Le Golfe du Lion et le Bassin Provençal sont l'objet de recherche intensive à toute échelle de temps et d'espace. Cependant, les budgets sédimentaires et les mouvements verticaux depuis la formation de la marge étaient restés inconnus ou sources de controverses. Ce travail se propose d'aborder leur quantification à partir de l'interprétation de nombreux profils sismiques, d'après les concepts de stratigraphie sismique et séquentielle [Vail et al., 1977], complétée par des données de forages et de sismique réfraction, et validée par des modélisations stratigraphiques avec Dionisos [Granjeon and Joseph, 1999]. L'établissement d'une continuité stratigraphique entre le domaine de plate-forme et le bassin profond offre une vision complète du remplissage sédimentaire de la marge. Les repères stratigraphiques du Plio-Pléistocène (2.6 Ma, 1.6 Ma, 0.9 Ma et 0.45 Ma) ont en effet été corrélés jusqu'au pied de pente. Les jalons messiniens, établis lors des travaux précédents [Bache, 2008] ont également été étendus et précisés localement. La mise en évidence d'une nouvelle unité, interprétée comme les résidus de l'abrasion lors de la transgression mettant fin à la célèbre crise, permet d'apporter des arguments pour l'établissement d'un nouveau scénario de l'évènement [Bache et al., 2012a](soumis). Des lois de conversion en profondeurs (métriques) des différentes unités chronostratigraphiques ont ensuite été établies en 3D à partir de l'ensemble des données de forage et de réfraction (ESP) et appliquées pour chacune de nos unités. Les profondeurs de l'ensemble des jalons plio-pléistocènes et messiniens ont ainsi pu être cartographiées, ainsi que les épaisseurs de chacune des unités définies depuis le substratum jusqu'à l'actuel (1 au Miocène, 6 au Messinien, 5 au Plio-Pléistocène). Les épaisseurs et volumes sédimentaires déposés ont alors pu être quantifiés sur chaque intervalle stratigraphique. Les séries sédimentaires ont été par la suite décompactées et les volumes "vrais" de dépôts et flux sédimentaires recalculés. Il en résulte une augmentation très forte (X2) des apports détritiques autour de 1 Ma en liaison avec les changements climatiques de la révolution Mi-Pléistocène, et le changement de fréquence et d'amplitude des cycles eustatiques. L'accélération mondiale (par 3) des flux terrigènes il y a 5 Ma, défendue par de nombreux auteurs et corrélée avec un soulèvement des grandes orogènes (ici en liaison avec les Alpes), est également observée dans notre bassin, même si la célèbre crise de salinité messinienne tend à perturber le signal. On suggère qu'elle soit en partie responsable de ce pic détritique à 5 Ma. La chute du niveau marin (estimée à 1500 m par [Clauzon, 1982]) et l'érosion qui lui est associée entraînent en effet un transfert considérable de sédiments d'amont en aval. Les flux détritiques sont ainsi multipliés par 15 pendant le Messinien par rapport au Miocène. Nos modélisations stratigraphiques de la crise messinienne ont par ailleurs permis de démontrer la validité de l'hypothèse de [Bache, 2008], [Bache et al., 2012b] quant à l'ampleur des dépôts détritiques issus de l'érosion et du démantellement de la marge. La géométrie des dépôts nous a également fourni de précieux indicateurs des mouvements verticaux ayant affectés les sédiments depuis le rifting. Trois domaines différents de subsidence sont distingués : les domaines de plate-forme, de pente (où la subsidence prend la forme d'un basculement) et le bassin profond (qui s'affaisse de façon purement verticale). Trois lignes charnières ou hinge-line sont ainsi définies : - la première située entre 15 à 20 km en amont du trait de côte actuelle, au début de l'amincissement de la croûte (première remontée du Moho) - la deuxième au niveau de la rupture de pente de l'actuel plateau au-dessus à la transition avec un domaine de croûte continentale plus fortement amincie au sein duquel un sous domaine anomalique à fortes vitesses sismiques est observé, - la troisième à l'aplomb de la transition entre le domaine à croûte continentale fortement amincie et le domaine à croûte atypique. Sur la plate-forme, le basculement plio-pléistocène quantifié par [Rabineau, 2001], [Rabineau et al., soumis), est démontré constant dans le temps et globalement dans l'espace et estimé à 0,16°/Ma et validée par des simulations en 2D. La subsidence post-rift moyenne (depuis 20 Ma) du plateau, quant à elle, apparaît inférieure et variable dans le temps et l'espace. Elle est estimée à 0,11°/Ma sur la plate-forme occidentale, à 0,06°/Ma sur la plate-forme orientale, impliquant une subsidence miocène quasi-nulle sur la plate-forme rhodanienne. La subsidence post-rift moyenne est cependant mesurée sur des réflecteurs qui ont probablement subi des réajustements isostatiques liés à l'événement messinien. Quantifier l'ampleur de ces réajustements isostatiques s'avère donc essentiel pour mieux contraindre la subsidence. L'ordre de grandeur de ces réajustements a été mesuré à 1300 m sur la plate-forme externe occidentale au niveau des canyons de la zone Aude-Hérault, se rapprochant de l'estimation de [Mauffret et al., 2001]. Dans le bassin profond, la subsidence post-rift verticale (depuis 20 Ma) est, elle, estimée à 500 m/Ma. Une simulation préliminaire avec Dionisos, incluant les lignes charnières définies, et considérant un taux de basculement constant de 0,16°/Ma sur le plateau, une subsidence verticale de 500 m/Ma dans le bassin, et un basculement constant sur la pente accommodant les subsidences de part et d'autre, reproduit l'architecture sédimentaire de la marge à partir d'une topographie initiale plane. Elle montre donc que l'hypothèse d'une subsidence post-rift constante du bassin de 500 m/Ma depuis 20 Ma (similaire à celle indiquée par [Séranne, 1999]) est possible, même si un taux de subsidence miocène plus faible n'est pas à exclure. L'enregistrement sédimentaire permet donc de décrypter les lois de subsidence qui semblent corrélées aux diffé- rents grands domaines structuraux sous-jacents : (1) le domaine à croûte continentale, (2) celui à croûte continentale amincie et (3) le domaine à croûte intermédiaire. La position haute de la plate-forme pendant le rifting [Bache, 2008], [Bache et al., 2010], les taux de subsidence particulièrement forts calculés dans cette étude, ainsi que le mouvement subsidant purement vertical dans le bassin ne correspondent pas à l'évolution attendue d'après les modèles conservatifs d'extension des marges. De précédentes études menées sur les marges atlantiques [Moulin et al., 2005], [Aslanian et al., 2009], [Labails et al., 2010] avaient déjà mis l'accent sur ce point. Les résultats de nos travaux confirment donc la nécessité de considérer de nouveaux modèles d'évolution des marges dites passives [Aslanian et al., 2009], [Bache et al., 2010].

L'évolution d'une chaîne de montagne résulte des rétroactions entre le climat et la tectonique via l'érosion. La chaîne Himalayenne, soumise à des processus climatiques et tectoniques très actifs est un chantier d'étude idéal pour comprendre ces interactions. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à l'évolution topographique de la région du Sikkim (Inde) ainsi qu'aux processus de formation et de développement du mégafan Quaternaire de la Tista, dépôt fluviatile situés au pieds de ces reliefs. Nos résultats indiquent qu'à l'échelle géologique, les taux d'exhumation (obtenus par les traces de fission sur apatite) les plus forts sont concentrés dans le Sud-Ouest du Sikkim (1.2 ± 0.6 mm/an) suggérant un contrôle tectonique lié à la formation du duplex du Moyen-Pays (« Rangit Duplex »). Les taux d'érosion à l'échelle millénaire (obtenus par 10Be) les plus forts (≈ 5 mm/an) sont enregistrés au niveau de la « Main Central Thrust Zone », mais les zones sources de ces échantillons semblent affectées par des glissements de terrain menant à une surestimation de ces taux. Des taux d'érosion importants sont également enregistrés au Nord du Sikkim (1 à 2 mm/an) et coïncident avec les fortes valeurs de l'indice ksn, localisées au niveau de l'altitude d'avancée maximale des glaciers durant le Dernier Maximum Glaciaire. Nous en concluons que l'érosion millénaire au Sikkim soit en partie liée à l'héritage géomorphologique glaciaire. Le mégafan de la Tista stocke les produits d'érosion du Sikkim et s'étend sur plus de 16 000 km2 depuis le front de la chaîne, où il est fortement incisé, jusqu'à la confluence de la Tista avec le Brahmapoutre. Nous présentons un scénario de développement du mégafan avec le développement successifs de deux lobes distaux en aval d'un lobe proximal commun, développé au front de la chaine depuis au moins 50 000 ans et incisé par la Tista depuis 4000+600/-400 ans. Le lobe distal occidental a été formé tôt dans l'histoire du mégafan, par des rivières drainant le Sikkim et se jettant dans le Gange, et a été abandonné au début de l'Holocène (10 000 – 11000 ans). Le lobe distal oriental, très peu incisé et plus récent (< 1000 ans), s'est construit quand le réseau de drainage principal du Sikkim a migré vers l'Est grâce à d'importantes avulsions. Les périodes d'aggradation et d'incision des rivières sont compatibles avec un guidage climatique, où les périodes de forte intensité de mousson et de forts flux sédimentaires associés coïncident avec des phases d'aggradation dans l'avant-pays. Les phases initiales et terminales de ces périodes de fortes moussons sont caractérisées par de l'incision dans l'avant pays. En revanche, le rôle de l'activité tectonique sur l'alluvionnement et l'incision du mégafan semble mineur. Les résultats pétrographiques et isotopiques (Sr et Nd) utilisés pour contraindre les sources des sédiments du mégafan indiquent une forte différence avec les sédiments actuellement transportés par la Tista qui pourrait s'expliquer par l'influence de roches sédimentaires téthysiennes crétacés exposées au nord du Sikkim, et actuellement drainées par la Kosi. Cela suggère que cette zone ait été récemment (4000 ans) capturée par la Kosi, provoquant l'incision récente et importante du mégafan, due au rééquilibrage du profil de la Tista. Cette hypothèse préliminaire permettrait d'expliquer également la taille disproportionnée du mégafan comparée à celle de son bassin versant actuel. Par ailleurs, nos résultats montrent que les variations de l'érosion et de l'altération chimique répondent à des variations climatiques globales et régionales. Les périodes de fortes intensités de précipitations de mousson se traduisent au Sikkim par une plus forte pénétration des précipitations dans la haute chaîne et une plus forte altération chimique des silicates. Depuis le dernier maximum glaciaire, la région du Sikkim est caractérisée par une augmentation de l'érosion et de l'altération chimique. / Understanding the relative strengths of tectonic and climatic forcing, as well as the interactions between these controls, at different spatial and temporal scales is important to understand the evolution of orogenic topography. The Himalayas, subjected to both tectonic and climatic phenomena very active, is one of the most popular sites for the study of these interactions. The focus of this project is to understand (1) the evolution of orogenic topography of Sikkim (India), (2)the processus of formation and development of th quaternary Tista megafan. Our results show that long-term exhumation rates obtained by thermochronology (apatite fission tracks) do not correlate with any geomorphic or climatic parameters. We suggest a tectonic control where high rates in southwest Sikkim (1.2±0.6 mm/yr) may be linked to the building of the lesser Himalaya Rangit Duplex. The highest erosion rates recorded at millennial timescales (10Be ∼5 mm/yr) occur in catchments spanning the Main Central Thrust Zone but appear to be strongly influenced by recent landsliding. High erosion rates (1-2 mm/yr) also occur in north Sikkim and may be linked to a strong glacial inheritance on the landscape, as attested by high channel-steepness values close to the maximum extent of glaciers during the Last Glacial Maximum. In contrast, variations in precipitation rate do not seem to strongly influence either short-term erosion or long-term exhumation rates in Sikkim. The Tista megafan spreads over more than 16 000 km2 form the mountain front, where it is strongly incised, to the confluence of the Tista River with the Brahmaputra River, and stores sediments produced in the Sikkim Himalaya. We propose a scenario for the formation and abandonment of the Tista megafan based on new Infra-Red Stimulated Luminescence (IRSL) and 10Be cosmogenic age constraints. We suggest that two distal lobes developed successively downstream from a common proximal lobe. Deposition took place since ~50 ka assuming a constant sedimentation rate of 0.88±0.10 mm.yr-1 and incision began at 〖4.0〗_(-0.4)^(+0.6) ka at an average rate of 〖10.5〗_(-1.8)^(+0.6) mm yr-1. The western distal lobe of the megafan was deposited early in the history of the megafan, possibly when the Sikkim Himalaya catchments were drained by rivers that where tributaries of the Ganga River, and was abandoned in the early Holocene (10-11 ka). The eastern poorly incised and recent (<1ka) may have been built when the main Tista drainage system had shifted eastward through possible nodal avulsions. Tectonic processes seem to play a minor role in guiding the Tista River course and driving incision of the megafan deposits. Abandonment and incision of megafan surfaces and hinterland terraces appears associated to both the onset and the ending of phases of strong monsoon precipitation, during which the balance between water and sediment discharge changes rapidly. Petrographic ans isotopic (Nd and Sr) used to constrain sources of the megafan deposits display a significant difference with sediments actually transported by the Tista River, which could be explained by the influenced of tethyan sedimentary rocks exposed North to Sikkim, and actually drained by the Kosi River. This suggests that this area has been recently (4000 years) captured by the Kosi River, inducing a recent and important incision of the megafan in its proximal part due to the balancing of the river profile. This preliminary hypothesis could also explain the higher size of the megafan comparing to the one of its catchment. Otherwise, our results show that the variations of erosion and chemical alteration respond to global and regional climatic variations. Periods of strong summer monsoon and heavy rainfall are traduced in Sikkim by the more penetration of precipitation into the relief and a strong chemical weathering. Since the Last Glacial maximum, the Sikkim Himalaya is characterised by an augmentation of erosion and chemical weathering.

La croissance des reliefs et les flux sédimentaires associés à la dynamique des marges actives en subduction sont des processus encore mal connus. Les archives géologiques sont souvent difficiles d'accès ou bien simplement mal préservées à cause de déformations importantes. Le bassin avant arc d'Hawke Bay de la marge Hikurangi en Nouvelle-Zélande constitue un objet d'étude privilégié. En effet, il est peu déformé, partiellement émergé et actif pendant le Pléistocène, période au cours de laquelle l'âge des séries sédimentaires et certains facteurs comme le climat et l'eustatisme sont bien contraints. Une étude pluridisciplinaire, intégrant l'interprétation de données sismiques marines et terrestres, l'analyse de puits, de carottes et de coupes de terrain et l'observation des bassins versants a permis d'établir l'architecture stratigraphique à très haute résolution sur le dernier 1.1 Ma de ce domaine avant arc. Cette stratigraphie montre une organisation en un empilement complexe de 11 séquences de dépôt d'origine climato-eustatique (20, 40 et 100 ka) préservées dans des sous bassins contrôlés par les structures chevauchantes actives. Ces séquences sont caractérisées par des changements paléogéographiques profonds qui évoluent entre deux états extrêmes à chaque maximum glaciaire et optimum interglaciaire. Ainsi, le domaine avant arc d'Hawke Bay montre une segmentation en sous bassins isolés par des rides tectoniques émergeantes pendant les bas niveaux marins et submergées lors des hauts niveaux marins. Aux échelles de temps supérieures à 100 ka, ces structures actives sont à l'origine, dans chacun des bassins, d'une migration progressive vers l'arc des dépocentres des séquences sous l'influence combinée de la tectonique et la charge sédimentaire. Le calcul des volumes de sédiments préservés dans chacune des séquences de dépôt, depuis les sources les plus en amont jusqu'au pied des systèmes sédimentaires les plus profonds à l'aval, permet d'estimer des flux sédimentaires qui ont transité à travers le domaine avant arc au cours de Pléistocène supérieur. Ces flux varient de ~3 à ~6 Mt.a-1. Les variations de flux à long terme (100 ka à 1 Ma) correspondent à des changements de configuration tectonique (distribution de la déformation sur les structures) du domaine avant arc et traduisent la capacité des bassins à stocker des sédiments. Les variations enregistrées à plus court terme (<100 ka) sont corrélées aux importants changements climatiques Pléistocènes, qui modifient les taux d'érosion dans le bassin versant et par conséquent, le flux sédimentaire. Cette observation montre la forte sensibilité et réactivité du domaine amont aux variations environnementales, également illustrée par le doublement des valeurs de flux sédimentaires depuis l'arrivée des européens sur le territoire néo-zélandais au 18ème siècle et le déboisement intensif qui lui a succédé.

La Manche orientale est une plate-forme continentale mégatidale soumise à l'action de la houle. Au large de Dieppe, les fonds marins sablo-graveleux modelés de dunes et de bancs sableux, et caractérisés par un gradient hydro - morpho - sédimentaire, sont étudiés selon plusieurs échelles spatiales (grain, dune, gradient) et temporelles emboîtées (instantané, cycles semi-diurne, et semi-lunaire, année, plusieurs décennies). Des analyses multi-variées, réalisées sur des paramètres morphologiques, sédimentaires et hydrodynamiques, ont montré que la granulométrie et le disponible sédimentaire sont les facteurs principaux de contrôle de la morphologie et de la dynamique des dunes. Une variabilité inter-dune beaucoup plus marquée que la variabilité intra-dune est mise en évidence à partir des caractéristiques granulométriques et benthiques. Sur une période de 56 ans, des levés bathymétriques répétés montrent un ralentissement des vitesses de migration des dunes lorsque la période d'observation considérée s'allonge, ce qui témoigne d'une oscillation importante et fréquente des déplacements des dunes. Sur les pas de temps supérieurs à un an, le corps dunaire dans son ensemble se déplace et la direction de migration des dunes coïncide avec celle du résiduel de marée. A l'échelle du cycle semi - diurne au cycle semi - lunaire, les déplacements sont souvent cantonnés à la zone de crête. Une réorganisation des stocks sédimentaires se fait à l'échelle du champ de dunes, et non à l'échelle de la dune. Les calculs de flux charriés en granulométrie étendue montrent qu'une houle, même faible, peut inverser le transport sédimentaire résiduel et augmenter les quantités de sédiments transportées (de 10 à 100 fois plus pour une hauteur significative de houle de 1,5 m, et jusqu'à 1000 fois plus pour des houles annuelles). Des mesures de sismique THR permettent de visualiser des discontinuités, pentées de 0,5 à 4 ° (2nd ordre), qui constituent le maître-litage des dunes et dont la périodicité de formation est estimée entre 4 et 18 ans. Ces périodicités sont similaires à celles observées à partir des analyses en ondelettes réalisées sur les chroniques de marée et de houle de la zone d'étude, et sur une chronique d'indice NAO. Les discontinuités de 2nd ordre, préservées dans l'architecture interne dunaire, sont interprétées comme des surfaces érosives dues à une inversion temporaire de migration des dunes, provoquée par des évènements de tempêtes exceptionnelles. Leur mise en place semble oblitérer plusieurs discontinuités de 2nd ordre formées précédemment pendant des épisodes de houles plus faibles. Les fluctuations climatiques à moyen terme qui contrôlent la variabilité des évènements de tempête sont présentées comme étant le facteur principal influençant la dynamique des dunes sur le long terme. Ce champ dunaire exceptionnel de la Manche orientale, permet par cette étude à échelles spatiale et temporelle emboîtées, d'avancer de nouvelles interprétations quant aux modalités de la mobilité des dunes sous-marines. Ces résultats peuvent répondre à des préoccupations appliquées telles que la sécurité maritime, l'enfouissement ou le dégagement d'objets.

Agents érosifs parmi les plus efficaces, les glaciers réagissent dynamiquement aux variations climatiques et entraînent à l’aval des modifications importantes des flux de sédiments. Dans les Alpes, et dans le cadre du réchauffement climatique actuel, se pose la question de l’évolution de la charge sédimentaire provenant de bassins versants partiellement englacés. L’export détritique issu d’un tel environnement résulte de processus d’érosion affectant plusieurs domaines géomorphologiques : les parois supra glaciaires, le substratum couvert de glace et la zone pro glaciaire à l’aval du glacier. Aussi, l’intention de ce travail de recherche doctorale est de caractériser l’origine et le transport des sédiments dans les bassins versants de deux torrents issus du glacier des Bossons (massif du Mont-Blanc, France).Dans ce but, les composantes du flux de sédiment issu des domaines supra glaciaire, sous-glaciaire et proglaciaire sont séparées et quantifiées à partir de méthodes innovantes :i. L’utilisation de la concentration en nucléides cosmogéniques comme marqueur du trans-port à la surface du glacier ;ii. L’analyse combinée de données météorologiques et de mesures hydro-sédimentaire à haute résolution temporelle (2 min) complétées par des modèles linéaires multivariés ;iii. La mise en oeuvre d’une méthode probabiliste adjointe à une application à l’échelle pluri-annuelle de l’estimation des flux sédimentaires par source ;iv. Le traçage radio-fréquence de particules grossières dans la zone pro glaciaire associé à une analyse dans le cadre d’un modèle de transport stochastique.A travers des outils numériques, l’application des méthodologies présentées apporte une estimation des taux d’érosion des domaines supra glaciaire, sous-glaciaire et pro glaciaire, et contraint le transfert des sédiments dans le bassin versant.Ainsi, dans la partie terminale du glacier, 52±14 à 9±4% de la charge supra glaciaire est transférée vers le réseau de drainage sous-glaciaire. Par ailleurs, l’évolution de ce dernier au cours de la saison de fonte entraîne sur une courte période l’export de la production sédimentaire hivernale. De plus, la configuration du drainage sous le glacier et sa dynamique de retrait contrôlent la remobilisation d’un stock sédimentaire sous-glaciaire plus ancien. Ces processus expliquent le contraste entre les taux moyens d’érosion sous-glaciaire des deux torrents instrumentés, respectivement 0.63 ± 0.37 et 0.38 ± 0.22 mm/an . Ces valeurs sont inférieures à la création topographique tectonique, ∼1.5 mm/an , et du même ordre de grandeur que le taux moyen d’érosion des parois surplombants le glacier, évalué à 0.76 ± 0.34 mm/an.A l’aval du glacier, les versants ne sont pas efficacement connectés au torrent proglaciaire et le glacier reste la source principale de l’export sédimentaire. Ainsi, en l’absence d’événements extrêmes, l’apport du domaine pro glaciaire correspond à 13 ± 10% de l’export sédimentaire total du bassin versant. Par ailleurs, la zone proglaciaire agit comme un tampon sédimentaire fonctionnant d’une échelle quotidienne à annuelle pour les silts et les sables, et à une échelle décennale pour les particules plus grossières. Au total, malgré un retrait glaciaire récent et rapide, le bassin versant du glacier des Bossons présente actuellement une dynamique paraglaciaire limitée dont l’intensité correspond à un taux moyen d’érosion proglaciaire de 0.25±0.20 mm/an. Enfin, sur l’ensemble du bassin versant, la dynamique sédimentaire est multi-fréquentielle et amortie par des stockages intermédiaires. / Among the most efficient agents of erosion, glaciers react dynamically to climate change, leading to a significant adjustment of downstream sediment flux. Present-day global warming raises the question regarding the evolution of the sediment load originating from partially glaciated catchment. The detrital export from such environment results from erosion processes operating within distinct geomorphological domains : supraglacial rockwalls, ice-covered substratum and the proglacial area, downstream from the glacier. The general intent of this doctoral research is therefore to characterize the origin and transport of sediments in the watersheds of two streams draining Bossons glacier (Mont-Blanc massif, France).For this purpose, the components of the sediment flux coming from supraglacial, subglacial and proglacial domains are separated and quantified by innovating methods:i. Using the terrestrial cosmogenic nuclides concentrations as evidence of a supraglacialtransport;ii. Combining meteorological data and hydro-sedimentary data acquired at a high timeresolution (2 min) and completed by multi-linear models;iii. Estimating sediment flux by source for 7 years and with a probabilistic method;iv. Associating radio-frequency identification of pebbles in the proglacial area with a stochas-tic transport analysis.Through numerical tools, applying the presented methodologies provides erosion rates of thesupraglacial, subglacial and proglacial domains, and determines the sediment transfer mecha-nisms within the catchment.Thus in the terminal part of the glacier, 52±14 to 9±4% of the supraglacial load is transferred to the subglacial drainage network. Moreover, its evolution throughout the melt season leads to the export of the winter sediment production during a limited period. Furthermore, the drainage configuration beneath the glacier and its retreat control the remobilization of a long-term sediment stock. These processes explain the contrast between the mean subglacial erosion rates of the two monitored streams, 0.63 ± 0.37 et 0.38 ± 0.22 mm/yr, respectively. This values are lower than the tectonic uplift, ∼1.5 mm/an, and of the same order of magnitude than the mean erosion rate of supraglacial rockwalls, evaluated at 0.76 ± 0.34 mm/an.Downstream from the glacier, hillslopes are not efficiently connected to the proglacial stream and the glacier is the main source of the sediment export. Hence, without extreme events, the input from proglacial domain corresponds to 13 ± 10% of the total sediment export from the catchment. Besides, the proglacial area acts as a buffer functioning from the daily to the year scales for fine particles, and at a decennial scale for coarser particles. In total, despite the rapid recent retreat of the glacier, the Bossons catchment exhibits a limited paraglacialdynamic whose intensity corresponds to a mean proglacial erosion rate of 0.25±0.20 mm/an. Finally, at the catchment scale, the sediment dynamic is multi-frequential and buffered by storage and release mechanisms.

La Durance est une large rivière méditerranéenne à charge grossière et à lit divagant. Le fonctionnement hydro-sédimentaire de son bassin versant a été profondément modifié par la mise en place d'aménagements hydro-électriques et par les extractions de graviers, qui ont entraîné une rétraction de sa bande active et une incision marquée de son lit. Ces évolutions morphologiques correspondent à des enjeux majeurs en termes de gestion du territoire en moyenne et basse Durance, du fait de la nécessité du maintien d'une capacité d'écoulement du lit en crue, et de la mobilité latérale du lit, souvent incompatible avec l'occupation de la vallée. Cette thèse, basée sur la collecte de données de terrain, vise à développer un schéma de fonctionnement du transport sédimentaire dans les rivières à charge grossière de grande largeur, en intégrant les différentes échelles spatiales (et donc temporelles). Elle a également pour objectif de donner des clefs de compréhension pour la gestion des flux sédimentaires en Durance. Les mécanismes de la mobilité des particules sédimentaires et des formes fluviales sont étudiés dans une démarche ascendante de reformulation scientifique de questionnements opérationnels. / The Durance River (South-Eastern France) is a large and steep wandering gravel-bed river, deeply impacted by gravel mining and flow diversion in its whole catchment area. The Durance River is characterized by a sediment deficit that led to a reduction of active channel width and river bed degradation. These lateral and vertical dynamics lead to important issues in terms of landscape management, because of (i) maintaining the bed hydraulic capacity to evacuate flood discharges and (ii) planform evolution of the river that conflicts with landscape use. This field-based thesis aims at developing a functioning scheme of bedload transport in large gravel bed rivers at various spatial (and consequently temporal) scales and gives keys to understanding for sediment fluxes management on the Durance River. Particle and bedform mobility mechanisms are studied with a scientific approach closely linked to management issues.

L'étude de la variabilité spatio-temporelle des flux sédimentaires sous l'influence des forçages naturels et des activités de chalutage a été entreprise à l'échelle du plateau continental du Golfe de Gascogne, en associant des données in situ et une modélisation numérique 3D déterministe. Deux campagnes en mer spécifiques ont été menées pour quantifier les impacts physiques induits par un chalut professionnel au niveau de la Grande-Vasière, en termes de remise en suspension (panache turbide), et de perturbation de la structure et de la nature du sédiment superficiel. Ces données ont permis d'estimer à 0.13 kg.m-2 le taux d'érosion moyen. Leur croisement avec des données d'effort de pêche a conduit à une cartographie mensuelle du flux d'érosion par chalutage. D'autre part, un modèle hydro-sédimentaire 3D réaliste a été mis en place et calibré à partir de mesures au point fixe. Une attention particulière a été accordée au paramétrage de l'érosion naturelle sous l'influence combinée des vagues et des courants. Une nouvelle formulation de la loi d'érosion adaptée aux mélanges de sable fin et de vase classiquement rencontrés sur les plateaux continentaux a été proposée et a permis d'optimiser significativement la réponse du modèle en termes de turbidité. Deux simulations de 5 ans ont été réalisées en incluant ou non l'influence du chalutage de fond, dans le but de quantifier et comparer les contributions relatives des forçages naturels et anthropique sur les flux verticaux (érosion) et horizontaux (transport solide) de sédiments. La variabilité temporelle des flux est décrite en une succession de régimes caractéristiques répondant à divers forçages (e.g. marée, vent, vagues, chalutage), et les flux résiduels saisonniers et annuels sont commentés : sans tenir compte des apports fluviaux, le flux de matériel vaseux a été estimé à 1.6 Mt/an sortant par le nord (au droit de La Pointe du Raz) et à 0.62 Mt/an vers le talus continental (au niveau de l'isobathe 180 m). / The spatio-temporal variability of sediment fluxes under the influence of natural forcings and trawling activities was assessed at the scale of the Bay of Biscay shelf, from in situ data and a 3D process-based numerical modelling. Two sea trials were carried out to quantify physical impacts induced by a professional trawling gear over an intensively trawled area of the shelf, the "Grande-Vasière", in terms of resuspension (turbid plume) and alteration of the surficial sediment nature and structure. These data enabled to estimate an average trawling-induced erosion rate of 0.13 kg.m-2. Their combination with fishing effort data led to monthly spatial distributions of trawling-induced erosion fluxes.Besides, a 3D realistic hydro-sedimentary model has been set up and calibrated from measurements acquired at a mooring station. The calibration task mainly consisted in assessing the natural erosion law setting under the influence of waves and currents. A new formulation of the erosion law has been proposed to describe the erosion of any mixture of mud and fine sand (sediment facies classically encountered on continental shelves) and led to a noteworthy improvement of the model response in terms of turbidity. Two 5-year simulations were performed accounting for natural forcings only or both natural and anthropogenic forcings in order to quantify and compare their respective contributions to sediment fluxes (vertical and horizontal sediment dynamics). The temporal variability of sediment fluxes is described in a succession of typical regimes occurring in response to various conditions of forcings (e.g. tide, wind, wave, trawling), and residual fluxes are assessed at seasonal and annual scales: without accounting for riverine sediment inputs, the mud flux is estimated to 1.6 Mt/yr outflowing northward (at the latitude of the Pointe du Raz) and to 0.62 Mt/yr toward the continental slope (through the 180 m isobath).