Dans un contexte de changement climatique, la compréhension du régime thermique des cours d’eau est un enjeu important. En mesurant le rayonnement dans le spectre électromagnétique de l’infrarouge thermique (IRT : 0,4-14µm), la télédétection IRT offre la possibilité d’obtenir une cartographie de la température de surface à différentes échelles spatiales. L’approche multi-échelle est ainsi le fil directeur de ce travail.Dans le premier temps, nous utilisons des images satellites Landsat ETM+ pour caractériser les structures thermiques longitudinales et temporelles d’un grand continuum fluvial : le Rhône français (500 km). Une méthode automatique supprimant les pixels contaminés par les entités exondées, est développée, améliorant ainsi la précision des données. Les images nous permettent de comprendre les effets thermiques des affluents et des centrales nucléaires. L’Isère est la principale source d’eau froide, alors que les centrales nucléaires du Bugey, de Saint-Alban et de Tricastin réchauffent le fleuve. Nous mettons en évidence des anomalies thermiques au niveau des aménagements hydroélectriques. Par rapport aux canaux, les Rhône court-circuités (RCC) sont plus sensibles aux conditions extérieures du fait de leur géométrie et de leurs conditions hydrauliques.Dans un second temps, les travaux se focalisent sur un tronçon plus court (50 km) : l’Ain dans sa basse vallée où quatre campagnes IRT aéroportées sont réalisées. Nous développons une méthode statistique permettant de calculer l’incertitude de mesure associée à la construction des profils longitudinaux de température de l’eau. Les artefacts des vraies tendances longitudinales sont ainsi différenciés. Pour comprendre ces tendances, un modèle 1D (thermo-hydraulique) est mis en place sur 21 kilomètres. Il considère les flux de chaleur à l’interface eau-air et les propriétés géométriques ainsi qu’hydrauliques de la rivière. Les arrivées phréatiques associées aux bras morts et aux suintements latéraux sont identifiées sur les images thermiques et intégrées au modèle. Ces arrivées phréatiques peuvent refroidir l’Ain de 0,6°C en été lorsqu’elles représentent 15,7% du débit total.Une échelle plus fine est explorée enfin. Le travail porte cette fois sur neuf tronçons en tresses (1 km) pour lesquels des images IRT à très haute résolution spatiale sont acquises. En caractérisant les distributions spatiales de la température, nous identifions deux types de tronçons. Le premier montre une très faible variabilité thermique spatiale tout au long de la journée. Les cours d’eau de ce type ont bien souvent un régime hydrologique proglaciaire avec des débits estivaux élevés, ce qui tend à homogénéiser la température. Le second type présente une hétérogénéité thermique élevée. La température des chenaux courants varie avec la température de l'air. En revanche, la température des chenaux alimentés par des eaux souterraines est relativement constante au cours de la journée. Nous proposons une méthode ne nécessitant pas d’images IRT pour identifier les tronçons montrant une variabilité thermique élevée.À travers ce travail, nous montrons qu’il est nécessaire de coupler les approches spatiales et temporelles pour comprendre la température des cours d’eau. Longtemps, les mesures ont été effectuées avec des thermomètres. L’aspect spatial a ainsi souvent été ignoré. La télédétection IRT a permit de mieux appréhender les structures spatiales de température. Toutefois, pour comprendre ces dernières il est indispensable de considérer les changements temporels de température. Il est également nécessaire d’intégrer une approche plus physique permettant de simuler différentes situations pour évaluer l’importance des différents facteurs affectant la température. / In a context of global warming, understanding the thermal regime of rivers is a key issue. By measuring the radiation in the electromagnetic spectrum of thermal infrared (TIR: 0.4-14µm), TIR remote sensing offers the possibility of obtaining surface temperature maps at multiple scales. The multi-scale approach is thus the guiding principle of this work.First we use satellite thermal infrared images from Landsat ETM+ to investigate longitudinal and temporal variations in the thermal patterns of a large river continuum, the French Rhône (500 km). An automated water extraction technique is developed to remove pixels contaminated by terrestrial surfaces. This method improves the accuracy of our data. The images allow us to understand the thermal effects of tributaries and nuclear power plants: the Isère is the main source of cold water while the Bugey, Saint-Alban and Tricastin nuclear power plants warm the river. We show temperature differences within the largest hydroelectric bypass facilities between the bypass section and the canal. The factors responsible for these differences are the length and minimum flow of the bypass section as well as tributaries coming into this reach.Second, we focus on a shorter river (50 km): the lower Ain in France where four airborne TIR surveys are performed. Based on a statistical analysis of temperature differences between overlapping images we calculate the measurement uncertainty associated with TIR derived profiles. This uncertainty allows for the discrimination between artifacts and real longitudinal thermal trends. To understand these trends, we use a 1D determinist model which predicts water temperature at an hourly time step along a 21 km reach. The model considers heat fluxes at the water-air interface as well as the geometrical and hydraulic characteristics of the river. Based on TIR images, groundwater inputs associated with backwaters and lateral seepages are identified. They are inserted into the temperature model. These groundwater inputs can mitigate high water temperatures during the summer by cooling the river up to -0.6°C when they represent 15.7% of the total discharge.A finer scale is finally explored. The work focuses on nine braided reaches located in the French Alps (1 km) where very high spatial resolution TIR images are acquired. By characterizing the spatial distributions of water temperature, we identify two types of reaches. The first type shows a very low thermal spatial variability throughout the day. Rivers of this type often have a proglacial hydrological regime with high summer flows, which tends to homogenize the temperature. The second type exhibits a higher thermal variability with changes during the day. The temperature of flowing channels changes during the daytime according to the air temperature. In contrast, the temperature of groundwater-fed channels exhibits smaller changes which creates thermal variability over space and time. We propose a method which does not require TIR images in order to identify reaches showing high thermal variability.Through this work, we show that it is essential to combine both spatial and temporal approaches to understand river temperature. Thermometers have been used for many years. Thus, the spatial aspect has often been ignored. TIR remote sensing has allowed a better characterization of spatial thermal patterns. However, to understand these patters it is necessary to consider temporal changes of water temperature. It is also necessary to integrate a more physical approach in order to simulate different scenarios and to assess the importance of the different factors affecting water temperature.

Le paysage des rivières en tresses est constitué d’une riche mosaïque d’habitats diversifiés, déterminée par un ensemble de facteurs biophysiques qui interagissent à différentes échelles spatiales et temporelles.A partir d’une sélection de 53 tronçons en tresses, nous avons réalisé une analyse comparative à l’échelle régionale du bassin du Rhône et en fonction de plusieurs échelles temporelles, en mobilisant les techniques de télédétection.Premièrement, nous avons étudié la variabilité de la structure des habitats aquatiques et du patron des chenaux. Nous montrons que le patron de tressage et des habitats aquatiques n’est pas uniquement lié au débit, mais aussi aux conditions locales liées aux apports sédimentaires et à la présence de la nappe phréatique.Deuxièmement, nous avons abordé une approche diachronique afin de comprendre l’évolution à moyen terme du paysage fluvial de ces tronçons, depuis la moitié du siècle dernier. Les résultats montrent que toutes les tresses du bassin rhodanien ne sont pas déliquescentes et que certains tronçons sont encore très actifs. Cela dépend d’un ensemble de facteurs : la position géographique du tronçon, son évolution à court terme liée aux épisodes de crues et l’histoire des conditions anthropiques environnantes.Enfin nous avons analysé les trajectoires évolutives suivies par un sous-ensemble de 12 sites, analysés à une échelle temporelle plus fine (5 observations par site sur 50 ans). Nous observons que les tronçons suivent des trajectoires différentes, en fonction des conditions hydrologiques observables à un moment donnée (ex. crues), de la position géographique du tronçon et du contexte anthropique. De plus, certaines conditions locales (topographie et humidité relative) semblent aussi nécessaire à la compréhension du patron biogéomorphologique des tronçons étudiés.A partir de ces résultats des éléments de perspectives pour une gestion intégrée des rivières en tresses du district rhodanien sont proposés. / The landscape of the braided rivers is characterised by a rich and diversified mosaic of habitats. The variability of the braided riverscape depends upon the combination of bio-physical factors, which interact at the different spatial and temporal scales.We did a comparative analysis at the regional scale of 53 braided reaches selected in the Rhône basin district. We used a remote sensing-based approach.At first, we analysed the aquatic habitat and the river channel pattern. We showed that the braiding and aquatic habitat patterns do not depend only on the flow regime but also on some local scale conditions, such us the sediment regime and the presence of the “near-floor” groundwater.Secondly, we moved on the overall riverscape corridor, and we applied a diachronic analysis comparing the present state of reaches with their state at the mid of the last century. The results show that not all studied braided reaches are narrower today compared to the 1950s and that some reaches are even wider. It is linked to a combination of several factors, such as the geographical position of a reach in its catchment and the short-term evolution ruled by recent large floods, as well as the history of the catchment linked to human settlements.Then we focused on the evolutionary trajectories followed by a sub-set of 12 braided reaches through time, and we increased the temporal resolution, for a total of five dates per reach. The results show that reaches follow different trajectories depending on: the hydrological conditions at a given period (e.g. floods), the geographical position of a reach at the regional scale and the anthropic context. Additionally, it seems that also local conditions (in terms of topography, sedimentation, and soil moisture), play an important role in determining the biogeomorphological pattern of the studied reaches.From these results, we discussed some perspectives for the braided river management in the Rhône basin district.