La caractérisation géochimique et isotopique des aquifères du Complexe Terminal (CT) du sud tunisien a été effectuée sur la base d'une approche multi isotopique. Cette étude a mis en évidence la continuité hydrogéologique des aquifères du CT en dépit de la variabilité lithologique latérale des formations aquifères et à travers les grands accidents tectoniques. La minéralisation des eaux est acquise par les processus d’interactions eau / roche, la dissolution des évaporites associés à la précipitation de la calcite. Les teneurs en δ18O et δ2H, montrent un fort contraste entre les eaux du CT. La signature isotopique traduit l’effet de l’évaporation manifesté par un enrichissement en δ18O et δ2H. Le marquage isotopique atteste aussi d’un effet de paléorecharge. En outre, les teneurs en 14C couplées aux teneurs en δ13C, ont soutenu la recharge de la nappe au cours de l’Holocène. Le déséquilibre 234U / 238U a été aussi utilisé. Les eaux du CT ont enregistré des teneurs qui varient de 1.5 à 19.5 ppb et des rapports 234U / 238U qui varient de 1.1 à 3.2. La mise en solution de l’uranium est contrôlée par la dissolution de la matrice aquifère. Cette étude a mis en évidence aussi des conditions oxydantes régnant au sein des aquifères du CT. Ces conditions sont propices au lessivage préférentiel de l’234U et dont l’effet marquant les rapports 234U / 238U qui sont >1. L’étude des teneurs en 36Cl et du rapport 36Cl / Cl montre que leur variation est liée aux processus d’évaporation et de dissolution. Les taux d’évaporation et de dissolution calculés sont > 50% traduisant l’effet marquant de ces deux processus sur la variation des teneurs en chlore des eaux du CT. / The geochemical and isotopic characterization of CT aquifers of southern Tunisia was conducted on the basis of a multi isotopic approach. This study highlighted the hydrogeological continuity of the CT aquifers despite the lateral lithological variability of aquifers and through major tectonic accidents. Groundwater mineralization is controlled by water rock interaction and the dissolution of evaporate minerals associated with the calcite precipitation. The δ18O and δ2H composition, show a strong contrast. The isotopic signature reflects the evaporation effect shown by stable isotope enrichment. Isotopic composition also demonstrates a paleorecharge effect. In addition, the 14C content coupled with the contents δ 13C, supported the groundwater recharge in the Holocene period. 234U / 238U disequilibrium was also used. Results indicate a range in 238U concentration and 234U/238U activity ratios of 1.5 to 19 ppb and 1.1 to 3.2 respectively. Our results show that groundwater geochemistry is ultimately a result of lithologic variations associated with water / rock interaction. Results elucidate also the mixing relationships between the different aquifer horizons.In this study, we used also chlorine-36 (36Cl) as a groundwater tracer. The variation in 36Cl content and 36Cl / Cl ratio is essentially related to both evaporation and dissolution processes. Evaporation and dissolution rates recorded values that exceed 50 % showing the major effect of these processes on the change of chloride contents in CT groundwater.

L'exploitation des réserves d'eau douce, principalement contenues dans les aquifères est une préoccupation croissante dans les zones où elle se traduit par une baisse des niveaux piézométriques.Ce travail de thèse propose de caractériser l'évolution du Système Aquifère du Saharan Septentrional (SASS), et plus particulièrement le Continental Intercalaire (CI) à l'aide d'un couplage entre des outils de modélisation hydrogéologique et de traceurs géochimiques (36Cl, 234U/238U). Situé dans une région semi-aride à aride et s'étendant sur plus d'un million de km2, le CI présente un potentiel d'enregistrement d'une variabilité climatique à grande échelle en plus des baisses piézométriques anthropiques.Nous avons amélioré la définition de la recharge moderne du SASS à l'aide d'une méthode basée sur des données de télédection (entre 0 et 6.75 mm an−1 sur la période 2003-2010) ainsi que de la localisation zones de recharge du Sud Tunisien à l'aide de traceurs isotopiques (14C, 36Cl, 234U). Ces traceurs fournissant un lien évident mais complexe entre les conditions hydrodynamiques présentes et passées, nous nous sommes efforcés d'interpréter les informations paléoenvironnementales apportées par le 36Cl et le 4He sur l'ensemble de la zone tunisienne du CI. Introduites dans un modèle hydrogéologique du CI, les données de 36Cl nous ont permis d'améliorer des hypothèses sur des scénarios de recharge (variant entre 0.5 et 60 mm an−1) pendant les huit derniers cycles interglaciaires-glaciaires (0-775 ka).A partir d'informations complémentaires (échantillons d'eau, affleurements, zone climatique) nous avons finalement construit une représentation "hydro-climato-geochimique" du CI. / Concerns about freshwater availability increase with the rise of populations demands and decrease of piezometric levels in some aquifers. However, this "instantaneous" variability is complicated by a long-term climatic variability that impacts hydrodynamics on timescales of thousands to hundred of thousands of years.This study characterizes the evolution of a large aquifer (extending over more than a million of km2), the Continental Intercalaire (CI), from hydrogeological and geochemical viewpoints, over several hundreds thousand years. For this purpose, we combined hydrogeologic modeling and geochemical tracing methods (36Cl, 234U/238U. . .).The CI is the main aquifer of the North Western Saharan Aquifer System (NWSAS). Located in a semi-arid to arid region, its presence suggests potential records of climatic variability on large temporal and spatial scales. Our results corroborate previous assessment of the modern recharge, which fluctuates between 0 and 6.75 mm yr−1, over the entire NWSAS. We also improve the understanding of previously poorly characterized recharge areas in the South of Tunisia. Isotopic tracers can provide a strong but complex link between past and present hydrodynamic conditions, so we struggled to investigate chlorine-36 and helium-4 paleorecords. In our hydrogeologic model of the CI, chlorine-36 data allowed us to propose some hypotheses about recharge scenarios (varying between 0.5 and 60 mm yr−1) during height of the last interglacial-glacial cycles (0-775 ky). By using multi-scale information (groundwater samples, outcrops and climatic areas), we developed a "hydro-climatic-geochemical" representation of the CI.