La Baie du Mt-St-Michel est un milieu mégatidal dont le remplissage holocène a débuté il y a 8000 ans BP. La Baie présente aujourd'hui des environnements contrastés : une baie sensus stricto à l'Ouest, un système estuarien à l'Est, et un littoral sableux exposé aux houles au NE. A partir de données de sismique THR et de carottage, des architectures de remplissage différentes sont mises en évidence : progradante puis aggradante dans la baie, aggradante puis chenalisante dans le domaine estuarien et le long du littoral NE. L'ensemble des résultats permet d'établir un modèle de remplissage caractérisé par : un cortège transgressif de faible volume ; un cortège de haut niveau marin très développé ; une surface de ravinement tidale de grande extension, pouvant localement atteindre le substratum ; une surface de ravinement par la houle présente en marge de l'axe estuarien ; une préservation de séquences sédimentaires liée à une accommodation d'origine tidale dans l'axe estuarien, et d'origine eustatique sur les marges. A l'échelle du bassin, les disparités spatio-temporelles du potentiel de préservation des séquences sont très importantes. Dès que la vitesse de la transgression holocène diminue à partir de 6500 B.P., l'importance des facteurs locaux (hydrodynamisme, apports, morphologie du substratum) est mise en évidence. Les séquences préservées en marge de l'estuaire enregistrent des changements environnementaux interprétés comme le résultat de crises climatiques d'une périodicité de 1500 ans. Si l'origine de ces crises est incertaine (cycles de Bond, cycles tidaux long terme, combinaison des deux), leur rôle dans l'évolution des littoraux doit être considéré comme majeur.

A l'embouchure de l'estuaire de la Seine, un prisme sédimentaire d'une vingtaine de mètres d'épaisseur s'est mis en place au cours de la transgression holocène. L'étude des facteurs de contrôle de sa construction et de son évolution morphosédimentaire a été menée selon deux approches : (1) à partir de données sismiques et de carottage pour étudier l'évolution à long terme (pluri?millénaire) ; (2) à partir de données cartographiques anciennes pour l'étude des évolutions à moyen et court terme (pluri-décennale à pluri-annuelle) depuis les deux derniers siècles. L'évolution à long terme du prisme (construction holocène) est contrôlée d'une part par la vitesse de remontée du niveau marin, d'autre part par la position initiale de l'incision majeure de la Seine. C'est à l'aplomb de celle-ci que le système d'embouchure reste actif tout le long de la construction, tandis que dans les secteurs adjacents, notamment au sud, le système se comble rapidement. L'évolution du prisme depuis deux siècles se caractérise par un comblement progressif comprenant trois stades. 1834-1875 : vaste système divagant ; 1875-1960 développement des zones supratidales et comblement latéral du système interne ; 1960-2003 : comblement amont-aval du système par développement et progression vers le domaine marin de deux barres sableuses longitudinales. Le contrôle des aménagements dans cette évolution est considéré comme majeur et l'impact des facteurs naturels est extrêmement difficile à extraire. L'influence de cycles climatiques haute fréquence comme la NAO (North Atlantic Oscillation) est néanmoins sensible pour la période la plus récente (depuis 1980), période marquée par l'arrêt des aménagements.

La baie de Seine forme aujourd'hui une vaste dépression marine d'environ 5 000 km 2 , située entre la Manche centrale au Nord, le Cotentin à l'Ouest et le Bassin parisien au Sud et à l'Est. Les nouvelles données sismiques THR (2007-2009) couplées aux données de dragages (2009) acquises en baie de Seine pour la thèse, ont permis de réviser la carte géologique du substratum de la Baie de Seine, d'établir les liens entre ce substratum et la Seine périglaciaire plio-quaternaire et de proposer pour cette dernière un nouveau modèle de dépôt et d'évolution. Le substratum géologique de la baie de Seine présente des formations stratigraphiques et des structures géologiques variées, similaires à celles décrites dans le bassin versant de la baie de Seine. Ce substratum consiste en une structure monoclinale dans l'ensemble de la baie et une structure synclinale au Nord de la baie, toutes deux affectées par des failles. Plusieurs faits nouveaux ont pu être mis en évidence au cours de l'étude du substratum, notamment la reconnaissance de surfaces stratigraphiques majeures connues à terre mais non identifiées jusqu'à présent en baie de Seine, l'existence dans la zone du synclinal de glissements gravitaires tertiaires. Un réseau de paléovallées submergé plio-quaternaire est incisé dans le substratum. Les cycles " glaciaire-interglaciaire " plio-quaternaires et la nature du substratum (lithologie, cuesta, pente, failles, déformations) jouent un rôle majeur dans l'évolution du système fluviatile de la paléoSeine. Cette évolution a été étudiée au travers de la description des terrasses étagées et des nappes emboîtées identifiées en sismique. La paléoSeine montre ainsi l'étagement de trois terrasses alluviales (la Seine ancienne du début du Pléistocène moyen ; la Seine saalienne ; la Seine weichsélienne). Cette reconnaissance des terrasses pléistocènes de la paléoSeine permet de distinguer au moins un épisode important de surrection. Cette surrection, datée du Pléistocène moyen au début du Weichsélien, est estimée à environ 0,07 à 0,1 mm/an, et s'inscrit dans le prolongement du soulèvement connu en Europe du Nord depuis le Néogène avec des mouvements compressifs liés à la convergence Afrique-Eurasie.