Le climat de l'Amérique du Sud est fortement soumis aux interactions entre l'océan et l'atmosphère, aussi bien du Pacifique que de l'Atlantique. Ce travail entre dans le projet de coopération CLIMPAST (IRD-CNPq) et s'appuie sur une collaboration entre le Brésil (CAPES, UFF), le Pérou (IMARPE) et la France (IRD, CNRS, Université d'Orléans). Cette thèse a pour objectif la reconstruction de l'évolution du climat de l'Amérique du Sud au cours de l'Holocène (12 000 - 800 ans cal BP). Elle concerne l'étude, à haute résolution temporelle, de multiples marqueurs organo-sédimentaires provenant de zones de haute productivité de la plateforme continentale de part et d'autre de l'Amérique du Sud. Deux carottes sédimentaires ont été étudiées, une prélevée dans le système d'upwelling saisonnier de Cabo Frio (Brésil) et l'autre dans le système permanent du courant de Humboldt (Pérou). La matière organique a été étudiée par analyse élémentaire, pyrolyse Rock-Eval, microscopie optique et géochimie moléculaire. Appuyées sur une stratigraphie de très haute résolution (imagerie radioscopique et modèles chronologiques 14C), l'ensemble des résultats a permis de mettre en évidence des changements climatiques, de l'échelle du millénaire à celle de la décennie, liés aux déplacements de la zone de convergence intertropicale et de celle de l'Atlantique Sud. La remontée du niveau de la mer de la dernière déglaciation apparaît concomitante d'une forte humidité sur le continent Sud-Américain. A partir de l'Holocène moyen, l'expression de l'upwelling sur la côte ouest, est maximale alors que sur la côte est, on note des phénomènes érosifs dus aux courants de fond. A l'Holocène supérieur, des signaux de haute fréquence de type El Nino passent successivement au moment de l'Optimum Climatique Médiéval, à des signaux de moindre fréquence du type La Nina.