions fluides d’une stalagmite vieille de plus de 2000 ans, datée par comptage de lamines, et par des mesures U-Th et 14C. Des changements dans l'environnement de la grotte, par exemple du couvert végétal, sont indiqués par d'autres proxies de la même stalagmite (les isotopes stables dans la calcite et les concentrations d'éléments traces), mais ces changements n'ont pas d'incidence significative sur le δ18O des inclusions fluides.La composition isotopique de la cellulose des cernes d'arbre de Quercus spp. dans la zone d'étude est fortement influencée par les conditions climatiques estivales. Cependant, des influences non-climatiques sur la composition isotopique de la cellulose sont identifiées ; elles sont liées à l'âge de l'arbre et à l'hydrologie du site, et doivent être prises en compte dans l'échantillonnage et dans les procédures analytiques. Grace à l’inter-datation de carottes d’arbres vivants et de poutre de bâtiments historiques des environs d'Angoulême, une chronologie de δ18O dans la cellulose à résolution annuelle a été établie. Des corrélations significatives avec les données météorologiques permettent une calibration des données isotopiques et une reconstruction des périodes de sécheresse depuis 1360 AD.Enfin, cette thèse explore une nouvelle approche intégrant les enregistrements isotopiques de l'oxygène dans les inclusions fluides des spéléothèmes et dans la cellulose des cernes d’arbre de sites proches pour reconstruire la variabilité à la fois haute et basse fréquence des sécheresses dans le passé. / The characterization of natural climate variability is important in order to understand the climate response to natural forcings and to identify anthropogenic influences. The aim of this thesis is to reconstruct climate changes in the southwest of France, a region which is characterised by recurrent drought periods, where high resolution proxy records of the last millennia were lacking.The reconstruction is based on multiple proxies from two continental archives: speleothems and tree rings. Their combination can make use of the strengths of each archive while compensating their weaknesses. There are two principal objectives: first, to gain a better understanding of the climatic and non-climatic influences on each proxy; and second, to reconstruct drought periods in the past.The oxygen isotopic composition (δ18O) of speleothem fluid inclusions and tree ring cellulose is controlled to a large extent by the δ18O of precipitation, which can serve as a tracer of the atmospheric circulation. In order to interpret these proxies in terms of climate, it is necessary to understand how the climate signal becomes recorded in the proxy, and which processes modify the original signal during the formation of the archive.Measurements of δ18O in precipitation, cave drip water, and fluid inclusions in modern speleothem samples from Villars Cave demonstrated that the isotopic composition of cave drip water corresponds to the pluri-annual average precipitation. The speleothem fluid inclusions, in turn, preserve the isotopic composition of the drip water. Based on this calibration, it is possible to reconstruct drip water isotope variability using fluid inclusions in a more than 2000 year old stalagmite, which has been dated by laminae counting, as well as U-Th and 14C measurements. Changes in the cave environment, e.g. the vegetation cover, are indicated by other proxies from the same stalagmite (stable isotopes in calcite and trace element concentrations), but these changes do not seem to impact the fluid inclusion δ18O significantly.The isotopic composition of tree ring cellulose from Quercus spp. in the study area is strongly influenced by climate conditions during the summer. However, non-climatic influences on the isotopic composition of cellulose are identified. They are linked to the age of the trees and to site hydrology, and must be accounted for in the sampling and analytical procedures. Crossdated cores from living trees and timber wood in historic buildings near Angoulême are used to build an annually resolved chronology of cellulose δ18O. Significant correlations with meteorological data enable a calibration and a reconstruction of drought periods since 1360 AD.Lastly, this thesis explores a novel approach of integrating oxygen isotope records from speleothem fluid inclusions and tree ring cellulose from closely located sites to reconstruct both high- and low-frequency variability of droughts in the past.

LE LAC DE CHAILLEXON (DOUBS - FRANCE) EST UN LAC DE BARRAGE NATUREL CREE PAR UN ECROULEMEMENT ROCHEUX DURANT LA SECONDE MOITIE DU BLLING (12300 B.P.). LE COMBLEMENT SEDIMENTAIRE DU PIEGE LACUSTRE PRESENTE UN ENREGISTREMENT CONTINU DU TARDIGLACIAIRE ET DE L'HOLOCENE. CE TRAVAIL PROPOSE UNE APPROCHE DU FONCTIONNEMENT GLOBAL DU SYSTEME LIMNOLOGIQUE (BASSIN VERSANT PRODUCTEUR ET PIEGE LACUSTRE RECEPTEUR). A PARTIR DE L'ANALYSE DU SYSTEME ACTUEL (PRODUCTION, FLUX, STOCKS) ET DES ENSEIGNEMENTS QUI S'EN DEGAGENT, IL EST PROPOSE UNE INTERPRETATION QUANTITATIVE ET QUALITATIVE DES STOCKAGES ANCIENS ET DE LA PRODUCTION SEDIMENTAIRE DU BASSIN VERSANT, SOUS L'INFLUENCE DES CONTRAINTES ENVIRONNEMENTALES.

Le système climatique fait intervenir plusieurs composantes qui interagissent entre elles avec des constantes de temps très différentes, dont l'atmosphère, l'hydrosphère, la biosphère, la lithosphère et la cryosphère. L'Antarctique fait partie de cette dernière composante. Ce continent, situé au pôle Sud, contient 70% de l'eau douce de la planète et est constitué de 91% de glace qui, si elle fondait, représenterait une élévation du niveau de la mer d'environ 60 m. Dans le contexte du réchauffement climatique actuel, les régions des hautes latitudes se trouvent être les plus sensibles. Des observations par satellites montre que l'Antarctique enregistre actuellement des changements abrupts de températures liés probablement à l'augmentation des gaz à effet de serre de l'atmosphère. De plus, grâce aux forages, on peut remonter jusqu'à un climat vieux de 800 000 ans environ. Ceci peut se traduire par des débâcles de glace, de la taille d'un pays, dans l'océan et par l'accélération de l'écoulement de la glace, qui entraîne une vidange de la glace polaire dans l'océan. Une des pistes pour mieux appréhender le climat futur est de regarder si de tels événements ont déjà eu lieu dans le passé de la Terre en évaluant les relations liant les calottes polaires avec le climat, en particulier en ce qui concerne l'Antarctique. Nous avons développé une procédure de couplage entre un modèle de glace Antarctique et un modèle climatique, dit de complexité intermédiaire, précédemment couplé à un modèle de glace de l'hémisphère Nord. Nous avons d'abord testé notre nouveau modèle pour comprendre les processus de la dernière grande débâcle de calottes polaires Nord et Sud (i.e. la dernière déglaciation, il y a 21 000 ans). Dans une seconde partie, nous cherchons à évaluer la sensibilité du climat, actuel et passé à des perturbations majeures en eau douce dans des zones sensibles de l'océan austral et de l'océan Atlantique Nord. Les calottes de glace semblent à la fois répondre au forçage climatique (insolation et CO2 ) et participer à la variabilité climatique du climat lors de leur fonte partielle ou totale. La Quaternaire est une des rares périodes de l'histoire de la Terre où de telles calottes sont présentes. Etudier pour le passé ou le futur les interactions de ces calottes avec le climat est donc un défi important.

Au Miocène (-25 à -5Ma) en Europe des changements climatiques entraînent des bouleversements dans les communautés de rongeurs (Mammalia), en particulier les Cricetinae. Une révision systématique des Democricetodon, utilisant une population actuelle d'Oryzomys comme modèle de variabilité morphologique, permet de proposer une phylogénie. L'étude du contour, en analyse de Fourrier, des molaires de trois lignées du genre Megacricetodon dans trois régions d'Europe montre des accélérations évolutives qui ne sont pas synchrones. L'étude de ces deux genres met en évidence l'importance des contextes géographique et climatique sur le dynamique des faunes de rongeurs. La distribution des espèces de rongeurs montre une différenciation biogéographique selon un gradient environnemental nord-sud succédant à un gradient géographique est-ouest. Cette étude démontre également que les changements intervenant à l'échelle des régions régulent la diversité à l'échelle du continental européen.

Le système Zambèze localisé sur le versant est de l'Afrique est caractérisé par un système turbiditique de très grande dimension (x 100 km) et est associé à terre au troisième plus grand bassin versant d'Afrique (1 320 000 km2) après ceux du Nil et du Congo. A ce jour, peu d'études ont porté sur l'évolution du système terre - mer depuis le bassin versant en érosion jusqu'au bassin en sédimentation. Ce travail s'attachera à : [1] caractériser et à discuter l'origine des déformations enregistrées dans le système sédimentaire Zambèze depuis 155 Ma, [2] quantifier les bilans érosion - sédimentation du système du Zambèze, pour une meilleure compréhension du routage sédimentaire. / The Zambezi system located on the eastern slope of Africa is characterized by a turbiditic system of very large size (x 100 km) and is associated onshore to the third largest watershed in Africa (1,320,000 km2) after those of the Nile and Congo. Few studies have examined the evolution of the land - sea system from the eroding catchment to the sedimentation basin. This work will focus on: [1] characterize and discuss the origin of the deformations recorded in the Zambezi sedimentary system since 155 Ma, [2] quantify the erosion-sedimentation balances of the Zambezi system, for a better understanding of the sedimentary routing