Dans le cadre de la gestion de la ressource en eau, la connaissance des hétérogénéités des nappes alluviales représente un enjeu primordial. Ce travail de thèse, qui s’inscrit dans le programme du PIREN-Seine, s’est intéressé à la plaine alluviale de la Bassée, à l’amont de Paris, la plus large plaine alluviale de la Seine.Cette plaine alluviale joue le rôle d’une zone tampon contrôlant les flux entre le réseau de surface et un aquifère régional. Connaître les hétérogénéités sédimentaires est primordial pour la compréhension des écoulements et fait l’objet de ce travail.L’architecture à l’échelle kilométrique des dépôts alluviaux et la chronologie des nappes associées est établie. La géométrie du contact nappe-substrat, une vallée incisée, est estimée par krigeage. Une restitution paléo-hydrologique s’appuie sur les paléo-tracés préservés en surface des nappes alluviales. L’architecture fine des dépôts est restituée à partir de données de sondages converties en propriétés pétrophysiques et d’imagerie géoradar.La plaine de la Bassée correspond à deux terrasses étagées (Saalien terminal et Weichsélien) dans lesquelles sont emboîtées deux autres terrasses (Tardiglaciaire et Holocène).L’estimation de la géométrie du contact alluvions-substrat suggère la présence d’une rupture de pente liée à une érosion régressive durant le Weichsélien. Les faciès des différentes nappes sont assez semblables et dominés par des dépôts de forte perméabilité (sables et graviers). De faibles valeurs de perméabilités sont associées aux faciès de colmatage de chenaux et dépôts en masse.Les résultats obtenus sur la plaine de la Bassée méritent d’être confrontés et validés sur des affluents de la Seine (Marne, Yonne, Oise…) afin de proposer un modèle cohérent à l’échelle du bassin. / In the scope of water resource management, the characterization of alluvial plain architecture and heterogeneity represents a challenge. This PhD work which is part of the PIREN-SEINE program focuses on largest alluvial plain of the River Seine, “La Bassée”, located upstream of Paris.This alluvial plain can be considered as a buffer layer that controls the water fluxes between the fluvial system and the regional aquifers. Determining the sedimentary heterogeneities is essential for the comprehension of fluxes, this is the aim of this work.Kilometric scale architecture of the alluvial deposits and the associated alluvial sheets chronology are established. The geometry of the sheet-bedrock contact, an incised valley, is estimated by kriging interpolation. A paleohydrological restitution is based on the paleochannels preserved at the top of the alluvial sheets. The fine scale architecture of deposits is restored from sampling data converted into petrophysics properties and ground-penetrating radar acquisitions.The alluvial plain of La Bassée corresponds to two terraces (terminal Saalian and Weichselian) in which two other terraces are staircased (Late Glacial and Holocene).The estimated sheet-bedrock contact geometry suggests the presence of a knick-point related to a regressive erosion during the Weichselian. Sedimentary facies are very similar from one alluvial sheet to another, and are dominated by high permeability deposits (sand and gravel). Low permeability facies are associated to channel plugs and mass transport deposits.The infilling model of La Bassée region obtained in this study should be compared and validated on the River Seine tributaries (Marne river, Yonne river, Oise river…) to propose a coherent model at the basin scale.