Les modifications de la morphologie du cortex cérébral induites par la maladie d'Alzheimer à ses stades précoces contribuent à l'intérêt croissant à l'égard des biomarqueurs de la morphologie corticale. Ceux-ci permettraient notamment une meilleure compréhension de l'impact de cette pathologie sur l'anatomie cérébrale et une détection plus précoce de la maladie. L'originalité de notre travail par rapport au reste de la littérature est de s'intéresser à la morphologie des surfaces interne (interface substance blanche / substance grise) et externe (interface substance grise / liquide cérébro-spinal) du cortex cérébral. Dans cette perspective, nous avons développé des méthodes d'estimation de la courbure et de la dimension fractale des surfaces corticales. A partir de ces biomarqueurs morphologiques et de l'épaisseur corticale dont la méthode d'estimation a été précédemment développée dans le laboratoire, nous avons exploré l'impact de la maladie d'Alzheimer sur la morphologie du manteau cortical et nous avons évalué leur apport individuel et celui de leur association au diagnostic précoce de la maladie. Nos résultats montrent une influence significative de la pathologie sur la morphologie des sillons et sur celle des circonvolutions des surfaces corticales interne et externe. En termes d'application diagnostique, nous montrons que prises isolément, l'épaisseur corticale présente une meilleure capacité prédictive que la courbure corticale, nous ne constatons en revanche aucune capacité prédictive de la dimension fractale. Par contre, nous montrons que l'utilisation conjointe de l'épaisseur corticale et de la courbure permet une amélioration significative du diagnostic précoce. / Morphological alterations of the cortical mantle in early stage of Alzheimer's disease have led to an increasing interest towards morphological biomarkers of the cerebral cortex. By providing a quantitative measure of the cortical shape, morphological biomarkers could provide better understanding of the impact of the disease on the cortical anatomy and play a role in early diagnosis. Therefore, as a primary goal in this study, we developed cortical surface curvature and fractal dimension estimation methods. We then applied those methods, together with the estimation of cortical thickness, to investigate the impact of Alzheimer's disease on the cortical shape as well as the contribution of cortical thickness and cortical curvature to the early diagnosis of Alzheimer's disease. The originality of this work lies in the estimation of sulcal and gyral curvature of the internal (gray matter/white matter boundary) and external (gray matter/cerebrospinal fluid boundary) cortical surfaces in addition to the fractal dimensions of these boundaries. Our results showed significant impact of Alzheimer's disease on sulcal and gyral shapes of the internal and external cortical surfaces. In addition, cortical thickness was found to have better ability than cortical curvature for the early diagnosis of Alzheimer's disease; no significant ability for the early diagnosis was found using fractal dimension. However, we found significant improvement in early diagnosis by combining cortical thickness and cortical curvature.

Le Benzo(a)pyrène (BaP), appartenant à la famille des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) est cancérigène pour l’homme. Nous avons développé une approche protéomique quantitative nanoLC-MS/MS label-free pour identifier des biomarqueurs liés à l’exposition au BaP dans le sécrétome des cellules hépatiques humaines exposées au BaP vs. des cellules non exposées et exposées au Benzo(e)pyrène (BeP). Le BeP, agent non classifié comme cancérigène pour l’homme, est choisi comme contrôle négatif afin de distinguer les protéines spécifiques du BaP de celles des HAP. 847 protéines ont été identifiées et quantifiées, et 55 ont été fortement surexprimées avec un ratio supérieur à 5 : la plupart de ces protéinessurexprimées sont précoces et liées au cancer. Une validation ultérieure de l'expression de ces protéines dans le plasma de la population exposée au BaP aidera dans le développement de biomarqueurs qui permettront d'améliorer la détection précoce, le pronostic et prévention. / Benzo(a)pyrene (BaP) belongs to a class of polycyclic aromatic hydrocarbon and is reported as a potent human carcinogen. We performed a nanoLC-MS/MS-based label-free quantitative proteomics approach to identify potential biomarkers of exposure in the secretome of BaPtreated vs. non-treated and Benzo(e)pyrene (BeP)-treated human hepatoma cell line HepG2.BeP-treated cells were chosen as a negative control to distinguish the BaP-specific from the HAP-specific regulated proteins: BeP is not classifiable as to its carcinogenicity to humans. 847 proteins have been identified and quantified and 55 proteins were seen as being highly upregulated with a fold change of at least 5. Most of these up-regulated proteins were focused incancer-related activities. Further validation of expression of these proteins in the plasma of BaP-exposed population will assist in the development of biomarkers that will greatly improve early detection, prognosis, prediction of treatment response and prevention.

La greffe cardiaque est le traitement ultime de l’insuffisance cardiaque. Le rejet aigu pose plusieurs problématiques, en particulier sa survenue imprévisible même sous traitement immunosuppresseur, et un diagnostic histologique qui nécessite des biopsies endomyocardiques (BEM) invasives répétées, et qui souffre de nombreuses limites. Le besoin de critères diagnostiques et prédictifs, idéalement non invasifs, nous a conduits à étudier le rejet aigu de greffe cardiaque sur le plan moléculaire. Nous avons caractérisé les profils d’expression génique (PEG) myocardiques et sanguins lors de différentes phases du rejet cellulaire (RC) et du rejet médié par les anticorps (RMA), par analyse sans a priori des transcriptomes sur puce à ADN. Par une première étude des PEG myocardiques menée sur une collection historique de BEM, nous avons montré la modification des PEG tissulaires lors du RC. Pour le même grade histologique, deux profils de RC aux degrés d’activation immunitaire différents ont été identifiés. De plus, les PEG myocardiques étaient modifiés dès un mois avant la survenue d’un RC, quand l’analyse histologique ne montrait encore aucune anomalie. Par une seconde étude conduite sur une collection prospective de BEM et échantillons sanguins, nous avons confirmé les résultats de la première étude, et de plus montré l’existence de modulations des PEG également dans le sang périphérique, aussi bien pendant un épisode de RC qu’un mois avant. Enfin pour la première fois la modulation tissulaire et périphérique des PEG a été montrée dans le RMA en transplantation cardiaque. L’existence de voies modulées dans les deux types de rejet devrait conduire à la recherche de biomarqueurs. / Heart transplantation is the last treatment in case of terminal heart failure. Acute rejection after heart transplantation raises several issues due to its occurrence despite immunosuppressive therapies and the requirement of invasive and repeated endomyocardial biopsies (EMB) that have several histological grading limitations. The need of non-invasive diagnostic and predictive criteria led us to study the acute rejection of cardiac allograft using a molecular approach. We characterized myocardial and peripheral blood gene expression profiles (GEP) during acute cellular rejection (CR) and antibody-mediated rejection (AMR) by mean of microarray analyses. By a retrospective study conducted on a historical EMB collection, we first showed a strong immunologic modulation during CR. For the same CR histological grading, two transcriptional profiles were identified according to the inflammation level. Moreover, myocardial GEP modifications were observed one month before the occurrence of CR, while histological characteristics showed no abnormality. A second study conducted on a prospective collection of both EMB and peripheral blood samples confirmed the results obtained on EMB and showed peripheral blood GEP modulations during both CR and even one month earlier. Finally, we have also shown for the first time in heart transplantation, myocardial and peripheral GEP modulations in AMR. Identification of modulated pathways in both types of rejection should allow for the determination of rejection biomarkers.

Lors de catastrophes pétrolières, l’utilisation de dispersant est une stratégie de lutte qui permet le transfert de la nappe de pétrole de la surface vers la colonne d’eau, sous forme de gouttelettes d’hydrocarbure. En milieu côtier, la dispersion d’une nappe de pétrole est une mesure controversée car la faible profondeur de la colonne d’eau ne permet pas une dissémination rapide des gouttelettes d’hydrocarbure et expose ainsi les écosystèmes aquatiques à de fortes concentrations de contaminant. Afin d’évaluer la toxicité de l’application de dispersant en zones côtières, une approche expérimentale a été menée chez des juvéniles de Liza sp. en considérant trois scenarii : (i) la dispersion mécanique de la nappe simulant une dispersion naturelle due aux conditions météorologiques ; (ii) la dispersion chimique de la nappe simulant l’application de dispersant ; (iii) l’absence de dispersion de la nappe simulant son confinement avant récupération. La toxicité de chaque condition a été évaluée au travers d’une mesure de la mortalité sur un groupe d’individu, par l’estimation des performances de nage et de la capacité métabolique au niveau de l’organisme, et par une approche multimarqueur au niveau de l’organe.La comparaison entre une nappe de pétrole non dispersée et une nappe de pétrole dispersée chimiquement montre que l’application de dispersant entraine une augmentation des phénomènes de mortalité et une diminution, au niveau hépatique et branchial, des capacités de défense contre les xénobiotiques. A l’inverse, la comparaison entre une nappe de pétrole dispersée mécaniquement et chimiquement montre que, lorsque l’agitation de la mer est importante, l’application de dispersant ne semble pas potentialiser la toxicité du pétrole.Ces résultats suggèrent que (i) la récupération de la nappe de pétrole devrait être considérée comme une technique de lutte prioritaire sur l’utilisation de dispersant ; (ii) l’application de dispersant pourrait être considérée lors de conditions météorologique appropriées. / Dispersant application is an oil spill response technique which accelerates the dispersion of petroleum from the sea surface into the water column by inducing the formation of oil droplets. In coastal areas this response technique is controversial since the low water depth reduces the dissemination of oil droplets and by the way increases the exposure of aquatic ecosystems to petroleum. To evaluate the toxicity of dispersant application in nearshore areas, an experimental approach was conducted. Juvenile of Liza sp. were exposed to three scenarios of contamination: (i) to chemically dispersed oil - simulating, in vivo, dispersant application ; (ii) to mechanically dispersed oil - simulating, in vivo, natural dispersion due to meteorological conditions ; (iii) to an undispersed oil slick simulating, in vivo, oil slick confinement as a response technique. Toxicity of each condition of exposure was evaluated through the mortality upon a group of individuals, through the swimming performance and the metabolic scope at the organism level, and through the measurement of biomarkers at the organ level.Comparison between an undispersed oil slick and a chemically dispersed oil slick shows that dispersant application induces an increase of the mortality and decreases the ability of the animal to cope with environmental contaminants (deduced from gill and liver total glutathione rate). Conversely, comparison between both a mechanically and a chemically dispersed oil slick, suggests that, when sea water is under mixing processes, dispersant application does not enhance petroleum toxicity. Taken together these results suggest that (i) an oil slick must not be dispersed when recovery can be conducted; (ii) dispersant application could be considered as a response technique when meteorological conditions are appropriated.

La protéomique clinique est, depuis ses débuts, considérée comme une technique à fort potentiel pour la recherche de biomarqueurs des cancers. Cependant, cette quête reste à ce jour sur un constat d’échec. Ces dix dernières années, la communauté protéomiste a œuvré pour comprendre l’origine des biais et pour homogénéiser les résultats. Les objectifs de mon travail de thèse s’articulent, dans ce contexte, en deux parties : - La première partie décrit l’ensemble des développements méthodologiques réalisés en analyse protéomique pour la recherche de biomarqueurs.- La seconde partie est consacrée à l’application de ces développements sur trois projets : (i) La recherche de biomarqueurs à visée diagnostique dans le but d’améliorer la caractérisation des lymphomes des cellules B. (ii) L’étude des cellules souches cancéreuses des glioblastomes. (iii) La recherche de biomarqueurs prédictifs des rechutes du système nerveux central dans le cas de lymphomes diffus à grandes cellules B. / At first, clinical proteomics received great enthusiasm for the search of biomarkers from different pathologies. However, up to date, the biomarker quest dwells on a failure. These last ten years, the proteomics community has worked to understand the origins of the bias and and to homogenize the results in order to improve the confidence in the identifications and the proposals of biomarkers. In this context my PhD thesis is divided in two parts :- The first part describes the methodological developments done in order to obtain the most complete and confident proteome of one sample.- The second part is devoted to the results obtained on three different projects: (i) Diagnostic biomarkers search in order to better characterize B cells lymphoma and particularly marginal zone lymphoma. (ii) Glioblatoma stem cell study to propose new therapeutic targets. (iii) The search for predictive biomarkers of the central nervous system in the case of diffuse large B cell lymphoma.

Le développement actuel très rapide des différentes approches « omiques » génère un grand nombre de biomarqueurs potentiels, en particulier dans le domaine de la cancérologie.L’analyse protéomique par spectrométrie de masse a particulièrement bénéficié des progrès technologiques récents qui ont permis la mise au point de nouvelles approches quantitatives globales ou ciblées. Néanmoins, peu de biomarqueurs potentiels finissent par être concrètement utilisés en pratique clinique, nécessitant l’optimisation des différentes étapes de leur développement.Dans la continuité des travaux ayant abouti à l’identification de biomarqueurs diagnostiques dans les hémopathies lymphoïdes B, ce travail de thèse a permis le développement d’une méthode d’analyse protéomique ciblée pour la vérification et la validation de nouveaux biomarqueurs potentiels. La possibilité d’appliquer des stratégies quantitatives globales à un très grand nombre d’échantillons a pu être démontrée. L’application de ces stratégies quantitatives globales à du tissu ganglionnaire provenant de lymphomes agressifs a permis d’identifier des biomarqueurs potentiellement associés à une résistance au traitement. Enfin,le mode de préparation tube-gel, facilitant l’étude d’un grand nombre d’échantillons, a été validé pour la réalisation d’analyses protéomiques différentielles. / The current development of new « omics » technologies has led to the discovery of a large number of potential biomarkers, particularly in the field of oncology. Proteomics analysis bymass spectrometry have particularly benefited from these technological advances with the development of new global or targeted quantitative approaches. Nevertheless, only a few numbers of potential biomarkers are finally used in clinical practice, requiring further optimization of the development process. Following the initial identification of biomarkers in the diagnosis of lymphoid malignancies performed previously, this thesis has allowed the development of a targeted proteomics method that can be used for the validation of new potential biomarkers. The ability of analysing a large number of samples with a global quantitative approach has also been demonstrated. The application of these global quantitative strategies on lymph node tissue of aggressive lymphoma has permitted the identification of potential new biomarkers associated with chemorefractoriness. Lastly, a tube-gel protocol facilitating the analysis of a large number of samples has been validated for differential proteomics studies.

Ces travaux d'archéométrie concernent l’étude moléculaire par GC-MS de marqueurs lipidiques (biomarqueurs) préservés au sein de sols archéologiques et de substances végétales impliquées en tant qu'ingrédients dans la confection d’artefacts. Des analyses complémentaires en isotopie du carbone de composés individuels et des mesures de datation au 14C (AMS MICADAS) de la matière organique totale des sols, d'extraits lipidiques et d'un composé individuel (miliacine) ont également été effectuées. Cette approche a permis:- de montrer l’existence de la culture de millet dès l’âge du Bronze en Alsace, les sols associés à cette culture et leur contenu organique ayant été piégés et préservés dans des silos à grains enterrés datés de l’âge du Fer.- d'identifier la nature de structures archéologiques comme étant d'anciennes latrines et une aire de stabulation de bétail via l'identification de stéroïdes fécaux.- d'établir des critères chimiotaxonomiques fiables basés sur l'analyse des lipides pour l’authentification de résines de styrax et de liquidambars.- d'identifier la nature d'une résine issue de Styrax officinalis ayant été incorporée dans l’enduit organique ornant un crâne décoré (IXème millénaire av. J.-C., site de Nahal Hemar, Israël).- de mettre en évidence l’emploi de brai de bouleau comme agent collant lors de la confection d’un bijou daté du Premier âge du Fer. / In this archaeometric study, lipid biomarkers from archaeological soils and organic substances originating from plants found on artefacts were investigated by GC-MS. In addition, the stable carbon isotopic composition of individual lipids and the 14C age (AMS MICADAS) of soil organic matter, lipid extracts and one isolated compound (miliacin) were determined. Such an archaeometric approach allowed:- the existence of a millet cultivation during the Bronze Age in Alsace to be unveiled for the first time based on preserved molecular remains of this cereal in agricultural soils trapped within grain silos dated from the Iron Age.- the function of uncharacterized archaeological structures to be identified as ancient latrines and a stall area based on the identification of faecal steroidal markers.- reliable chemotaxonomic criteria for the authentication of styrax resins and liquidambar gums to be established using specific organic markers (triterpenoids, notably).- the vegetal component of an organic coating decorating a skull from the 9th millennium BC (Nahal Hemar site, Israel) to be identified as a resin from Styrax officinalis.- the use of birch bark tar as adhesive for the making of a jewellery dated from the Iron Age to be discovered.

Le cancer de la prostate est la tumeur cancéreuse la plus fréquente chez l'homme. Quand la prostate reste en place et subit un traitement par irradiation, le PSA diminue lentement et progressivement pour atteindre son nadir parfois 18 à 24 mois après la fin de l'irradiation sans hormonothérapie. Avec une hormonothérapie associée, le PSA chute brutalement sans qu'il soit possible de discerner l'impact respectif de l'hormonothérapie et de l'irradiation sur le PSA. La valeur de PSA idéale devant être atteinte après irradiation et le délai d'apparition idéal de ce nadir sont inconnus. Même quand une valeur satisfaisante du nadir du PSA a été atteinte, des fluctuations du PSA au cours du temps sont présents avec un effet « rebond » dans 20 à 40% des cas.La spectroscopie du proton par RMN permet d'évaluer les concentrations de Choline, métabolite dont la concentration est souvent augmentée en cas de processus tumoral, et les concentrations de Citrate. La synthèse et l'oxydation du Citrate sont des éléments déterminants du métabolisme normal, des capacités fonctionnelles, de croissance, de reproduction et de survie des cellules prostatiques. L'objectif de notre travail était d'évaluer la faisabilité de la spectroscopie 3D du proton par RMN sur l'ensemble de la glande prostatique à 3T sans antenne endorectale chez des patients présentant un cancer de prostate localisé traité par une irradiation, avec ou sans hormonothérapie. Dans un premier temps, nous avons établi une classification des spectres en 5 classes (bénin à malin), à partir d'un groupe témoin de patients traités par prostatectomie radicale. Cette classification nous a permis de mettre en évidence une forte corrélation entre la présence de spectres pathologiques, le volume tumoral métabolique établit à partir de la classification prédéfinie et les facteurs pronostiques validés du cancer de la prostate qui sont utilisés dans la pratique clinique. Parallèlement, un protocole prospectif de recherche clinique visant à Evaluer la Réponse après une Irradiation par Spectroscopie (ERIS) a été mis en place pour surveiller les patients irradiés, avec ou sans hormonothérapie, par la réalisation répétée d'une IRM multiparamétrique pendant 2 ans. Des résultats préliminaires nous ont permis d'observer une corrélation entre la valeur de Choline sécrétée par la prostate en totalité et la valeur du PSA obtenue un an après irradiation. Avec plus de recul, nous avons observé une forte corrélation entre la valeur du PSA à 1 an et les valeurs de Choline et de Citrate sécrétés par la prostate, 3 mois après la fin d'une irradiation, alors que l'ADC en IRM de diffusion et la valeur de la pente reflétant la prise de contraste mesurée sur une IRM de perfusion dynamique n'étaient pas corrélés au PSA.L'ensemble de ces résultats confirme que la concentration de Choline évaluée à 3 mois parait plus pertinente que la valeur du PSA pour prédire précocement la réponse thérapeutique. La diminution du métabolisme du Citrate pourrait être un nouveau biomarqueur de la radiosensibilité individuelle des patients présentant un cancer de prostate localisé traité par irradiation / Prostate cancer is the most frequent tumour affecting the male population. When the prostate is not removed and is treated with radiation therapy, PSA slowly decreases over time to reach its nadir, even sometimes 18 to 24 months after the completion of radiation therapy without combined androgen suppression therapy. When combined with hormones, PSA falls abruptely with no possibility to perceive the impact of either hormones or radiation effects on PSA.The optimal value of PSA that should be reached after radiation therapy (nadir) and time to this nadir are still unclear.Even when a satisfactory value of the PSA nadir is reached, on-going variations of the PSA and its “bounce” effects, which occurs in 20% to 40% of the cases.Proton magnetic resonance spectroscopy allows one to assess the relative concentration of Choline and Citrate. Choline is a metabolite of whose concentration is often increased in the presence of a tumour, whereas the synthesis and the oxidation of Citrate are two decisive elements of the normal metabolism, functional abilities, growth, reproduction and survival of prostatic cells. This MR technique can be performed in combination with diffusion-weighted MRI and DCE-MRI (multiparametric MRI).The goal of our study was to evaluate the feasibility of a 3D CSI proton MR spectroscopy of the entire prostate gland at 3.0 Tesla without an endorectal coil among patients with a localised prostate cancer treated with radiation therapy, with or without hormones. We first have classified spectra in a 5-point scale (from benign : class I, to malign : class V) based on a control group with radical prostatectomy as the standard of reference. This classification enabled us to establish a strong correlation between malignant spectra or the metabolic tumor volume and clinically validated prognostic factors.In parallel, a prospective clinical trial of which the aim is to Evaluate the Response to Irradiation with proton MR Spectroscopy (ERIS trial) has been set up to follow patients with serial multiparametric MRI over 2 years after radiation therapy. Sextant-biopsies of the prostate were performed at 6 months and 12 months. Preliminary results after one year of follow-up showed a correlation between the Choline value measured in the whole prostate and the PSA value reached one year after radiation therapy. With a longer follow-up, we have performed a new analysis to evaluate the benefit of multiparametric MRI and the place of each sequence to evaluate the radiation response. We found a strong correlation between the PSA value observed at 1 year and the Choline and Citrate values measured as early as 3 months after the completion of radiotherapy, whereas ADC value from diffusion-weighted MRI and the slope of the contrast uptake from DCE-MRI, were not correlated with PSA. All our results confirm that the Choline concentration seems to be a more relevant biomarker to predict an early radiation response. The decrease of the Citrate metabolism could become a new biomarker of individual radiosensitivity among patients with a localized prostate cancer

De nouveaux composés anabolisants sont devenus accessibles via Internet : les modulateurs spécifiques des récepteurs androgènes (SARMs) actuellement développés pour le traitement des pertes musculaires. L’Ostarine® (MK-2866, GTX-024, enobosarm) en particulier, exerce ses effets sur les muscles squelettiques et ne présente pas d'activité androgénique. Sur la base de son mécanisme d’action et des résultats cliniques préliminaires, ce produit pourrait être utilisé comme promoteur de croissance en élevage bovin. Dans ce contexte, les objectifs de la thèse sont de valider des outils permettant de décrire les effets zootechniques pouvant être induits par l’administration orale d'enobosarm à des bovins et de développer des stratégies analytiques dédiées à la mise en évidence de son utilisation frauduleuse. En comparant animaux contrôles et animaux traités avec l'enobosarm, aucun effet morphologique n'a été mis en évidence en termes de croissance ou de conformation. Il a été ensuite démontré que l'enobosarm et ses principaux métabolites de phase II sont éliminés dans les urines et les fèces à des concentrations permettant leur détection par des techniques analytiques impliquant le couplage chromatographie en phase liquide et spectrométrie de masse. Enfin, une stratégie de type métabolomique conduite sur matrices urinaire et fécale a conduit à la description d’empreintes spécifiques et discriminantes pouvant signer l’administration d'enobosarm. Ce travail de recherche pluridisciplinaire contribue à générer des connaissances sur une nouvelle classe d'anabolisants, permettant par extension de contribuer à garantir au consommateur une sécurité chimique accrue des denrées d’origine animale. / New compounds with anabolic properties have recently become accessible via Internet-based suppliers: selective androgens receptor modulators (SARMs) currently developed for the treatment of chronic diseases with wasting muscle. Ostarine® (MK-2866, GTX-024, enobosarm), in particular, exerts its anabolic effects exclusively on the skeletal muscles and has no androgenic activity. Based on its mechanism of action and clinical preliminary results, this product could potentially be used as a growth promoter in cattle. In this context, the aims of this thesis are to validate tools allowing to describe the zootechnical effects that may be induced by an oral administration of enobosarm in calves and to develop analytical strategies dedicated to highlight its fraudulent use. Following a comparison between control animals and enobosarm treated animals, no morphological effect was visible and measurable in terms of growth and conformation. It was then demonstrated that enobosarm and its main phase II metabolites are eliminated in urine and feces at concentrations allowing their detection with analytical techniques using a liquid chromatography-mass spectrometry coupling. Finally, a metabolomics approach on urine and fecal matrices led to the description of specific and discriminant fingerprints signaling the administration of enobosarm. This multidisciplinary research work helps to generate knowledge on a new class of anabolic substance and therefore contributes to guarantee a more chemically-safe food of animal origin to the consumer.

Durant les dernières décennies, la Péninsule Antarctique a été identifiée comme étant la région où le réchauffement récent est le plus marqué dans l’Hémisphère Sud. Cependant, au-delà de la période instrumentale, la variabilité climatique Holocène de cette partie du globe est en grande partie inconnue. Cette absence de données limite notre capacité à évaluer les l’amplitude des changements actuels dans le contexte de la variabilité historique ainsi que les mécanismes de forçage sous-jacents. Nous avons ainsi ciblé nos analyses sur des enregistrements sédimentaires prélevés à l’Est et à l’Ouest de la Péninsule Antarctique, avec pour objectif d’étendre les connaissances spatiales et temporelles des conditions de l’océan de surfaces dans ce secteur de l’Antarctique au cours du dernier siècle, du dernier millénaire ainsi que durant l’Holocène. La méthodologie de cette thèse est basée sur une comparaison multi-proxies qui inclut, comme outils principaux, les assemblages des diatomées et les biomarqueurs spécifiques de diatomées (HBIs). Nous avons pu ainsi documenter la réponse régionale environnementale aux variations climatiques à différentes échelles de temps, et définir les mécanismes forçant sur la variabilité des conditions d’océan de surface ainsi que la formation du couvert de banquise en Péninsule Antarctique. La comparaison de nos enregistrements avec des données issues des carottes de glace, a permis de mettre en évidence le rôle important des changements d’intensité des cellules atmosphériques sur la dynamique de la circulation océanique, la durée du cycle saisonnier de banquise et la productivité siliceuse. / The Antarctic Peninsula has been identified during the last decades as the region from the Southern Hemisphere which is the most affected by the recent warming. However, beyond the instrumental period, the Holocene climate variability of this area is largely unknown, limiting our ability to evaluate the current changes within the context of historical variability and underpin the underlying forcing mechanisms. We focused our analysis on sedimentary sequences from the Eastern and Western side of the Antarctic Peninsula, in order to expand the spatial and temporal knowledge of sea-surface conditions over the last century, the last millennium and throughout the Holocene in this Antarctic area. The inferences are based on a multi-proxy comparison mainly using diatom assemblages and diatom specific biomarkers (HBIs). We documented the regional environmental response to climate changes at different time scales and described the forcing mechanisms on the sea-surface conditions and sea ice cover variability in Antarctic Peninsula. Comparing our results with ice core data allowed us to highlight the large impact of atmospheric forcings on the oceanic circulation, the seasonal sea ice dynamics and the siliceous productivity.