Les compositions isotopiques (δ¹⁸O et δ²H) du Fleuve Saint-Laurent et de la Rivière des Outaouais ont fait l'objet d'un suivi depuis 1997 dans le cadre d'une contribution au projet de l'Agence Internationale de l'énergie atomique portant sur le traçage isotopique des processus hydrologiques dans les grands bassins. L'échantillonnage des eaux du Saint-Laurent a été réalisé sur une base hebdomadaire à bimensuelle à la station de Montréal (représentant les eaux des Grands Lacs à leur sortie du Lac Ontario) et de Québec (à l'entrée de l'estuaire maritime). Les eaux de la Rivière des Outaouais, le plus important tributaire, ont été échantillonnées à l'embouchure de la rivière à Carillon. Une attention particulière a été portée à la variabilité saisonnière en relation avec les processus hydrologiques (l'évaporation et la fonte des neiges) dans les bassins des tributaires et des Grands Lacs. La variabilité interannuelle a également été analysée en relation avec les bilans hydrologiques et les tendances climatiques à long terme. Les eaux à la sortie des Grands Lacs présentent des compositions isotopiques relativement enrichies en isotopes lourds avec des moyennes annuelles pondérées de -55‰ pour δ²H et -7.1‰ pour δ¹⁸O. La Rivière des Outaouais se démarque par sa signature isotopique plus appauvrie (-80‰ pour δ²H et -10.7‰ pour δ¹⁸O). Finalement, puisque le contenu isotopique de l'eau à la sortie du Fleuve Saint-Laurent dépend en grande partie de l'apport des deux sources précédentes, ce dernier est caractérisé par des valeurs intermédiaires (-64‰ pour δ²H et -8.4‰ pour δ¹⁸O). La saisonnalité du signal isotopique de l'eau de surface provient en partie de la variation de l'apport isotopique des précipitations. Toutefois, le signal des précipitations est tamponné et déphasé par le temps de séjour de l'eau dans le bassin, l'évaporation et l'évolution du tapis nival pendant l'hiver et le début du printemps. Au printemps, la fonte des précipitations hivernales appauvries en isotopes lourds est responsable pour la plus grande partie des variations saisonnières dans les Grands Lacs (1.3‰ , pour Δδ¹⁸O et 8‰ pour Δδ²H) et la Rivière des Outaouais (1.1‰ pour Δδ¹⁸O et 6‰ pour Δδ²H). À la sortie du Fleuve Saint-Laurent à Québec, les variations saisonnières sont dictées par l'apport massif des eaux enrichies en isotopes lourds des Grands Lacs pendant l'été ainsi que par la contribution appauvrie en isotopes lourds des tributaires pendant la période de fonte des neiges (2.4‰ pour Δδ¹⁸O et 19‰ pour Δδ²H). La variation isotopique interannuelle de l'eau dans le bassin du Fleuve Saint-Laurent est relativement faible. D'année en année, l'eau à la sortie des Grands Lacs présente des compositions isotopiques assez stables (Δδ¹⁸O = 0.5‰ et Δδ²H = 2‰). Il nous a toutefois été possible d'observer un faible enrichissement isotopique de l'eau entre la fin de l'été et le début de l'automne entre 1997 et 2003. Puisqu'un tel enrichissement n'est pas observé dans les précipitations, il pourrait être attribué à l'augmentation des températures moyennes annuelles induisant une évaporation accrue dans les Grands Lacs. Les variations interannuelles de la Rivière des Outaouais ont été les plus importantes (Δδ¹⁸O = 1‰ et Δδ²H = 8‰) et semblent être reliées de près aux variations observées dans les précipitations à Ottawa avec une moindre amplitude. La variabilité interannuelle à l'embouchure du Fleuve, à Québec, (Δδ¹⁸O = 0.7‰ et Δδ²H = 3‰) ne peut être entièrement expliquée par un simple mélange des eaux des Grands Lacs et de la Rivière des Outaouais. L'apport des plus petits tributaires entre Montréal et Québec pourrait expliquer cette différence. En effet, les variations isotopiques interannuelles à Québec semblent être reliées de près aux conditions hydrologiques et à l'apport isotopique provenant des bassins des plus petits tributaires. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Isotopes stables, Bassin fluvial, Hydrologie, Variabilité hydroclimatique.

La composition isotopique de l'oxygène dans la cellulose des sphaignes est étudiée depuis quelques années dans les sédiments tourbeux pour son potentiel paléoclimatique. Si le lien entre la composition isotopique de l'eau de source utilisée par la plante et celle de la cellulose est bien établi, la provenance de l'eau utilisée et l'effet de la microtopographie le sont moins. De plus, la relation entre la composition isotopique de l'oxygène de l'eau dans les tourbières et le climat est toujours incertaine. Le but de la présente recherche est de déterminer la provenance de l'eau utilisée par les bryophytes de différents biotopes de tourbières ombrotrophes et minérotrophes du Québec et de tenter de comprendre l'effet du climat (température et précipitation) sur la composition isotopique de l'oxygène de ces bryophytes. A celle fin, des échantillons d'eau et de mousses de surface ont été récoltés dans 16 tourbières du Québec méridional et boréal et analysés pour la composition en δ18O. Un volet paléoclimatique a aussi été réalisé afin d'étudier la variabilité de cet indicateur dans le temps et parallèlement à d'autres indicateurs. Deux carottes ont été récoltées dans une tourbière à palses de la région de Kuujjuarapik, dans le Nord du Québec, sur lesquelles des analyses polliniques, isotopiques (18O), de la densité sèche et du contenu en carbone ont été effectuées. Les résultats des échantillons de surface ont permis de constater que la provenance de l'eau alimentant les bryophytes n'est pas la même selon le biotope (butte vs dépression). Les mousses de buttes sont alimentées en eau par les précipitations récentes lors de la saison de croissance, alors que les mousses de dépressions sont alimentées par l'eau de la nappe phréatique qui représente une valeur moyenne annuelle. Il s'ensuit une différence moyenne significative entre le δ18O de la cellulose des mousses croissant sur les bulles et celles dans les dépressions (2,61 %0). Les relations établies avec les paramètres climatiques suggèrent également une différence de la composition du δ18O selon le biotope, alors que les mousses de buttes semblent influencées par la quantité de précipitations de la saison de croissance et les mousses de dépressions, par la température moyenne annuelle et la quantité de précipitations moyenne annuelle. Les résultats des analyses paléoclimatiques (pollen et stratigraphie) démontrent aussi que la composition isotopique de l'oxygène de la cellulose des bryophytes correspond principalement à des changements d'ordre topographique dans la tourbière. L'étroite relation du δ18O avec la position de la nappe phréatique inférée de même qu'avec l'évènement de sécheresse identifié vers 4,2 ka BP suggère également une influence importante de la nappe phréatique sur la composition isotopique de l'eau en surface. Le δ18O des bryophytes dans les tourbières est donc un indicateur qui peut s'avérer utile dans les études paléoclimatiques, mais qui doit être interprété avec prudence. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : isotope, tourbière, Holocène, paléoclimatologie, pollen, cellulose, bryophyte

La circulation océanique est un élément important du système climatique, notamment via les courants de surface, les upwellings et la formation d'eaux profondes. Les flux d'eau douce, glace de mer et courants océaniques, de l'Océan Arctique vers les mers nordiques jouent un rôle critique en ce qui a trait, en particulier, à l'Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC). Les facteurs contrôlant ces flux, à l'échelle géologique, sont encore partiellement méconnus. Un moyen indirect de retracer l'intensité et les schémas de circulation de la glace de mer est de retracer l'origine des sédiments transportés par la glace de mer, et sédimentés au long des grands courants de glace et d'eau douce vers l'Atlantique Nord. Il s'agit donc de tracer un flux particulaire direct, lié à la matrice des particules détritiques. Un second flux, indirect, provient des éléments dissous dans les masses d'eau, marqués par les processus d'adsorption/désorption le long des marges où les flux particulaires terrigènes sont les plus importants. L'extraction de la phase authigène d'un signal dissous par lessivage spécifique, nous a permis de documenter l'évolution des masses d'eau transitant par le détroit de Fram depuis le dernier maximum glaciaire. Dans les deux premiers volets de notre étude, nous avons analysé la composition géochimique et les isotopes de Pb, Nd et Sr d'échantillons de surface prélevés le long d'un transect NE-SO dans le détroit de Fram. Ces analyses ont permis de définir trois domaines sédimentaires distincts : l'extrême est du détroit (i.e. la marge continentale du Svalbard), la partie est du détroit et enfin, la partie ouest du détroit. La marge continentale du Svalbard est sous l'influence des apports sédimentaires proximaux du Svalbard. La partie est du détroit reçoit du matériel sédimentaire des mers nordiques et possiblement des marges russes (e.g. mer de Barents et mer de Kara). Enfin, la partie ouest du détroit est sous l'influence des courants océaniques en provenance de l'océan Arctique. La carotte MC16, située dans le centre du détroit, est sous l'influence principale des masses d'eaux et de la glace de mer arctiques malgré et remonte jusqu'au dernier maximum glaciaire. Des recirculations dans la mer du Groenland peuvent influencer le régime courantologique du détroit de Fram, notamment lorsque ces gyres s'étirent vers le nord en période interglaciaire. Les sédiments de cette carotte (MC16) ont été lessivés afin de récupérer les fractions détritique (résidus) et échangeable (lessivats). La composition élémentaire des sédiments du détroit de Fram a permis de répartir les éléments en trois groupes : terrigènes, biogéniques et authigènes. La matière organique délivrée de manière discontinue aurait, par modifications des conditions d'oxydo-réduction, entraîné la redistribution de certains éléments tels que le manganèse et le molybdène. Le fer quant à lui, présente une mobilité moins importante que celle du manganèse et ne semble pas avoir subi de redistribution majeure. Le plomb et le néodyme incorporés dans les hydroxydes de fer n'auraient été que peu ou pas redistribués, validant ainsi la pertinence des analyses de lessivats le long de la colonne sédimentaire. Les rapports 206Pb/204Pb et 208Pb/206Pb ainsi que les isotopes de Nd et Sr de la fraction détritique définissent deux tendances (A et B) correspondant respectivement aux intervalles pre- et post-Dryas Récent. Une revue de la littérature nous a permis d'identifier la signature isotopique de trois sources majeures d'Ice Rafted Detritus (IRD), les marges continentales russes, canadiennes et groenlandaises. La tendance A (pré-Dryas Récent) reflète l'influence des marges canadiennes et des marges russes occidentales (mers de Barents et de Kara), régions occupées alors par de larges calottes de glace : les calottes Laurentienne et Innuitienne en Amérique du Nord et la calotte Eurasienne de la Scandinavie aux mers de Barents et Kara. Une excursion isotopique est enregistrée à ~19.8 ka BP et présente une composition isotopique vers le pôle russe, suggérant quelques instabilités de la calotte Eurasienne. Les échantillons de l'Holocène présentent des compositions isotopiques moins variables provenant de sources plus diverses : les marges canadiennes, les marges des mers Est Sibérienne et de Chukchi ainsi que des marges groenlandaises. L'intervalle du Dryas Récent (~12.9-11.6 ka BP) est marqué par une excursion isotopique vers le pôle canadien suggérant un drainage via l'océan Arctique du lac proglaciaire Agassiz. La composition isotopique de la fraction lessivable est liée aux processus d'échange de surface (boundary exchange processes), aux sites à flux particulaire élevé. Les masses d'eau acquerraient leur signature isotopique par échange avec les flux particulaires le long des marges continentales canadiennes et russes. Cette étude illustre la complémentarité des informations issues de l'analyse des fractions héritées (résidus) et échangeables (lessivats) dans les sédiments du détroit de Fram. Dans le troisième chapitre, nous nous sommes plus particulièrement intéressés au Dryas Récent, épisode froid de la dernière déglaciation qui s'est produit entre 12.9 et 11.6 ka BP. Cet événement est un des mieux documentés à l'égard de son impact climatique. Un drainage du lac proglaciaire Agassiz dans l'Atlantique Nord, via le Saint-Laurent, est fréquemment évoqué comme cause du Dryas Récent. Cet apport d'eau douce dans l'Atlantique Nord aurait provoqué un ralentissement de l'AMOC et donc un refroidissement aux moyennes et hautes latitudes de l'hémisphère nord. Toutefois, un passage par le nord via la rivière Mackenzie aurait été plus efficace pour ralentir l'AMOC. L'étude de deux carottes prélevées dans le centre du bassin Arctique (Ride de Lomonosov) et dans le détroit de Fram a mis en évidence une forte augmentation de la sédimentation lors du Dryas Récent. Ce matériel sédimentaire présente une signature similaire à celle des marges canadiennes. Nos résultats confirment l'hypothèse d'un événement paléocéanographique dans l'Arctique durant le Dryas Récent et révèlent également de profonds changements de la circulation arctique suite à cet événement. Le changement de source des IRD après le Dryas Récent suggère une modification de la circulation de la glace de mer. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Océan Arctique, Paleocéanographie, Sédiments, Isotopes Radiogéniques

La composition isotopique du néodyme (CI de Nd, aussi notée "Nd) est un traceur de la circulation océanique et des apports lithogéniques. Dans le cadre de cette thèse, nous avons inséré les isotopes du Nd dans un modèle de circulation océanique général, afin de valider par la modélisation l'hypothèse de "Boundary Exchange" (BE, Boundary Scavenging associé à un apport de matière à l'océan le long de la marge continentale) comme principal source et puits de l'élément au réservoir océanique, et de simuler son cycle océanique. Dans un premier temps, en considérant le seul BE comme terme source/puits, nous avons pu reproduire les principales caractéristiques de la distribution océanique en "Nd (signature des principales masses d'eau, augmentation vers des valeurs radiogéniques le long de la circulation thermohaline) à la fois au niveau global et régional. Ce résultat confirme le BE comme processus primordial dans le cycle océanique de l'élément. Cette même paramétrisation du BE dans une configuration du modèle au Dernier Maximum Glaciaire nous a permis de constater que cet apport est sensible à la fois aux changements de forçages et aux changements de circulation océanique. La comparaison avec les données suggère un scénario dans le bassin Atlantique de prédominance d'eaux profondes en provenance du Sud avec une cellule méridienne vigoureuse en surface et jusqu'à 2000m de profondeur. Enfin, nous avons mis en place un modèle couplé dynamique/biogéochimique permettant de modéliser à la fois la CI et la concentration en Nd, afin de résoudre le "Paradoxe du Nd" (qui résulte d'un découplage de comportement entre ces deux paramètres) et quantifier les sources de Nd à l'océan. Les résultats montrent que les interactions dissous/ particulaires sont nécessaires pour réconcilier la distribution des deux paramètres, et que la remobilisation sédimentaire (source du processus de BE) est la source principale de Nd à l'océan (1:1:1010 g(Nd)/an), avec des flux jusqu'à 25 fois plus fort que les autres flux externes (décharges fluviales sous forme dissoute et poussières atmosphériques).

Le but de cette thèse est d'étudier l'influence des conditions trophiques en milieu océanique profond sur la composition isotopique de foraminifères benthiques vivants, afin d'améliorer leur utilisation en tant que proxies potentiels de paléoproductivité. Nous avons étudié trois zones de l'Atlantique Nord-Est : la Marge du Portugal (milieu oligotrophe), le Golfe de Gascogne (milieu méso-oligotrophe), et la zone à upwelling au large de Cap Blanc (Mauritanie, milieu eutrophe). Nous avons établi le rôle majeur du flux et de la qualité de la matière organique sur la densité, la répartition bathymétrique et le microhabitat des espèces de foraminifères. Les faunes superficielles réagissent aux apports de matière organique labile, alors que les faunes endopéliques profondes dépendent de matière organique plus réfractaire. Par ailleurs, nous avons mis en évidence l'existence d'un seuil critique de flux total de matière organique d'environ 2gC/m²/an en dessous duquel le développement de l'endofaune est impossible. L'étude de la composition isotopique de certaines espèces clés a révélé que l'écart en δ13C entre une espèce au microhabitat endopélique superficiel (e.g. Uvigerina peregrina) et une espèce au microhabitat endopélique profond (e.g. Globulimina spp.) permet de différencier un milieu eutrophe (δ13C<0.5%) d'un milieu oligotrophe (δ13C>0.5%). De plus, dans les zones oligotrophes, nous avons observé une diminution graduelle de ce delta δ13C en fonction du flux croissant de matière organique, témoignant de l'influence directe de ce dernier sur la composition des eaux interstitielles du sédiment.

Les chondrites ont une Matière Organique héritée du nuage présolaire, ayant subi des processus<br />altérants dans la nébuleuse proto-solaire et sur le Corps Parent (Altération Aqueuse, Métamorphisme<br />Thermique), qui ont perturbé les informations primaires. Le MT subi par les chondrites est ici abordé<br />à partir de la MO, transformée de façon irréversible sous l'effet du MT. La structure de la MO de plus<br />de 30 chondrites (CO3, CV3, UOC) a été quantifiée par spectrométrie Raman et la texture de certaines<br />par HRTEM. Minéralogie et pétrographie ont aussi été considérées. Un nouvel outil d'évaluation interclasse<br />du MT subi par les chondrites est défini : cohérent avec d'autres traceurs (concentration en<br />nanodiamants, pétrographie, composante P3), indépendant de l'AA, sensible à la Température de Pic de<br />Métamorphisme. Une TPM est évaluée pour les chondrites les plus métamorphisées : 330°C (Allende).<br />De nouveaux types pétrographiques sont attribués, les limitations de l'échelle pétrographique actuellement<br />définie soulignées. Une nouvelle est proposée, basée sur un paramètre spectral Raman. Certaines<br />caractéristiques pétrographiques sont réinterprétées. Ce travail montre que les précurseurs organiques<br />des chondrites ordinaires et carbonées (CO3, CV3) sont chimiquement et structuralement proches. Il<br />souligne la nécessité de prendre en compte les processus post-accrétion dans la compréhension des signatures<br />isotopiques (D, 15N), que des échanges isotopiques D-H ont eu lieu sur le CP, que la phase<br />porteuse de l'15N est très sensible aux processus secondaires. L'hypothèse de précurseurs interstellaires<br />de la MO chondritique est ici favorisée.

Depuis de nombreuses années, une approche a été mise en œuvre reposant sur l'identification de l'origine géographique d'un produit agro-alimentaire via la connaissance de ses isotopes du Sr, notamment via l'analyse du rapport 87Sr/86Sr. L'objectif de cette thèse est d'appliquer cette stratégie de reconnaissance aux huiles d'olive, en s'appuyant sur la production des huiles AOP de Nîmes dans le Sud de la France (Gard). La viscosité, la charge organique élevée, la teneur faible en Sr de cette matrice, rendent néanmoins inadaptés les protocoles de purification du Sr existants. La première approche de l'étude correspond donc à la définition et à la validation d'une méthode de traitement des huiles d'olive en vue de la purification du Sr afin de procéder à l'analyse de sa composition isotopique (CI). La seconde partie de l'étude est consacrée à la définition des processus d'assimilation et de transfert du Sr dans l'olivier. Cette approche, menée grâce à une étude détaillée d'un des moulins AOP de Nîmes, a permis de démontrer que le transfert du Sr des sols vers l'olivier et au sein des oliviers se fait sans fractionnement isotopique.La dernière partie de l'étude s'appuie sur la mesure et la caractérisation des rapports isotopiques 87Sr/86Sr des dix huiles d'olive AOP de Nîmes, et une comparaison de cette signature avec celle des formations géologiques sur lesquelles reposent les parcelles de culture. L'identité de la CI huile-territoire de culture a permis de conclure, dans le contexte de production de l'huile d'olive AOP de Nîmes, que les isotopes du Sr constituent un très bon outil de traçage de l'origine géographique des produits oléicoles. / For many years, an approach based on the identification of the geographical origin for food product has been implemented through the knowledge of its Sr isotopes, particularly through the analysis of 87Sr / 86Sr ratio. The objective of this thesis is to develop a similar strategy for the olive oils, from the example of PDO Nimes (Gard), in southern France. A specific methodology is necessary since the existing purification protocols of Sr revealed themselves inadequate because of viscosity, high organic load, low Sr content of this matrix In order to proceed to the analysis of the isotopic composition (IC), the first part of the study highlights the definition and validation of a specific method for the treatment of olive oils and strontium purification. The second part of the study is dedicated to expose the processes of assimilation and transfer of strontium into the olive tree. This approach, conducted through a detailed study of one of Nîmes PDO mills, demonstrated that the transfer of strontium from soils to olive tree, and within the olive tree, occurs without isotope fractionation.The last part of the manuscript studies the isotopic ratios 87Sr / 86Sr of the ten PDO olive oils of Nimes and consists in a comparison of this signature with the geological formations underlying the cultivation soils. This approach allows discussing quality of Sr isotopic tool in the geographical recognition of the olive products. The observed similarity between th IC from oils and soil allow us to conclude that, in this context of production, the Sr isotopes are a efficient tool to trace and certify the geographical origin of the oil.

L’objectif de cette thèse est d’apporter de nouvelles contraintes sur l’hydrologie de l’Atlantique Nord-Est et de la Méditerranée occidentale depuis la dernière période glaciaire à partir de l’analyse de la composition isotopique du Nd (εNd) dans des échantillons d’eau de mer ainsi que des coraux profonds et des foraminifères, prélevés dans des carottes sédimentaires marines. Les changements de l’hydrologie des masses d’eau intermédiaire (LIW, MSW, AAIW et masses d’eau intermédiaire des gyres subtropical et subpolaire) ont été plus particulièrement étudiés car leur rôle sur les transferts de sels en Atlantique Nord et in fine sur l’AMOC est actuellement mal contraint. Ce travail a été mené au cours des périodes de changements hydrologiques majeurs et abrupts de l’océan qui se sont produits lors des variations climatiques rapides de la dernière période glaciaire (événements d’Heinrich et cycles de Dansgaard-Oeschger) et lors du dépôt du Sapropel S1 en Méditerranée orientale. Dans un premier volet, nous avons amélioré la couverture spatiale des valeurs d’εNd des masses d’eau de l’Atlantique Nord-Est et de la mer d’Alboran, préalable indispensable pour restituer l’hydrologie passée de ces régions avec le traceur εNd. Nous avons ensuite mis en évidence un changement majeur du schéma de circulation de la Méditerranée occidentale durant la période de dépôt du sapropel S1, marquée par une forte réduction des masses d’eau de la Méditerranée orientale (LIW) au sud de la Sardaigne au profit de celles provenant du Golfe du Lion (WIW). Ce changement hydrologique ainsi que ceux qui s’opèrent en Méditerranée depuis la dernière période glaciaire ne sont pas associés à de fortes modifications des valeurs d’εNd de la LIW de la mer d’Alboran et de la mer des Baléares, suggérant une stabilité de la signature isotopique en Nd de la MOW au cours du temps. Ceci a permis, à partir d’un enregistrement d’εNd obtenus sur des coraux profonds du Golfe de Cadix, de mettre en évidence une contribution plus importante de l’AAIW plus radiogénique et donc une pénétration plus marquée en Atlantique Nord de cette masse d’eau lors des périodes de fortes réductions de l’AMOC, liées à la déstabilisation des calottes de glace de l’Hémisphère Nord. / : The purpose of this thesis is to constrain the hydrology of the North-East Atlantic and western Mediterranean Sea since the last glacial period from neodymium isotopic composition (εNd) measured on seawater, cold water corals and foraminifera. In particular, hydrological changes of intermediate water masses (LIW, AAIW, MSW, mid-subtropical and subpolar gyre water) have been studied as their role on salt budget in North Atlantic and ultimately on AMOC are currently poorly constrained. This work has been conducted at times of major and abrupt hydrological changes that occurred during rapid climatic variations of the last glacial period (Heinrich and Dansgaard-Oeschger events) and during the last sapropel deposit (S1) in eastern Mediterranean Sea. In a first step, we have improved the spatial distribution of water masses εNd values in North-east Atlantic and Alboran Sea, what is an absolute prerequisite in order to track past hydrological changes in these areas with εNd proxy. Next, we have highlighted a major change of the western Mediterranean circulation pattern during the sapropel S1 deposit, which is marked south of Sardinia by a strong reduction of eastern-sourced water masses (LIW) in favor of western-sourced water masses (WIW). This hydrological change as well as those occurring in Mediterranean Sea since the last glacial period was not associated with strong modifications of εNd values in Alboran and Balearic Sea, suggesting a stability of Nd isotopic signature of MOW over the time. This has highlighted, from an εNd record obtained on cold water corals in the Gulf of Cadiz, an enhanced contribution of more radiogenic AAIW and therefore a stronger northward penetration in North Atlantic at times of reduced AMOC linked to iceberg discharges from Northern Hemisphere ice sheets.

Afin d’étudier les variations climatiques enregistrées par les carottes de glace, il est nécessaire d’avoir des datations précises à la fois pour les phases gaz et glace. Le but de ce travail de thèse a été d’améliorer les chronologies des carottes de glace, couvrant les derniers 800 000 ans, au travers de nouvelles mesures de la composition isotopique de l’air (δ15N, δ18Oatm et δO2/N2) piégé dans la glace d’EPICA Dôme C (EDC) et de l’utilisation de l’outil de datation "Datice". Le premier résultat important de cette thèse a été la production de la chronologie cohérente pour les carottes de glace ("Antarctic Ice Core Chronology", AICC2012) pour EDC, Vostok, EPICA Droning Maud Land (EDML), TALos Dôme ICE core (TALDICE) et NorthGRIP. Sur cette nouvelle chronologie la théorie du see-saw bipolaire reste valable. AICC2012 donne un âge pour la Terminaison II en accord avec les autres archives climatiques. De plus, les durées des périodes interglaciaires restent inchangées par rapport à la chronologie EDC3. Lors de la construction d’AICC2012 nous avons mis en évidence plusieurs points nécessitant des améliorations. Nous avons donc procédé à l’amélioration de Datice dans le but d’intégrer correctement les contraintes issues du comptage des couches annuelles et leurs erreurs. Ces améliorations conduisent à des chronologies cohérentes tout en respectant les hypothèses sous-jacentes à Datice. Nous proposons aussi une nouvelle formulation de l’erreur associée à la fonction d’amincissement à partir de l’analyse des propriétés mécaniques de la glace dans le cas d’EDC. Pour finir, les nouvelles mesures du δO2/N2 et du δ18Oatm effectuées sur de la glace bien conservée d’EDC nous ont permis de définir de nouvelles contraintes d’âge. La comparaison de ces traceurs mesurés à Vostok, EDC et Dôme F sur le MIS 5 a permis de mettre en évidence une possible influence de paramètres climatiques locaux sur le δO2/N2. L’analyse du retard entre le δ18Oatm et la précession sur les derniers 800 ka montre des variations de ce dernier. Nous suggérons que ce retard est augmenté par l’occurence d’évènements de Heinrich à certaines périodes. Les résultats de cette thèse sont à prendre en compte pour le prochain exercice de datation cohérente pour les carottes de glace. / In order to study the climate variations recorded by ice cores, it is necessary to have precise chronologies for the ice and gas phases. The aim of this work has been to improve ice cores chronologies, covering the last 800 000 years, through new measurements of the isotopic composition of the air δ15N, δ18Oatm et δO2/N2) trapped in EPICA Dome C (EDC) ice core and the use of the Datice dating tool.The first important result of this PhD has been the production of the Antarctic Ice Core Chronology (AICC2012), common for EDC, Vostok, EPICA Droning Maud Land (EDML), TALos Dome ICE core (TALDICE) and NorthGRIP ice cores. The bipolar see-saw theory is still valid on the new chronology. The AICC2012 chronology gives an age for Termination II in good agreement with other climate archives. Moreover, the duration of interglacial periods is unchanged compared to EDC3. While building the AICC2012 chronology, we have pointed out several limitations. Since then, we have improved Datice in order to correctly integrate constraints deduced from layer counting and their associated uncertainties. These improvements permit to build coherent chronologies respecting the underlying hypotheses of Datice. Moreover, we propose a new parameterization of the uncertainty associated with the background thinning function based on ice mechanical properties of EDC ice core. Finally, we were able to deduce new age constraints thanks to the new measurements of δO2/N2 and δ18Oatm performed on well-conserved ice from EDC. A multi-proxy comparison of Vostok, EDC and Dome F ice cores over MIS 5 has highlighted a possible influence of local climatic parameters on δO2/N2. The analysis of the delay between δ18Oatm and precession shows some variability over the last 800 ka. We propose that the delay between δ18Oatm and precession is increased during periods associated with Heinrich events. The results obtained during this PhD should be used for the next ice core coherent chronology.

L'objectif de cette thèse est de définir les conditions expérimentales nécessaires à la culture de foraminifères benthiques profonds dans le but d'affiner la calibration de proxies paléocéanographiques. Jusqu'à présent les études expérimentales sur ces organismes sont rares compte-tenu des difficultés rencontrées pour les maintenir actifs. Notre travail s'est concentré sur l'espèce Bulimina marginata (sensu lato) qui présente l'intérêt de bien s'adapter aux conditions en laboratoire. Dans un premier temps, nous avons déterminé les conditions de vie optimale de cette espèce, à savoir les conditions permettant de produire un maximum de juvéniles et d'obtenir leur croissance dans un délai court. Nous avons donc testé, en laboratoire, l'influence de différentes températures (6- 14°C) et de différents types de nourriture (algues vertes ou diatomées, fraîche ou lyophilisée) sur la reproduction (délai avant reproduction, quantité de juvéniles produits, etc.) et la croissance (taux de croissance du test) de B. marginata. Nous avons ensuite mis au point deux protocoles expérimentaux permettant d'obtenir des foraminifères ayant calcifié la totalité de leur coquille dans des conditions physico-chimiques stables et contrôlées (température, salinité, chimie des carbonates). Finalement, nous avons étudié la composition isotopique des tests de foraminifères calcifiés à différentes températures dans ces systèmes stables. L'analyse de tests de différentes tailles a mis en évidence l'effet ontogénétique sur la composition isotopique de l'oxygène et du carbone des foraminifères benthiques profonds. Par la suite, nous avons établi des équations de paléotempérature en fonction des différentes classes de taille étudiées et déterminé les facteurs de correction à appliquer aux valeurs de δ18O des tests de différentes tailles de B. marginata pour obtenir la valeur de la calcite à l'équilibre.