Four prograding reef terraces (6, 15, 30, and 50 m) have been repetitively exposed to marine and freshwater alteration during the Pliocene and Pleistocene periods. Prolonged freshwater alterations have resulted in many diagenetic overprints that obscure early diagenetic products. This study investigates the sequence of the diagenetic processes and products in the terrace deposits using five long cores and 14 short cores taken from these different reef terraces. The lithologic changes in the cores were documented for reconstruction of the original depositional frameworks prior to embarking on a diagenetic study. Both textural and geochemical changes were examined within all four different terraces in order to characterized the diagenetic history. The textural changes observed in the cores and thin sections, provided preliminary evidence of the diagenetic environment. Through the use of X-ray diffractometry, stable isotopes (C and O), and trace element data, the interpretation of the diagenetic environment can be constrained. The reef terraces were deposited as as shallowing upward units following a down-stepping carbonate sequence. The lithology of the cores is dominated by reefal facies, which consist of the back reef, reef crest, front, and fore reef facies. The exposure surfaces, observed at various depths, constrained the interpretation of early diagenetic environments (met. vadose and phreatic). Three major diagenetic environments can be characterized from the cores, these are meteoric vadose, meteoric phreatic, and dolomitizaton. These diagenetis environments produced different geochemical signatures, which can be quantified through analysis of the stable isotopes and trace elements incorporated into the cements. The different reef terraces represent different duration of exposure, with the higher terraces having been exposed longer than the lower ones. This study enables the documentation and comparison of the processes and products of the meteoric diagenesis that occurred within these different terraces. In addition, this study also constrain the early dolomitization observed in sigmoidal reef deposits. In order to further quantify the process of early dolomitization, mineralogy, isotopes C and O, trace elements, and the Sr-isotopes were examined as well.

Cette thèse est consacrée à l’étude de l’interaction cryosphère-climat depuis le milieu du Pliocène jusqu’au quaternaire pendant l’installation pérenne de la calotte groenlandaise. Nous étudions d’abord les causes du développement et de la disparition de l’importante mais courte glaciation qui a eu lieu pendant le stade isotopique marin M2 (MIS M23.264-¬3.312 Ma). Ensuite, dans le cadre du programme international sur la modélisation du Pliocène (PLIOMIP2), nous étudions le climat de la période chaude du Plaisancien moyen(MPWP, 3.3-3.0Ma). Enfin, la troisième période étudiée est la transition Plio-Pléistocène transition (PPT, 3.0-2.5Ma), que nous avons étudiée grâce à un couplage asynchrone entre un modèle de climat et un modèle de calotte. A travers ces différentes périodes, nous avons amélioré la connaissance des relations entrepCO2, tectonique et climat pendant la transition d’un monde chaud et riche en CO2 vers le monde bien plus froid et à faible pCO2 des glaciations quaternaires. Ce résultat montre l’importance de mieux comprendre les relations entre dynamique océanique, pCO2 et climat. / This thesis is devoted tounderstanding the interaction betweencryosphere and climate from the mid Plioceneto the early Quaternary during the onset ofNorthern Hemisphere Glaciation (NHG).Firstly, we investigate the causes for thedevelopment and decay of the large but shortliving glaciation that occurred during MarineIsotope Stage 2 (M2, 3.264-¬3.312 Ma);Secondly, in the framework of the internationalPliocene Model Intercomparison Project(PLIOMIP2), we study the climate of Mid-Piacenzian Warm Period (MPWP, 3.3-3.0Ma).Thirdly, we explore the Plio-PleistoceneTransition (PPT, 3.0-2.5Ma) with anappropriate asynchronously coupled climatecryosphere model. Through these differentperiods, we provide a better understanding ofthe relationship between pCO2, tectonics andclimat during the transition from a warm andhigh-CO2 world to the cold and low-CO2Quaternary glaciations. This work also pointsout the necessity to further study the linkbetween ocean dynamics, carbon cycle andclimate.

Les cadres temporel, géographique et environnemental associés à l'émergence et l'évolution des premiers homininés en Afrique du Sud pendant le Plio-Pléistocène constituent des éléments clés dans la compréhension de l'histoire de la lignée humaine. Les cercopithécoïdes, relativement abondants dans les dépôts fossilifères du Néogène africain et quasi systématiquement associés aux restes d'homininés, représentent des marqueurs biochronologiques et des indicateurs écologiques sensibles. Toutefois, en se basant seulement sur les critères morphologiques traditionnels, la systématique du registre cercopithécoïde fossile reste encore incertaine. Afin de mieux caractériser leur paléobiodiversité, nous avons détaillé par des techniques d'imagerie à haute résolution les restes crânio-dentaires de 91 spécimens cercopithécoïdes provenant des sites de Makapansgat, Taung, Sterkfontein, Kromdraai et Swartkrans. En particulier, nous avons mesuré et comparé les variations dans l'organisation endostructurale dentaire, la conformation du labyrinthe osseux et l'architecture endocrânienne à travers l'application de méthodes statistiques et de modélisation virtuelle (e.g., morphométrie géométrique, modèles déformables). À titre comparatif, nous avons également intégré dans nos analyses un échantillon de 80 spécimens cercopithécoïdes actuels. En plus de l'identification de caractères nouveaux et pertinents pour la diagnose des taxons fossiles, nos résultats mettent en évidence des biomarqueurs utiles pour la reconstruction des contextes paléoenvironnementaux et biochronologiques, notamment en ce qui concerne la morphologie de la jonction émail-dentine et l'architecture néocorticale. L'estimation de la paléobiodiversité révèle un certain degré d'homogénéité morphologique pour quelques taxons papionines qui plaide en faveur d'une réduction du nombre d'espèces effectivement présentes dans les gisements fossilifères sud-africains. / The temporal, geographical and environmental frameworks of the early hominin emergence and evolution in South Africa during the Plio-Pleistocene are key elements for the understanding of the human lineage history. The cercopithecoids, relatively abundant in the African Neogene fossiliferous deposits and almost invariably associated with hominin remains, represent sensitive biochronological markers and ecological indicators. However, based on traditional morphological criteria only, the systematics of the cercopithecoid fossil record remains uncertain. In order to better characterize their paleobiodiversity, by means of high-resolution imaging techniques we have detailed 91 South African cercopithecoid craniodental specimens from the sites of Makapansgat, Taung, Sterkfontein, Kromdraai and Swartkrans. More specifically, we measured and compared the variation in dental endostructural organization, bony labyrinth conformation and endocranial architecture through the application of statistical and virtual modeling methods (e.g., geometric morphometrics, deformation-based models). For comparative purposes, we also integrated in our analyses a sample consisting of 80 extant cercopithecoid specimens. Besides the identification of some new characters suitable for the diagnosis of fossil taxa, our results reveal biomarkers useful for the reconstruction of paleoenvironmental and biochronological contexts, notably based on the enamel-dentine junction morphology and the neocortical architecture. The paleobiodiversity assessment highlights a certain degree of morphological homogeneity for some of the papionin taxa and suggests a reduction of the number of species actually present in the South African fossiliferous deposits.

Ce travail à pour but de déterminer le mode d’acquisition des ressources carnées par les groupes d’hominidés au cours du Paléolithique inférieur en Europe. La présence du genre Homo en Europe, antérieur à l’épisode paléomagnétique de Jaramillo est attestée dans plusieurs sites archéologiques. Cette dispersion hors d’Afrique est signalée par des industries lithiques appartenant à l’horizon culturel du Préoldowayen et par des restes squelettiques affiliés au genre Homo. Cette étude est axée sur l’analyse taphonomique et archéozoologique, de trois assemblages fauniques associés à une industrie du mode 1 (Barranco León, Fuente Nueva 3, la grotte du Vallonnet) et un assemblage associé à une industrie du mode 2 (la Caune de l’Arago). Les analyses permettent de comprendre les processus de formation de ces assemblages en contexte de plein air et en grotte et d’estimer la part des agents qui sont intervenus. L’implication des Hommes est attestée dans la modification des carcasses de grands mammifères. Des ossements présentent des stries, qui impliquent que les éclats étaient bien utilisés pour prélever la chair et une fracturation caractéristique, liée à l’éclatement des os par les outils aménagés. L’analyse des assemblages osseux révèle une variabilité des systèmes d’approvisionnement en matière carnée. La comparaison de ces accumulations formées en grotte et en plein air, apportent une meilleure compréhension des comportements de subsistances et permet de proposer un aperçu de la variabilité et de la chronologie des comportements alimentaires des Hommes en Europe méridionale pendant le Pléistocène inférieur et moyen. / The purpose of this work is determinated the mode of acquisition of the meat-based resources by the groups of hominids during the lower Palaeolithic in Europe. The presence of the genus Homo in Europe previous to the paleomagnetic Jaramillo event, is attested in several archeological sites. This dispersal outside Africa is indicated by litic industry belonging to the cultural horizon of Préoldowayen and by human fossils affiliated to genus Homo. This study is centred on taphonomical and zooarcheological analysis, of three faunal assemblages associated with a mode 1 industry (Barranco León, Fuente Nueva 3, the Vallonnet cave) and an assemblage associated with a mode 2 industry (Caune de l' Arago). Analyses allow to understand the processes formation of these assemblages in open air site and in cave, and to estimate the part of the agents who intervened. The implication of human is attested in the modification of the carcasses of big mammals. Bones present cutmarks which imply that flakes were used to discard flesh and a characteristic fracturation connected to the percussion of bones by stones tools. The analysis of the bones assemblages reveals a variability of the systems of supply in meat-based subject. The comparison of theses accumulations, bring a better understanding of the subsistences behavior and allows to propose an outline of the variability and the chronology of the eating habits of the Paleolitic People in Southern Europe during Lower and Middle Pleistocene.

Ce projet porte sur la reconstitution paléo-écologique d'un environnement forestier fossile retrouvé sur un plateau au sud-ouest de l'île Bylot. Il a comme objectifs 1) de préciser la chrono-stratigraphie du site; 2) d’établir une liste et une succession des différents taxons polliniques retrouvés dans les différentes unités stratigraphiques du site; 3) d’estimer leur âge et 4) d’en inférer des conditions climatiques (température et précipitations). Plusieurs coupes stratigraphiques ont été excavées puis échantillonnées afin de réaliser des analyses stratigraphiques, paléomagnétiques et polliniques. Un GPS différentiel fut également utilisé afin de caractériser à petite et grande échelle les unités stratigraphiques associées aux unités organiques fossiles. Les résultats des analyses granulométriques indiquent la séquence de dépôt suivante au sein d’une dépression dans la roche en place (schiste tertiaire) : 1) un diamicton glaciaire local ; 2) un sédiment limoneux d’origine glacio-lacustre ; 3) une unité organique tourbeuse; 4) une unité de type alluvial ; 5) un sédiment fluvio-glaciaire et 6) un diamicton glaciaire d’origine allochtone. Les analyses polliniques suggèrent une végétation similaire à celle présente près de la limite des arbres actuelle, environ 2000 km plus au sud. Les conditions climatiques plus humides et plus chaudes permettaient notamment la croissance du pin (Pinus type strobus et banksiana), de l’épinette (Picea cf. mariana), de l’aulne (type crispa et incana) et du mélèze (Larix, indifférencié). Enfin, les études paléomagnétiques et la présence d’espèces éteintes suggèrent un âge pour les dépôts organiques fossiles situé entre 2,14 et 2,15 Ma ou entre 2,581 et 3,040 Ma. / The project focuses on the paleo-ecological reconstitution of a fossil forest environment found on a plateau on the southwest part of Bylot Island, in the Canadian Arctic. The objectives were 1) to describe the chrono-stratigraphy of the site; 2) to establish a list and the succession of different pollen taxa found in organic and inorganic fossil units of the site; 3) to estimate their age and 4) to infer the past climatic conditions of the site. Several stratigraphic cuts were excavated and sampled for stratigraphic, paleomagnetic and pollen analyses. Also, a differential GPS was used to characterise the stratigraphic units associated with the organic fossil units at a small and large scale. Results of the granulometric analysis suggest the following deposition sequence starting from a depression in the bedrock (tertiary shale): 1) a glacial diamicton with local clasts; 2) a silty sediment of glacio-lacustrine origin; 3) an organic peat unit; 4) an alluvial type unit; 5) a fluvio-glacial sediment and 6) a glacial diamicton of allochtone origin. The pollen analyses suggest vegetation similar to that of the current tree-line limit, situated about 2000 km south of the site. The climatic conditions were warmer and more humid, allowing the local growth of pines (Pinus type strobus and banksiana), spruce (Picea cf. mariana), alder (Alnus type crispa and incana) and larch (Larix, undifferentiated). Paleomagnetic analyses and the presence of extinct species finally suggest an age for the organic fossil deposits of between 2,14 and 2,15 My or most likely between 2,581 and 3,040 My.

Ce projet porte sur la reconstitution paléo-écologique d'un environnement forestier fossile retrouvé sur un plateau au sud-ouest de l'île Bylot. Il a comme objectifs 1) de préciser la chrono-stratigraphie du site; 2) d’établir une liste et une succession des différents taxons polliniques retrouvés dans les différentes unités stratigraphiques du site; 3) d’estimer leur âge et 4) d’en inférer des conditions climatiques (température et précipitations). Plusieurs coupes stratigraphiques ont été excavées puis échantillonnées afin de réaliser des analyses stratigraphiques, paléomagnétiques et polliniques. Un GPS différentiel fut également utilisé afin de caractériser à petite et grande échelle les unités stratigraphiques associées aux unités organiques fossiles. Les résultats des analyses granulométriques indiquent la séquence de dépôt suivante au sein d’une dépression dans la roche en place (schiste tertiaire) : 1) un diamicton glaciaire local ; 2) un sédiment limoneux d’origine glacio-lacustre ; 3) une unité organique tourbeuse; 4) une unité de type alluvial ; 5) un sédiment fluvio-glaciaire et 6) un diamicton glaciaire d’origine allochtone. Les analyses polliniques suggèrent une végétation similaire à celle présente près de la limite des arbres actuelle, environ 2000 km plus au sud. Les conditions climatiques plus humides et plus chaudes permettaient notamment la croissance du pin (Pinus type strobus et banksiana), de l’épinette (Picea cf. mariana), de l’aulne (type crispa et incana) et du mélèze (Larix, indifférencié). Enfin, les études paléomagnétiques et la présence d’espèces éteintes suggèrent un âge pour les dépôts organiques fossiles situé entre 2,14 et 2,15 Ma ou entre 2,581 et 3,040 Ma. / The project focuses on the paleo-ecological reconstitution of a fossil forest environment found on a plateau on the southwest part of Bylot Island, in the Canadian Arctic. The objectives were 1) to describe the chrono-stratigraphy of the site; 2) to establish a list and the succession of different pollen taxa found in organic and inorganic fossil units of the site; 3) to estimate their age and 4) to infer the past climatic conditions of the site. Several stratigraphic cuts were excavated and sampled for stratigraphic, paleomagnetic and pollen analyses. Also, a differential GPS was used to characterise the stratigraphic units associated with the organic fossil units at a small and large scale. Results of the granulometric analysis suggest the following deposition sequence starting from a depression in the bedrock (tertiary shale): 1) a glacial diamicton with local clasts; 2) a silty sediment of glacio-lacustrine origin; 3) an organic peat unit; 4) an alluvial type unit; 5) a fluvio-glacial sediment and 6) a glacial diamicton of allochtone origin. The pollen analyses suggest vegetation similar to that of the current tree-line limit, situated about 2000 km south of the site. The climatic conditions were warmer and more humid, allowing the local growth of pines (Pinus type strobus and banksiana), spruce (Picea cf. mariana), alder (Alnus type crispa and incana) and larch (Larix, undifferentiated). Paleomagnetic analyses and the presence of extinct species finally suggest an age for the organic fossil deposits of between 2,14 and 2,15 My or most likely between 2,581 and 3,040 My.

Le Golfe du Lion et le Bassin Provençal sont l’objet de recherche intensive à toute échelle de temps et d’espace. Cependant, les budgets sédimentaires et les mouvements verticaux depuis la formation de la marge étaient restés inconnus ou sources de controverses. Ce travail se propose d’aborder leur quantification à partir de l’interprétation de nombreux profils sismiques, d’après les concepts de stratigraphie sismique et séquentielle [Vail et al., 1977], complétée par des données de forages et de sismique réfraction, et validée par des modélisations stratigraphiques avec Dionisos [Granjeon and Joseph, 1999]. L’établissement d’une continuité stratigraphique entre le domaine de plate-forme et le bassin profond offre une vision complète du remplissage sédimentaire de la marge. Les repères stratigraphiques du Plio-Pléistocène (2.6 Ma, 1.6 Ma, 0.9 Ma et 0.45 Ma) ont en effet été corrélés jusqu’au pied de pente. Les jalons messiniens, établis lors des travaux précédents [Bache, 2008] ont également été étendus et précisés localement. La mise en évidence d’une nouvelle unité, interprétée comme les résidus de l’abrasion lors de la transgression mettant fin à la célèbre crise, permet d’apporter des arguments pour l’établissement d’un nouveau scénario de l’évènement [Bache et al., 2012a](soumis). Des lois de conversion en profondeurs (métriques) des différentes unités chronostratigraphiques ont ensuite été établies en 3D à partir de l’ensemble des données de forage et de réfraction (ESP) et appliquées pour chacune de nos unités. Les profondeurs de l’ensemble des jalons plio-pléistocènes et messiniens ont ainsi pu être cartographiées, ainsi que les épaisseurs de chacune des unités définies depuis le substratum jusqu’à l’actuel (1 au Miocène, 6 au Messinien, 5 au Plio-Pléistocène). Les épaisseurs et volumes sédimentaires déposés ont alors pu être quantifiés sur chaque intervalle stratigraphique. Les séries sédimentaires ont été par la suite décompactées et les volumes "vrais" de dépôts et flux sédimentaires recalculés. / The Gulf of Lions and the Provençal basin have been studied intensively at variable timescale. However, sedimentary budgets and vertical movements of the margin remained largely unknown. This work aims to quantify them using a large grid of seismic data and their interpretations with seismic and sequential stratigraphy concepts [Vail et al., 1977], correlations with existing drillings, refraction data and validation by numerical stratigraphic modeling with Dionisos [Granjeon and Joseph, 1999].A stratigraphic continuity of reflectors from the platform to the slope and to the deep basin has been established describing the architecture of the sedimentary filling of the entire margin. Plio-pleistocene stratigraphic markers (at 2.6 My, 1.6 My, 0.9 My and 0.45 My) have been correlated down to the foot of slope. The Messinian units underlined by previous studies [Bache, 2008] were also extended and/or detailed in specific areas. A new unit is described and interpreted as the residuals of the abrasion during the transgression which ended the famous messinian crisis. This allowed us to bring some new arguments for a new scenario of the event [Bache et al., 2012a](submitted). Drillings and refraction data led to 3D time-depths conversion laws for our chronostratigraphic units. We were therefore able to produce all the Plio-Pleistocene and Messinian maps in meters as well as the thickness maps of all units defined above the substratumuntil today (1 for the Miocene, 6 for the Messinian, 5 for the Plio-Pleistocene). The thicknesses and the sedimentary volumes were then quantified for every stratigraphic intervals. After decompaction, "true" volumes of deposits as well as sedimentary fluxes were therefore recalculated.