Les calcaires du Crétacé inférieur de la "Falaise de BLANCHE" affleurent sur une grande partie du territoire libanais. Ils apparaissent dans le paysage sous forme d'escarpements linéaires saillants constituant autant de points d'ancrage remarquables pour tout recalage stratigraphique. Toutefois, jusqu'à très récemment, cette unité était piètrement caractérisée : il lui manquait notamment une définition rigoureuse. Nous introduisons ici l'Étage régional Jezzinien, dont la localité-type est sise à Jezzine. Il s'agit également d'une unité stratigraphique particulière, une « unconformity-bounded unit", une unité qui, par définition, est encadrée par deux discontinuités. Le nouvel étage régional couvre deux séquences. Le canevas lithostratigraphique étant clairement redéfini, nous avons pu étudier les associations micropaléontologiques, constituées essentiellement de foraminifères benthiques et d'algues calcaires, associations dorénavant relativement bien contraintes du point de vue de leur âge. Typiquement sud-téthysiennes, elles facilitent les corrélations holostratigraphiques à haute résolution avec la région du Golfe persique, sur le côté oriental de la Plaque arabique. L'intervalle Jezzinien correspond ainsi à la partie supérieure de l'Étage Régional Kharaïbien (aussi connu comme unité réservoir "Thamama II" dans l'industrie pétrolière). À son tour, le Jezzinien est indirectement corrélé avec les unités stratigraphiques urgoniennes nord-téthysiennes où il correspond à un intervalle relativement court comprenant la limite des étages standards (internationaux) Barrémien et Bédoulien. Les associations macropaléontologiques reconnues dans le Jezzinien (échinides) et au-dessus de cette unité (ammonites) viennent à l'appui de notre datation micropaléontologique ou tout au moins ne la contredisent pas. / The "Falaise de Blanche" is a prominent cliff consisting mostly of Lower Cretaceous limestones that extends as linear outcrops over most of the Lebanese territory and provides geologists a remarkable reference for stratigraphic studies. However, until now, this unit was lacking a clear definition. We introduce herein the Jezzinian Regional Stage, the type-locality of which is at Jezzine. It is an unconformity-bounded unit and, per definition, it is framed by two discontinuities. The new regional stage implicitly spans two sequences. The lithostratigraphic framework having been properly redefined, we were able to investigate time-constrained micropaleontological assemblages consisting mostly of benthic foraminifers and calcareous algae. Typically Southern Tethysian, these assemblages contribute to high-resolution, holostratigraphic correlations with the Persian Gulf area on the eastern part of the Arabian Plate. The Jezzinian interval correlates with the upper part of the Kharaibian Regional Stage (also known as the "Thamama II" reservoir unit in the oil industry). The Jezzinian is also indirectly correlated with the Northern Tethysian Urgonian stratigraphic units where it corresponds to a rather short interval encompassing the standard Barremian - Bedoulian stage boundary.Locally the upper discontinuity is associated with a significant intra-Bedoulian hiatus. The macrofossil assemblages found in the Jezzinian (echinids) and above it (ammonites) support, or at least do not contradict, our micropaleontological dating.

Les zones à oxygène minimum (OMZs) sont des régions océaniques pratiquement dépourvues d'oxygène. Au cours des derniers milliers d'années, des changements climatiques globaux ont influencé l'intensité et l'extension spatiale de ces zones. Cette thèse propose de reconstruire les concentrations en oxygène dissous des eaux de fond au large de la marge Nord Est du Pacifique pour le Quaternaire supérieur à travers trois méthodes indépendantes, ayant pour dénominateur commun l'enregistrement fossile des foraminifères benthiques. Une première méthode dite micropaléontologique, basée sur l’abondance relative de trois assemblages, est développée dans un premier article. Un second article établit une relation entre l’oxygénation et la porosité de l'espèce Bolivina seminuda, caractérisée par une variation de couverture de pores de la [O$_2$]. Un troisième article est consacré à une méthode morphométrique, basée sur un indice prenant en compte la taille et la circularité des spécimens de chaque échantillon. Chacune de ces méthodes a pu être calibrée grâce aux foraminifères benthiques prélevés dans des sommets de carottes dont la teneur actuelle en oxygène dissous est connue. Ainsi, les estimations quantitatives montrent des valeurs d'oxygène faibles ($\sim$ 0.05 mL.L$^{-1}$) durant les évènements climatiques chauds (évènements de Dansgaard-Oeschger) et plus élevées ($\sim$ 0.5 mL.L$^{-1}$) pendant les évènements froids, pouvant atteindre $\sim$ 1 mL.L$^{-1}$ durant les stades associés aux évènements de Heinrich. Dans un dernier chapitre, ces trois méthodes sont appliquées à l'OMZ de la Mer d'Arabie, et un lien entre oxygénation, mousson indienne, et régime des vents est discuté. / Oxygen minimum zones (OMZs) are areas in the ocean that are almost completely devoid of dissolved oxygen. For several decades, global climate changes are known to be responsible for fluctuations in the intensity and spatial extent of these OMZs. In this thesis, three independent methods were developed for reconstructing the oxygen concentration of OMZ bottom waters during the late Quaternary. All these methods are based on benthic foraminifera preserved in the fossil record. A micropaleontological method is described in a first publication. This approach is based on the relative abundance of three benthic foraminiferal assemblages. A second publication explores the connection between oxygenation and porosity of the benthic foraminiferal species Bolivina seminuda, characterised by a pore surface area that depends on the [O$_2$]. A third article describes a morphometric approach to past oxygen reconstruction based on a semi-automatic method used to calculate an averaged size and roundness index for each sample. Recent benthic foraminifera, recovered from core-top sediments for which the modern bottom water dissolved oxygen content is known, are used to calibrate the three methods. It is found that warm interstadials (corresponding to Dansgaard-Oeschger events) exhibit conditions almost depleted in [O$_2$] ($\sim$ 0.05 mL.L$^{-1}$) while cold stadials show higher values ($\sim$ 0.5 mL.L$^{-1}$) reaching $\sim$ 1 mL.L$^{-1}$ during stadials associated with Heinrich events. In the final chapter, all three methods are successfully applied to the Arabian Sea OMZ, and a link between oxygenation, the indian monsoon, and the local wind regime is discussed.

L’utilisation des coquilles carbonatées de foraminifères planctoniques comme marqueurs paléocéanographiques repose sur l’hypothèse fondamentale que chaque espèce morphologique correspond à une espèce biologique caractéristique d’un habitat spécifique. Cette relation empirique a été récemment remise en cause par des analyses moléculaires qui ont révélé la présence systématique de plusieurs espèces génétiques (espèces cryptiques) au sein des morpho-espèces actuelles. Il a été suggéré que ces espèces cryptiques ou génotypes, présentaient (1) des préférences biogéographiques et écologiques restreintes par rapport à leur morpho-espèce respective et (2) des différences morphologiques. Dans ce travail, nous avons caractérisé la diversité génétique, morphologique et écologique de 4 morpho-espèces clefs de la paléocéanographie, i.e. Orbulina universa, Truncorotalia truncatulinoides, Globoconella inflata et Globigerina bulloides. Cette étude repose sur le développement d’un protocole d’extraction ADN non destructif pour la coquille calcaire, permettant l’analyse conjointe de la variabilité génétique et morphologique d’un même individu. Les variations de forme ou de porosité de chacun des génotypes des morphoespèces ont été quantifiées. Il apparaît que le fort degré de plasticité morphologique largement documenté chez les foraminifères planctonique et jusqu’alors interprété comme écophénotypique, est au moins en partie la conséquence du regroupement de plusieurs génotypes présentant des morphologies et préférences écologique particulières. Sur la base de ces observations, des modèles de reconnaissance morphologique permettant d’identifier les génotypes à partir de la morphologie de la coquille, utilisables à l’échelle populationnelle, ont été développés. Afin de quantifier l’impact de l’intégration de la diversité cryptique dans les reconstitutions paléocéanographiques basées sur les assemblages de foraminifères planctoniques, les fonctions de transfert couramment utilisées ont été re-calibrées en intégrant les distributions restreintes des génotypes d’O. universa, T. truncatulinoides, G. inflata et G. bulloides. Ces re-calibrations conduisent à un degré de précision jusqu’alors jamais atteint dans les reconstructions paléocéanographiques basées sur les assemblages de foraminifères planctoniques. / The usefulness of calcareous shells of planktonic foraminifera as a paleoceanographic proxy relies on the key hypothesis that each morphospecies corresponds to a biological species with a specific habitat. This empirical relationship has been challenged since molecular analyses have revealed a significant level of cryptic genetic diversity among modern morphospecies of planktonic foraminifera. Previous workers have suggested that the cryptic species or genotypes (1) display narrower biogeographic and ecological ranges than their related morphospecies, and (2) exhibit shell morphological differences. In this work, we have characterized the genetic, morphological and ecological diversity among four planktonic foraminiferal morphospecies of significance in paleoceanography, i.e. Orbulina universa, Truncorotalia truncatulinoides, Globoconella inflata and Globigerina bulloides. Our study relies on the development of a new single-cell DNA extraction protocol that retains the shell, allowing direct morpho-genetic comparisons. Shape or porosity variations within each genotype have been quantified. It appears that the high degree of morphological plasticity widely documented in planktonic foraminifera and classically seen as ecophenotypy, is at least partly the spurious consequence of lumping several genotypes that display morphological and environmental preferences. Based on these observations, we developed several population-scale models, which allow recognition of the cryptic species based on their shell morphology. Finally, in order to quantify the impact of integrating cryptic diversity in assemblage-based aleoceanographic reconstructions, we have re-calibrated transfer functions based on the ecological ranges of the genotypes of O. universa, T. truncatulinoides, G. inflata and G. bulloides in the southern oceans. Such recalibrations led to a great, previously never reached improvement in the accuracy of the assemblage-based paleoceanographic reconstructions.

Les derniers 22 kans sont marqués par des évènements climatiques rapides, non synchrones entre l‘hémisphère Sud et le Nord. Un mécanisme de bascule des températures polaires, amplifié par la capacité de l‘océan profond à stocker et à restituer une partie du CO₂ atmosphérique en fonction de l‘intensité de la circulation océanique et des upwellings le long de la divergence Australe, a été proposé pour expliquer ces évènements. L‘objectif principal de cette thèse a été de définir quel est le rôle de l‘Océan Austral durant ces variations climatiques rapides à l‘aide de 3 carottes sédimentaires marines, prélevées le long de la marge chilienne, sous l‘influence des fronts océaniques et des vents d‘Ouest. La reconstitution des températures océaniques de surface (SST) ont permis de retracer l‘évolution du gradient latitudinal de SST au cours des derniers 22 kans mettant en évidence des migrations vers le sud du front Subtropical, notamment durant la déglaciation,marqués par des changements faunistiques en foraminifères planctoniques et benthiques suggérant unapport accru de nutriments en surface, et accompagnés par un enrichissement en [O₂] dans l‘eau de fond. Ces évènements sont peut-être liés à un renforcement des upwellings au niveau de la divergence australe induisant un renforcement de la ventilation des eaux intermédiaires antarctiques. Ces variations hydrologiques se produisent durant la hausse de CO₂ atmosphérique enregistrée dans les carottes de glace antarctiques pendant la déglaciation, indiquant un lien intime entre les upwellings, l‘intensité de la ventilation des eaux intermédiaires et le transfert de CO₂ depuis l‘océan profond vers l‘atmosphère. / The last 22 kyr are marked by abrupt climatic events, non-synchronous between the southern and northern hemispheres. A see-saw mechanism of the polar temperatures, amplified by the deep oceanability to store and release a portion of atmospheric CO₂, depending on the intensity of the thermohaline circulation and the large upwellings along the southern divergence, has been proposed to explain these observations. The main aim of this thesis was to assess the role of the southern ocean during these millennial events, by studying 3 marine cores, retrieved along the Chilean margin, under the influence of oceanic fronts and the westerly winds. The reconstruction of the sea surface temperatures (SST) allowed tracing the evolution of the SST latitudinal gradient during the last 22 kyr, highlighting southward migrations of the Subtropical Front, especially during the deglaciation, marked by benthic and planktonic foraminifera faunal changes which can be interpreted as surface nutrients inputs increase, accompanied by an enrichment of the bottom water [O₂] in the bottom water. These events could be related to stronger upwellings at the southern divergence leading to an increase of the Antarctic intermediate waters ventilation. These changes occur during atmospheric CO₂ increases recorded in Antarctic ice cores, marking the deglaciation, and suggesting an intimate link between upwellings, the intensity of the intermediate waters ventilation, and deep ocean-atmosphere CO₂ transfers.

L'objectif principal de cette thèse était de reconstituer l'évolution de la circulation intermédiaire depuis la dernière période glaciaire à partir de carottes de sédiments marins prélevées dans le golfe du Bengale GB, la Mer d’Arabie MA et l’océan Indien équatorial oriental OIEO. La stratégie scientifique mise en œuvre inclut l’étude des assemblages et de la géochimie des foraminifères benthiques, afin de reconstruire les changements de source et de ventilation des masses d’eau. Les résultats obtenus dans le GB ont permis de restituer les changements hydrologiques à profondeur intermédiaire à haute résolution temporelle au cours des derniers 40 ka. Les enregistrements témoignent de changements dans la source des masses d’eau, entre l’Océan austral avec les eaux antarctiques intermédiaires AAIW et les eaux Nord Atlantique NADW, à l’échelle glaciaire-interglaciaire mais aussi lors des événements millénaires. Ce travail a aussi permis de fournir les premiers enregistrements à haute résolution temporelle des rapports élémentaires des foraminifères benthiques (Mg/Ca, Sr/Ca, U/Ca et Li/Ca) dans le GB et en MA. Ces résultats permettent notamment de mieux contraindre la pénétration des AAIW vers le nord depuis la dernière période glaciaire. La reconstruction de la concentration en ion carbonate permet également de discuter des relations entre les variations de la circulation intermédiaire et les changements profonds du cycle du Carbone à l’échelle globale, notamment via les échanges se produisant dans l’Océan Austral. Nous avons également fourni dans ce travail les premiers enregistrements de Cd/Ca et de Ba/Ca continus et à haute résolution dans le nord de l’océan Indien, pour reconstituer les modifications passées de la teneur en éléments nutritifs. Les enregistrements géochimiques dans l’OIEO témoignent de profonds changements des propriétés des masses d'eau intermédiaires, associées aux changements de circulation. / The main objective of this study was to reconstruct the evolution of the intermediate water circulation since the last glacial period by the investigation of marine cores collected from the Bay of Bengal (BoB), Arabian Sea (AS) and Eastern Equatorial Indian Ocean (EEIO). The scientific strategy involves benthic foraminiferal assemblages and geochemical proxies to better constrain past changes in the source and ventilation of water masses. Records from the BoB allowed reconstructing hydrological changes at intermediate depth over the last 40 cal kyr. The records highlight changes in the source of water masses, with a balance between the contribution of southern Antarctic Intermediate Water (AAIW) versus North Atlantic Deep Water (NADW) at glacial-interglacial timescale as well as during millennial events. This work also provided the first high-resolution benthic foraminifera elemental ratio records (Mg/Ca, Sr/Ca, U/Ca and Li/Ca) from the BoB and the AS. These records especially help to better constrain the northward penetration of AAIW over the last glacial period. The reconstruction of the carbonate ion concentration allowed to discuss the relationships between the intermediate water circulation and deep changes in the global Carbon cycle, with a special interest for the Southern Ocean. This work also provides the first continuous and high-resolution benthic Cd/Ca and Ba/Ca records in the northern Indian Ocean, could reconstruct past changes in the nutrient content. Geochemical records from the EEIO exhibit strong changes in the chemical properties of the intermediate water masses, related to global circulation changes in the area.

L'étude des dépôts de l'Urgonien du Bassin d'Organyà a permis de caractériser les différentes séquences de dépôt superposées, limitées dans quelques cas par des surfaces émersives et érosives. L'étude sédimentologique et faciologique de détail a conduit à l'élaboration d'un modèle d'agencement de micro faciès et a permis également de mieux comprendre l'évolution verticale des milieux de dépôt du bassin étudié. L'inventaire micropaléontologique de la faune et de la flore présentes dans cet intervalle a été entrepris. Les données micropaléontologiques et sédimentologiques ont permis de caractériser précisément 6 séquences de dépôt. La comparaison de la répartition de la faune et la flore pyrénéennes avec celle des chaînes subalpines permet d'attribuer la première séquence à un âge Valanginien (séquence OR-0); les séquences OR-l, OR-2 et OR-3 caractérisent le Barrémien supérieur et les deux dernières séquences, OR-4 et OR-5, sont datées de l'Aptien inférieur. Quatre épisodes paléoenvironnementaux ont été identifiés dans cet intervalle stratigraphique : -le premier se compose d'un niveau calcaréo-marneux avec des influences terrigènes (séquence OR-0); -le second est formé par de niveaux carbonatés d'environnement de bordure de plate-forme (OR-l) et de lagon interne (faciès à rudistes et à orbitolinidés) (OR-2) ; -le troisième épisode se compose de grands dépôts de calcaires d'eau douce/eau saumâtre (calcaires à charophytes), très bien représentés dans les séquences OR-3 et OR-4; -le quatrième épisode marque l'interruption brutale de la sédimentation carbonatée et la fin des dépôts urgoniens dans ce bassin; cet épisode est caractérisé par un important dépôt de calcaires à foraminifères planctoniques très riches en matière organique qui apparaissaient déjà dans la séquence OR-4 et deviennent dominants dans la dernière séquence, OR-5. Une étude quantitative détaillée de la microfaune nous a permis de mettre en évidence des cortèges sédimentaires dans les séquences de dépôt ce qui n'était pas possible avec une étude normale des faciès. Deux périodes anoxiques ont été mises clairement en évidence à la fin des dépôts urgoniens et corrélées avec un des événements anoxiques mondiaux (OAE 1a).

La datation absolue des archives climatiques est essentielle pour comprendre les mécanismes du climat. Cette étude a porté sur la fraction fine (<63 μm) riche en aragonite (adaptée à la datation U/Th) et sur les tests de foraminifères planctoniques (>150 μm) d'une carotte de sédiments marins de la Mer des Caraïbes couvrant le dernier million d'années, en utilisant une approche minéralogique et des traceurs géochimiques. Les objectifs sont : 1) évaluer le<br />synchronisme entre le δ18O et les âges absolus de deux fractions de tailles différentes et 2) reconstruire les paléoenvironnements de la zone. La minéralogie de la fraction fine est contrôlée par les changements du niveau marin à l'échelle glaciaire-interglaciaire. Les décalages temporels entre le δ18O et le 14C des deux fractions durant la Terminaison I sont en partie expliqués par un modèle de bioturbation. Les essais de datation U/Th sur la fraction fine des Terminaisons II et V ont montré une contamination par du Th non-radiogénique, nécessitant des développements analytiques. Les reconstitutions des variations de δ18O de l'eau de mer suggèrent une diminution de la salinité de surface à la fin de la Transition Mid-Pléistocène, associée à la position de l'ITCZ au niveau de la Mer des Caraïbes.

Cette thèse est une contribution à la compréhension de la structuration des marges de la ride de Nouvelle-Calédonie ainsi que des processus tectoniques et eustatiques ayant contrôlé la structuration et l'édification du récif barrière de la Grande Terre de Nouvelle-Calédonie. Ce travail s'est appuyé d'une part sur une analyse morpho-structurale de la couverture bathymétrique complète des marges de la ride de Nouvelle-Calédonie (données multifaisceaux SIMRAD EM12 et EM1002) et d'autre part sur une analyse texturale couplée à une détermination des assemblages d'organismes contenus dans les échantillons prélevés par dragages sur des terrasses marines présentes à l'extérieur de la barrière récifale néo-calédonienne.<br /><br />L'analyse morpho-structurale a révélé une morphologie générale sigmoïdale de la ride de Nouvelle-Calédonie, une diminution du gradient de pente du talus du Nord vers le Sud aussi bien le long des marges Est et Ouest et la présence d'arrachements vraisemblablement liés aux phases épirogéniques de la Grande Terre et aux variations du niveau de la mer au Quaternaire. Il a également été mis en évidence, pour la première fois, des structures majeures N110°E, transverses aux marges, venant se surimposer à l'orientation principale et originelle N135/140°E de la ride. D'autres structures transverses ont également été reconnues ; elles s'orientent Nord-Sud, N70°E et plus faiblement Est-Ouest. Les accidents N110°E et Nord-Sud participent pleinement à la segmentation de la barrière récifale et affectent également les terrasses marines quaternaires, notamment autour du Banc de Coëtlogon, au Sud-Est de la Grande Terre, leur conférant ainsi un caractère néotectonique.<br />Deux phases extensives sont proposées pour expliquer la structuration post-obduction des marges de la ride de Nouvelle-Calédonie. La première, probablement d'âge fini Oligocène à Miocène supérieur, est caractérisée par une extension perpendiculaire à l'axe de la ride, accommodée tout d'abord par des failles N135/140°E parallèles à la Grande Terre puis par des accidents Nord-Sud et N110°E alors néoformés. La seconde phase, probablement d'âge plio-quaternaire, est associée à la subduction active du Vanuatu qui débute au Miocène supérieur. Cette structuration, liée à une extension NNW/SSE oblique à la ride, reprend les accidents N110°E et Nord-Sud, à composante respective sénestre et dextre, et initie, principalement dans le Sud de la Grande Terre, le développement de failles normales N70°E, parallèles au vecteur de convergence actuel.<br />L'analyse des pentes sommitales des marges a révélé la présence de cinq groupes de terrasses marines. Celles-ci apparaissent mieux développées à proximité des grandes passes ainsi que sur les avancées récifales. Ces terrasses ont été interprétées comme étant la signature morphologique, le long des pentes externes de la barrière récifale néo-calédonienne, du toit d'unités récifales développées au cours des derniers hauts niveaux marins, au moins dès le MIS 15 (610 ka). La terrasse la plus étendue et la plus présente sur l'ensemble des marges, située entre -70 et -85 m, est rattachée au haut niveau marin du MIS 11 (408 ka). La distribution verticale, le long des marges, de la profondeur de cette terrasse a été utilisée comme traceur de mouvements verticaux. Ainsi, il est montré que le récif barrière de Nouvelle-Calédonie est segmenté en blocs basculés à mouvements verticaux indépendants. Les taux de subsidence moyenne calculés depuis 408 ka s'échelonnent entre 0,13 et 0,20 mm/an pour l'ensemble des marges de la ride de Nouvelle-Calédonie. Les séismes de magnitude supérieure ou égale à 4, enregistrés par le réseau mondial entre 1966 et 2002, seraient vraisemblablement liés au fonctionnement des failles majeures orientées N110°E ainsi que des accidents Nord–Sud et N70°E transverses à la ride de Nouvelle-Calédonie qui viennent d'être mis en évidence dans ce travail.<br /><br />Cette étude a également permis de compléter nos connaissances sur les processus d'édification du récif barrière de Nouvelle-Calédonie qui étaient uniquement basées, jusqu'à présent, sur l'analyse de quelques forages. Les pentes externes du récif barrière, ceinturant la Grande Terre, sont recouvertes par d'épais encroûtements modernes d'algues rouges, de foraminifères et plus rarement de bryozoaires et de matériels issus de chutes gravitaires. Une zonation bathymétrique de ces croûtes, de nature variable en fonction de la profondeur et en fonction de l'irradiance, a pu être établie. De la surface à -90 m ce sont des encroûtements à algues rouges qui prédominent car la luminosité est suffisante à leur développement. Celles-ci présentent une répartition verticale bien définie qui nous a permis de décrire trois groupes d'associations algaires retrouvés respectivement entre 0 et -6 m, 0 à -30 m et entre -15 et -90 m. En dessous de -90 m environ, on observe un remplacement progressif des encroûtements algaires par des encroûtements de foraminifères. Ces encroûtements, observés jusqu'à environ -160 m, dont à la fois l'abondance relative et l'épaisseur croîent avec la profondeur, sont alors systématiquement associés à des Mélobésoïdés, Sporolithon sp. et/ou Peyssonnelia sp. (association algaire profonde) qui ne prédominent plus en raison d'une irradiance trop faible. Le pourcentage relatif d'encroûtements algaires et de foraminifères constitue un outil de paléo-bathymétrie très fiable comme observé dans cette étude.

Tandis que la variabilité climatique à long terme du Quaternaire terminal (oscillations glaciaire/interglaciaire) est relativement bien appréhendée aujourd’hui, l'origine et la modalité des variations climatiques haute-fréquence séculaires à millénaires, depuis la très haute fréquence des cycles de Dansgaard-Oeschger (D/O) jusqu'à la plus grande périodicité des événements d'Heinrich, restent toujours matière à débat. Parmi les éléments encore équivoques se trouvent notamment les modalités de transferts de chaleur méridiens et latitudinaux. A ce titre, la connexion hydrologique entre l’Atlantique et la Méditerranée apparaît comme un exemple d’étude particulièrement approprié vu qu’elle illustre le couplage de phénomènes jouant selon un double gradient Est-Ouest et Nord-Sud, reliant ainsi processus subtropicaux et nord atlantiques. Nous avons ainsi ciblé nos analyses sur des séquences prélevées autour du détroit de Gibraltar, avec pour objectif d’étendre les connaissances spatiales et temporelles de la variabilité climatique haute fréquence des derniers 50 000 ans dans le secteur de l’Atlantique Est subtropical et de la Méditerranée occidentale. La méthodologie de cette thèse est ainsi basée sur une comparaison multi-proxies qui inclut des analyses micropaléontologiques (dinokystes et foraminifères planctoniques) et géochimiques (isotopes stables et alkénones). Nous avons ainsi pu tester la cohérence des changements hydrologiques de surface inter- et intra-bassins et tenter de caractériser la migration des fronts hydrologiques associés. Grâce aux sites des marges marocaine et portugaise, notamment, nous avons pu vérifier l’impact des cycles de D/O sur la variabilité de l’intensité des cellules d’upwelling côtières dans ce secteur et sur la dynamique de la veine d’eau méditerranéenne profonde (MOW), couplant signaux des masses d’eau superficielles (température, salinité et productivité) aux paléo-intensités de la MOW. / While the long-term climatic variability of the Quaternary is relatively well understood today, the causes and processes at the origin of the rapid and brutal climatic variability that characterized the last glacial period (Dansgaard-Oeschger cycles), including meridional and latitudinal heat transfer mechanisms, are still subject to debate. As such, studying the hydrological connection between the Atlantic and the Mediterranean Sea appears particularly appropriate since it illustrates the coupling acting on a double East-West and North-South gradient. It furthermore links subtropical processes and North Atlantic ones. We focused our analysis on sedimentary sequences retrieved around the Strait of Gibraltar, in order to extend the spatial and temporal knowledges about the impact of the high frequency climatic variability of the last 50 000 years in the sector of the eastern subtropical Atlantic and of the western Mediterranean Sea. The methodology of this thesis is based on a multi-proxy compilation coupling micropaleontological (dinocysts and planktonic foraminifera) and geochemical (stable isotopes and alkenones) approaches. We have tested the consistency of the sea-surface paleohydrological changes at inter-and intra-basins scales and tried to characterize the associated migration of the hydrological fronts. Sites of the Portuguese and Moroccan margins, in particular, allowed us to document the impact of the D/O cycles on the intensity of coastal upwelling cells as well as on the dynamics of the MOW, by coupling sea surface signals (temperature, salinity and productivity) to paleointensity of the MOW.

Quantifier les variations de température océanique du passé est nécessaire pour comprendre les mécanismes qui régissent l’évolution climatique. Les méthodes de paléo-thermométrie classiques peuvent souffrir de limitation inhérente à l’écologie des organismes et/ou à cause de l’influence d'effets physico-chimiques (salinité, acidité de l’eau de mer…). Ce travail se focalise sur la technique de paléothermométrie Δ47, qui repose sur la mesure du « clumping isotopique » dans les carbonates. Il vise d’abord à établir une calibration appliquée aux foraminifères et ensuite à mettre en œuvre cette calibration pour l’étude des variations climatiques au cours de la transition du Pléistocène moyen (MPT). Notre calibration Δ47-température des foraminifères planctoniques et benthiques, prélevés dans des sédiments modernes, couvre une gamme de température de -2 à 25°C. Les valeurs de Δ47 sur 9 espèces de foraminifères présentent une excellente corrélation avec la température de calcification des organismes, estimée à partir des mesures isotopiques de l’oxygène. Les résultats obtenus confirment l’absence d’effets liés à l’écologie des foraminifères (effets vitaux et de taille des organismes) et démontrent que la salinité n’affecte pas les mesures de Δ47. Cette étude constitue une avancée méthodologique importante pour les futures études paléocéanographiques sur les foraminifères. La MPT correspond à une transition climatique marquée par un changement de fréquence des cycles glaciaires-interglaciaires (de 41 000 à 100 000 ans). La compréhension de cette période est un enjeu scientifique majeur pour appréhender la mise en place du climat actuel. Notre calibration Δ47-température a permis de quantifier les variations de températures au cours de la MPT en mer méditerranée (Section de Montalbano Jonico, sud de l’Italie) et particulièrement des stades isotopiques marins 31 et 19, considérés comme des analogues à l’Holocène. Les résultats indiquent que (i) les températures (Δ47) obtenues sont en adéquation avec les températures obtenues par d’autres paléothermomètres, (2) les températures permettent de retracer les changements de régime océanographique et hydrologique, et (3) la mesure du Δ47 est complément prometteur pour les études multi-méthodes en paléocéanographie. / The quantification of past oceanic temperature changes is a critical requirement for understanding the mechanisms which regulate climate variations. Classical methods of paleothermometry could suffer from well-known limitations related to ecology and/or to physico-chemical biases (sea water salinity, acidity…). This work focuses on clumped-isotope carbonate thermometry (Δ47). It aims to establish a calibration of Δ47 foraminifera and use it to study past climatic variations through the Mid-Pleistocene Transition (MPT). Our Δ47 calibration in planktonic and benthic foraminifera collected from modern marine sediment covers a temperature range of -2 to 25 °C. The clumped-isotope compositions of 9 species of foraminifera show a robust correlation with the calcification temperature, estimated from the measurements of oxygen-18. These results confirm the absence of bias linked to foraminifer ecology (species-specific and foraminifer size effects) and provide evidence that salinity does not affect the Δ47 thermometer. This study constitutes significant methodological progress for future paleoceanographic applications in foraminifera.The MPT is a climatic transition characterized by a shift in the frequencies of glacial-interglacial cycles (from 41 000 to 100 000 years). Understanding the MPT is a major scientific objective, which underlies our effort to study the establishment of our present climate. Our Δ47 calibration was used to quantify temperature changes through the MPT in the Mediterranea Sea (Montalbano Jonico section, south of Italy), and in particular the marine isotopic stages 31 and 19, which may be described as Holocene analogues. We find that (1) Δ47 temperatures are in good agreement with temperatures reconstructed from other paleothermometers, (2) these results allow reconstructing changes in past oceanographic and hydrologic regime, and (3) Δ47 measurement are a promising component of multi-proxy paleoceanographic studies.