L'ancienne mine de plomb et de zinc de Carnoulès (Gard, France) a généré 1.5 Mt de déchets d'où émerge un drainage de mine aux eaux acides alimentant un ruisseau, le Reigous. Ce site fournit un exceptionnel exemple d'adaptation à un environnement extrême en raison des eaux acides (pH~3) et de très fortes concentrations en métaux et métalloïdes, particulièrement en As. Dans les 30 premiers mètres du ruisseau, l'activité bactérienne conduit à un phénomène de remédiation naturelle avec la co-précipitation de 20 à 60% de l'As dissous avec du fer. Les bactéries présentes dans les sédiments du ruisseau ont dans un premier temps été décrites par clonage/séquençage du gène de l'ARNr 16S, puis les membres actifs des communautés bactériennes ont été révélés par une approche de métaprotéomique. L'étude des Archaea au sein des sédiments a révélé la présence de groupes impliqués dans la méthanogénèse ou dans l'oxydation de l'ammoniac qui pourraient participer au cycle du carbone ou de l'azote. Les eucaryotes ont été caractérisés pour la première fois sur ce site par pyroséquençage, mettant en évidence une forte proportion de champignons (60%). Enfin, l'étude des variations spatiotemporelles des populations bactériennes dans les eaux a conduit à l'identification de 6801 OTUs dont des phyla encore jamais identifiés sur ce site. La concentration en arsenic, la température et le potentiel redox semblent jouer un rôle dans la structuration de ces communautés. Ce travail de thèse a ainsi contribué à une meilleure connaissance des microorganismes présents (Bactéries, Archaea, Eucaryotes) et de leurs dynamiques spatiotemporelles en relation avec les paramètres physicochimiques du milieu. / Acidic mining drainage generated at Carnoulès, a former Pb-Zn mine (Gard, France) coincides with the spring of the Reigous Creek. This site provides an exceptional example of adaptation to extreme environments due to its acidic water (pH~3) and very high concentrations of metals and metalloids, particularly arsenic. During the first 30 m of downflow in Reigous Creek, natural remediation occurred, with co-precipitation of 20 to 60% of the dissolved arsenic with iron, mediated by bacteria. Bacterial communities inhabiting the creek sediments were first described by cloning/sequencing of the 16S rRNA genes and the active members were identified by a metaproteomic approach. A survey of the archaeal community in the sediment highlighted the presence of sequences phylogenetically related to methanogenic Archaea and to ammonia oxidizers, which could be involved in carbon and nitrogen biochemical cycling. The Eukaryotic communities were studied for the first time at this site by pyrosequencing, revealing that around 60% of the sequences belonged to Fungi. Finally, the study of the spatiotemporal variations of the water bacterial communities allowed the identification of 6801 OTUs including sequences of taxa never detected before. The environmental variables significantly correlated with bacterial community dynamics appear to be arsenic concentration, temperature and Eh. This PhD work has contributed to a better understanding of the spatiotemporal dynamics of microorganisms (Bacteria, Archaea, Eukaryotes) in relation with the physicochemical parameters of their environment.