Cette thèse menée à l'interface entre deux écoles doctorales, a permis d'étudier la diversité virale et de proposer l'utilisation de biomarqueurs pour répondre à des questions environnementales. La première partie présente l'étude et la caractérisation de familles de virus géants isolées au laboratoire Information Génomique et Structurale. La première, les Pandoravirus, découverte il y a 2 ans, remet en question la définition de virus, leur origine et leur mode d'évolution. Ce virus possède un génome dépassant 2,5 Mb codant pour plus de 2500 protéines, dont 90% complètement inédites. Une autre famille de virus, les Marseilleviridae, m'a permis de mesurer leur vitesse d'évolution. Les particularités de cette famille sont (i) des génomes extrêmement conservés et (ii) la séparation de la famille en différentes lignées en fonction de leur pourcentage d'identité nucléotidique. J'ai pu étudier l'évolution de cette famille, montrant que la majorité des gènes de ces virus sont conservés entre les lignées et sous pression de sélection, donc nécessaires à leur réplication. La deuxième partie avait pour but de valider l'utilisation de marqueurs biologiques afin de répondre à une question environnementale. Il s'agissait d'identifier l'origine de l'eau saumâtre d'une rivière souterraine. Pour cela nous avons recensé les communautés de procaryotes de différentes sources d'eau douce et d'eau de mer dans le but de les comparer aux communautés de la rivière souterraine. Cette démarche nous a permis de conclure sur l'origine à la fois marine et terrestre de l'eau de l'exsurgence souterraine. Des hypothèses sur le mode d'acheminement de ces eaux vers l'exsurgence sont également proposées. / This thesis which takes place between two doctoral schools, allowed us to study viral diversity and to suggest the use of a biomarker to answer environmental questions. The first part presents a work on the characterization of two giant virus families isolated in the IGS laboratory. The first family, Pandoraviruses, questions the definition of virus, their origin and the way they evolve. This virus’ genome is bigger than 2,5 Mb, which codes for more than 2,500 proteins, of which 90% were unknown before. The isolation of new members of this family could allow us to study their evolution. Another virus family, Marseilleviridae, allowed me to study their evolution speed. This family features are (i) to have highly conserved genomes and (ii) the family is separated in three lineages, according to their nucleotide identity percentage. I thus studied the evolution of this family, showing that most genes of these viruses are conserved between lineages and under selection pressure, therefore necessary for their replication. The second part describes a work to validate the use of a biologic marker in order to respond an environmental question. We tried to identify the origin of underground river brackish water flowing from a submarine karstic spring in Port-Mio, Cassis. For that we initiated a comparison of prokaryotic community from various springs of fresh water, sea water, and the underground river. This method, coordinated to biogeochemical data allowed us to identify biomarkers which are specific of each sample. We can then conclude that this brackish water finds an origin in both fresh and sea water. Hypothesis on the way these waters flows in the spring are also proposed.