Les dépôts détritiques tertiaires du Bas-Dauphiné, du Vercors et du S de la Chartreuse font l'objet d'une étude sédimentologique. La répartition granulométrique des sables, la nature et la répartition des principaux minéraux lourds soulignent le rôle primordial joué par les apports alpins dans le remplissage du bassin sédimentaire. La comparaison entre ces dépôts et ceux du bassin molassique suisse permet de mettre en évidence l'apparition progressive dans le temps et du Nord vers le Sud des principaux éléments détritiques alpins dans la partie septentrionale du bassin rhodanien

Le Plateau de Chambaran (Bas-Dauphiné) est surtout constitué par des formations détritiques (sables, grès et conglomérats) d'âge helvétien à pliocène supérieur. Leur étude sédimentologique a permis : · de résoudre le problème de la différenciation des divers conglomérats (du Miocène, de l'Infrapliocène, du Pliocène supérieur et de Chambaran), de résoudre le problème de la différenciation des divers sables et grès du Miocène et du Pliocène supérieur, · de proposer une reconstitution paléogéographique du Plateau de Chambaran et de retracer son histoire.

L'analyse dans des dépôts anciens des isotopes cosmogéniques in-situ, déjà largement employés dans les sédiments de rivières actuelles, a le potentiel de fournir des enregistrements haute résolution, sur des échelles de temps de 10 Ma, de taux de dénudations intégrés sur des bassins versant entiers. Nous avons étendu avec succès cette méthode à des sédiments des piedmonts du Tian-Shan (Chine) et de l'Himalaya (collines Siwaliks, Népal). Ces deux zones sont au coeur de débats sur l'évolution des relations climat/érosion/tectonique depuis ~10 Ma. Quatre sections au Tian-Shan, couvrant ~9 Ma, et une large étendue spatiale autour de cette chaîne, ne montrent pas de brusque accélération de l'érosion il y a ~3-5 Ma. Au contraire, nous observons à l'échelle régionale une augmentation progressive (x 4 entre 9 et 4 Ma) puis une stabilisation entre 4 Ma et l'actuel. Ces résultats suggèrent une influence limitée des cycles glaciaires quaternaires sur les taux d'érosion dans cette zone. Un enregistrement dans les sédiments himalayens ne montre également pas d'augmentation significative de l'érosion depuis ~6.5 Ma. Il est en revanche probablement le témoin de réorganisation des systèmes de drainages et d'évolutions tectoniques dans cette région. Avec ces études, nous avons ainsi pu produire pour la première fois des enregistrements haute résolution de taux d'érosion depuis ~10 Ma, grâce aux isotopes cosmogéniques. Cette méthode étant potentiellement applicable dans de nombreux contextes géologiques et climatiques, elle permettra indubitablement des avancées importantes dans la compréhension des processus de surface actuels et passés / In-situ cosmogenic nuclides analysis in ancient sediment could potentially provide high-resolution records of denudation rates, integrated over whole drainage basins, and on several million-year time scales. We successfully extended this method to sediments from the Tianshan (China), and the Himalayas (Nepal) piedmonts. These two areas are at the core of ongoing debates on climate-erosion-tectonics relationships since ~10 Ma. Four sections in the Tianshan, covering ~9 Myr and a broad spatial extent around this range, do not display a brutal increase in denudation at 3-5 Ma. On the other hand, they show at the regional scale a progressive increase (x4 between 4-9 Ma) and a subsequent stabilization since ~4 Ma. These results suggest a limited influence of Quaternary glaciations on erosion in this region. One section in the Himalayan piedmont (Siwaliks hills), neither display any significant increase since ~6.5 Ma that would be link to a major climatic shift. It has nevertheless probably recorded reorganizations of the drainage system and tectonics evolutions in this region. With these studies, we were able to produce the first cosmogenic nuclides-based high resolution records of denudation rates over 10 Myr. This method being potentially applicable in many geological and climatic settings, it will indubitably allow further advances in our understanding of past and present surface processes

Ce mémoire présente l'étude du signal phytolithique de sédiments mio-pliocènes du Tchad(Afrique Centrale) datés entre 7-2 Ma, et contemporains des Homininés anciens Sahelanthropustchadensis et Australopithecus bahrelghazali. Une calibration de la relation plantes-phytolithes-solspour l'Afrique tropicale subsaharienne actuelle a d'abord été réalisée pour apprécier la signatureenvironnementale des phytolithes dans le registre fossile. L'analyse des assemblages phytolithiques de98 espèces de graminées (Poaceae) a permis d'élaborer trois nouveaux indices phytolithiques à partirde 43 types propres aux Poaceae. Testés sur une base de 57 sols/sédiments modernes du Tchad, cesindices permettent de tracer les associations graminéennes aquatiques du Lac Tchad, les associationsmésophytiques des milieux humides soudaniens, et les associations xérophytiques des milieux secssahéliens. L'analyse des assemblages phytolithiques des sols/sédiments actuels considérés dans leurensemble a permis d'évaluer le potentiel de ce proxy à caractériser la physionomie des formationssoudano-sahéliennes modernes. La calibration a été appliquée à l'étude d'un enregistrementsédimentaire discontinu du Lac Tchad (6-2 Ma) (forage de Bol, 13°N/14°E) et à celle de 18 niveauxpaléontologiques du Djourab (7-3.5 Ma) (16°N/17°E). Les résultats indiquent la présence de savanesintermédiaires à fermées et de zones de végétation aquatique dominantes à 7 Ma dans le Djourab, puisde savanes plus ouvertes et sèches à 3.5 Ma. Une phase de bas niveau lacustre est enregistrée entre3.6-2.8 Ma à Bol, et un pic d'aridité à 3.2 Ma. Enfin, les résultats montrent l'existence de graminéesen C4 au Tchad depuis 7 Ma. / This thesis dissertation is dedicated to the study of the phytolith signal of Mio-Pliocenesediments from Chad (Central Africa) dated between 7-2 Ma, and contemporary to the early Homininspecies Sahelanthropus tchadensis and Australopithecus bahrelghazali. A calibration work studyingthe relationship plants-phytoliths-soils in modern sub-Saharan tropical Africa was carried out in orderto assess the environmental significance of the phytolith signal in the fossil record. Phytolithassemblages produced by 98 sub-Saharan grass species (Poaceae) were analyzed and the results led tothe development of three new phytolith indices defined from 43 types specific to Poaceae. Tested on adatabase of 57 modern soil/sediment samples from Chad, these indices allow drawing aquatic grassassociations of Lake Chad, mesophytic grass associations of wetlands from the Sudanian domain, andxerophytic grass associations of drylands from the Sahelian domain. The analysis of modern soilphytolith assemblages (total assemblages) was used to assess the potential of this proxy to characterizethe physiognomy of the Sudano-Sahelian vegetation types. The calibration had been applied to thestudy of a discontinuous sedimentary record from Lake Chad (6-2 Ma) (Bol core, 13°N/14°E) and of18 paleontological levels from the Djourab (7-3.5 Ma) (16°N/17°E). The results indicate thedominance of intermediate to closed savannas and areas of aquatic vegetation at 7 Ma in the Djourab,and more open and dry savannas at 3.5 Ma. A limited lacustrine stage is recorded between 3.6-2.8 Maat Bol, and a shift of aridity at 3.2 Ma. Finally, the results show the existence of C4 grasses in Chadsince 7 Ma.

La sous-famille des Suinae est largement répandue en Afrique au Plio-Pléistocène et a été abondamment utilisée pour corréler biochronologiquement les sites à hominidés en se basant sur l'évolution morphologique rapide des troisièmes molaires dans différentes lignées. À partir d'un échantillon important de suinés africains actuels, les schémas de variation morphologique crânio-mandibulaire et dentaire sont quantifiés par morphométrie géométrique. Ce référentiel actuel sert à estimer la variabilité morphologique dans le registre fossile. La révision de la paléobiodiversité du genre Kolpochoerus (le suiné plio-pléistocène le plus abondant) dans les bassins du Turkana et de l'Awash s'appuie sur l'étude anatomique et morphométrique de matériels publié et inédit découverts dans la basse vallée de l'Omo (formation de Shungura) et dans la vallée moyenne de l'Awash en Éthiopie. Une nouvelle espèce fossile est décrite, les trajectoires évolutives au sein de chaque espèce sont quantifiées, et les interprétations biostratigraphiques sont révisées. Les liens de parenté au sein du genre Kolpochoerus sont décrits grâce à l'analyse cladistique. L'étude de la paléoécologie des suinés africains est basée sur l'anatomie comparée et la biogéochimie des isotopes stables (carbone et oxygène). Les suinés fossiles présentent une gamme de taille importante, ainsi que des régimes alimentaires et des habitats variés. Les nouvelles connaissances acquises sur leur biodiversité, leur phylogénie, et leur écologie permettent de proposer une histoire paléobiogéographique des Suinae en Afrique. / The subfamily Suinae is widespread in Plio-Pleistocene deposits in Africa, and was heavily used as a biochronological tool to correlate hominid-bearing sites based on the rapid morphological evolution of third molars in different lineages. A large sample of extant African suines enables to quantify patterns of variation in cranio-mandibular and dental morphology using geometric morphometrics. This modern referential is used to estimate the morphological variability in the fossil record. Revision of the paleobiodiversity of the genus Kolpochoerus (the most abundant Plio-Pleistocene suine) in Turkana and Awash basins is based on anatomical and morphometric studies of published and unpublished material discovered in the Lower Omo Valley (Shungura Formation) and in the Middle Awash Valley in Ethiopia. A new fossil species is described, evolutionary trajectories within each species are quantified, and biostratigraphic interpretations are revised. Phylogenetic relationships within the genus Kolpochoerus are described by the cladistic analysis. Paleoecological study of African suines is based on comparative anatomy and stable isotopic biogeochemistry (carbon and oxygen). Fossil suines display a wide range of body size, as well as various diets and habitats. The new results produced regarding their biodiversity, phylogeny, and ecology, enable to reconstruct a paleobiogeographic history of Suinae in Africa.

Les aquifères superficiels du Massif armoricain constituent une partie non négligeable des réserves en eau de la Bretagne et comprennent les réseaux de fractures, les altérites et les accumulations sédimentaires tertiaires et quaternaires, avec en particulier les formations sableuses yprésiennes, mio-pliocènes et pléistocènes. La connaissance de la mise en place, de la géométrie et des connexions possibles entre ces divers types d'aquifères est devenue un enjeu capital, compte-tenu des problèmes environnementaux actuels. L'étude des aquifères superficiels du Massif armoricain, en dehors, des réseaux de fractures, apporte des éléments importants qui devront servir de documents de base à la caractérisation des paléogéographies tertiaires et quaternaires et à la recherche en hydrogéologie. La cartographie des altérites dans la région des Landes du Mené montre que les profils d'altération peuvent être préservés sur des superficies plus importantes que ce qui était proposé jusqu'à présent (plusieurs dizaines de km2). Cette cartographie a également permis de mettre en évidence des mouvements relatifs le long de la faille Quessoy/Nort-sur-Erdre. La prolongation de cette cartographie à la région de Ploërmel, au sud des Landes du Mené, met en évidence le décapage progressif des altérites, phénomène interprété comme le résultat des transgressions marines oligocènes et/ou miocènes, ou comme le résultat de déformations encore mal contraintes. Dans ces régions, les altérites, principalement d'origine latéritique, et les silcrètes pédologiques qui les recouvrent localement, caractérisent la surface éocène. Un premier schéma de répartition des altérites a pu être construit à partir de la caractérisation de la surface éocène à l'échelle du Massif armoricain grâce au pointé des silcrètes décrites dans la littérature et de celles provenant de levés de terrain complémentaires. L'étude des formations sableuses a permis de montrer que : - les sables yprésiens, à Noirmoutier, correspondent à la migration de deltas de Gilbert dans un environnement lagunaire. Ces deltas sont surmontés par un corps sableux dont l'origine est encore mal contrainte ; - les sables mio-pliocènes, d'origine fluvio-estuarienne, ont été préservés dans un réseau de paléovallées durant deux cycles de variation du rapport A/S (Accomodation/Flux sédimentaire), suivant une tendance rétrogradante générale ; - les sables pléistocènes, à Pénestin, ont une origine fluvio-estuarienne et pourraient, au moins en partie, correspondre à une paléo-Loire.

L'analyse dans des dépôts anciens des isotopes cosmogéniques in-situ, déjà largement employés dans les sédiments de rivières actuelles, a le potentiel de fournir des enregistrements haute résolution, sur des échelles de temps de 10 Ma, de taux de dénudations intégrés sur des bassins versant entiers. Nous avons étendu avec succès cette méthode à des sédiments des piedmonts du Tian-Shan (Chine) et de l'Himalaya (collines Siwaliks, Népal). Ces deux zones sont au coeur de débats sur l'évolution des relations climat/érosion/tectonique depuis ~10 Ma. Quatre sections au Tian-Shan, couvrant ~9 Ma, et une large étendue spatiale autour de cette chaîne, ne montrent pas de brusque accélération de l'érosion il y a ~3-5 Ma. Au contraire, nous observons à l'échelle régionale une augmentation progressive (× 4 entre 9 et 4 Ma) puis une stabilisation entre 4 Ma et l'actuel. Ces résultats suggèrent une influence limitée des cycles glaciaires quaternaires sur les taux d'érosion dans cette zone. Un enregistrement dans les sédiments himalayens ne montre également pas d'augmentation significative de l'érosion depuis ~6.5 Ma. Il est en revanche probablement le témoin de réorganisation des systèmes de drainages et d'évolutions tectoniques dans cette région. Avec ces études, nous avons ainsi pu produire pour la première fois des enregistrements haute résolution de taux d'érosion depuis ~10 Ma, grâce aux isotopes cosmogéniques. Cette méthode étant potentiellement applicable dans de nombreux contextes géologiques et climatiques, elle permettra indubitablement des avancées importantes dans la compréhension des processus de surface actuels et passés.

La formation géologique Mursi est datée à plus de 4 millions d’années, ce qui correspond à la période de l’émergence présumée des australopithèques, premiers hominines présentant une bipédie incontestable. La collection faunique Mursi (N=201) est comparée à celle du membre A de la Formation Shungura (N=300) sur une base taphonomique. La taphonomie est la science dédiée aux modes de formation des fossiles ainsi qu’aux traces laissées par ceux-ci. L’objectif principal de ce mémoire est de vérifier quelles sont les différences et ressemblances entre ces deux assemblages fossiles et d’en tirer des interprétations paléoenvironnementales. Pour chacun des agents taphonomiques (météorisation, piétinement, etc.), les fossiles sont gradés en fonction de stades prédéfinis tirés des écrits scientifiques. Finalement, malgré quelques différences (action des carnivores, intempérisation) on constate que les assemblages sont assez semblables et que, comme prédit par les reconstructions paléoenvironnementales préexistantes, leur lien à l’eau est assez bien démontré (groupes de Voorhies, abrasion). / The Mursi Formation has an age estimated at more than 4 million years, which corresponds to the emergence of the australopithecines, the first indisputably bipedal hominins. The Mursi faunal collection (N=201) is compared taphonomically to that of the Member A of the Shungura Formation (N=300). Taphonomy is the study of the processes that intervene between the death of an animal and its discovery as a fossil. This thesis aims to describe the main differences and similarities of these two collections and to make paleoenvironmental inferences. For each taphonomical agent (weathering, trampling, etc.), fossils are graded using stages established by other researchers. In spite of a few significant differences (carnivore action, weathering), it seems that the two collections are taphonomically similar and their link with water, as predicted by paleoenvironmental reconstructions, is supported (Voorhies groups, abrasion).

Les plantes et les insectes forment l’un des principaux niveaux trophiques des écosystèmes au cours des 325 derniers millions d’années. Aujourd’hui, l’augmentation rapide et continuelle de la température principalement causée par l’activité humaine depuis les derniers siècles, perturbe la balance des écosystèmes sur Terre. En conséquence, comprendre le rôle des interactions entre les plantes et les insectes, à travers le temps mais aussi les réseaux trophiques, est essentiel. Le registre fossile est une opportunité exceptionnelle d’examiner les réponses aux interactions plante-insecte lors de longues variations climatiques et à travers des traces de réaction de la plante sachant que la Terre a déjà été soumise à de nombreux changements climatiques. Durant les derniers 3 millions d’années, des oscillations entre de longues périodes froides et de courtes périodes chaudes ont eu lieu. Les écosystèmes Européens ont particulièrement été impactés par ces oscillations. Le Langerstätte de Willershausen (Allemagne) a été particulièrement étudié. C’est un gisement contenant plus de 8000 feuilles fossiles. Ces feuilles relatent d’une paléoforêt ayant existé il y a 3- 2,6 Ma dans un climat plus chaud qu’aujourd’hui (ca.+5°C). Dans ces conditions climatiques, de nombreuses espèces d’écosystèmes Méditerranéens étaient présentes, telles que l’Érable de Montpellier ou l’Olivier. En comparaison, d’autres paléoforêts ont été prise en compte : Berga (du même âge et proche de Willershausen) et Bernasso (plus jeune que Willershausen (2,16 — 1,96 Ma) localisée dans le sud de la France près de la Méditerranée. Ces forêts sont comparables notamment du fait des nombreux taxons communs qu’elles partagent. En outre, certaines de ces espèces sont aujourd’hui endémiques de la région du Caucase, telles que le Parrotie de Perse ou encore l’orme du Caucase. Le but de cette étude a été de déterminer en quoi les différences climatiques peuvent être impliquées dans les changements des interactions plante-insecte au sein des paléoforêts Européennes de la fin du Pliocène - début du Pléistocène. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence les impacts de la saisonnalité des températures et précipitations facteurs impactants les interactions plante-insecte des paléoforêts Européennes. Il est apparu que les écosystèmes sujets à d’intenses saisonnalités hydriques ont pu engendrer une plus grande spécialisation des interactions plante-insecte déduite d’un fort taux d’interactions spécialistes observées. En parallèle, les températures les plus froides durant l’année semble être un facteur important dans la faible diversité de dégâts, probablement dû à un faible métabolisme de la majorité des insectes. L’absence de corrélation convergente entre la richesse des plantes et la richesse des interactions pourrait suggérer que l’influence des facteurs climatiques surpasse l’impact potentiel des interactions biotiques locales. Pour l’ensemble de ces paramètres qui ont pu avoir un impact sur les interactions plante-insecte, nos connaissances actuelles sont encore insuffisantes. Il serait intéressant de focaliser davantage d’études sur les forêts modernes avec les méthodes appliquées dans le fossile. C’est dans cette intention qu’une partie de cette étude a étudié une espèce de plante (Parrotia persica) actuellement endémique de la forêt Hyrcanienne (Iran). Cette forêt est supposée être une forêt analogue des paléoforêts Européennes étudiées dans cette thèse. Pour le moment, les observations qui ont été faites en Iran semblent corroborer notre interprétation. Au final, les études sur les interactions plante-insecte des forêts anciennes et actuelles, combinés avec les études de changements climatiques, pourraient nous permettre de mieux caractériser les relations entre les insectes et les plantes au sein d’une forêt. / Insects are the most diverse animals on Earth, and neatly associated with plants they represent two of the major groups of organisms both in species diversity and biomass quantity. The majority of their interactions involves insect feeding and insect parasitism mostly on leaves. Plant and insect compose one of the main trophic levels in ecosystems over the 325 million years. Today, the continuous and fast rising of temperature mostly due to human activities since the last century is disturbing the balance of ecosystems on Earth. Consequently, to understand the role of plant and insect interactions, through time but also trophic networks, becomes crucial. The fossil record is an exceptional opportunity to survey responses of plant-insect interaction to climate variations over long time interval through traces of plants reactions caused by interaction with insects, as Earth has already experienced many climate changes. For the last 3 million years, oscillations between long cold periods and short warm periods have occurred. Europe ecosystems has been particularly impacted. The Lagerstätte of Willershausen (Germany) was specifically study. It is an exceptional fossil outcrop that contains ca. 8000 collected fossil leaves. These leaves testify a paleoforest developed there around 3—2.6 Ma ago in a climate warmer than today (ca. +5°C). Under these conditions, many plant species typical of the Mediterranean ecosystems were settled there, such as Montpellier maple or Olive tree. For comparison, other paleoforests were studied: Berga (similar in age and geographically close to Willershausen) and Bernasso (younger than Willershausen (2.16—1.96 Ma) and located in southern France close to Mediterranean. These forests were compared as many common plant taxa were similar between each other. Furthermore, some species today endemic to the Caucasian region, such as Persian ironwood or Caucasian elm, were also present in these outcrops. The aim of this study is to determine how far the climate differences could be involved in the changes of plant-insect interactions in European paleoforests of the late Pliocene – early Pleistocene. Results highlighted the impacts of both hydric and temperature seasonality, hitherto underestimated in the fossil record, on the patterns of plant-insect interaction in the European paleoforests. It appeared that ecosystems subject to intense hydric seasonality could led to higher specialization of plant-insect interaction inferred by higher rate of observed damages due to ‘specialists insects’. In parallel, the coolest temperature during the year seems to be a major factor in the low diversity of damage in paleoforest, presumably due to lower insect metabolism. Absence of convergent correlations between plant richness and damage richness could suggested that influence of climatic factors override impact of these local biotic factors. In order to understand the whole parameters that could have an impact on plant-insect interactions, our current knowledges are still insufficient. It would be wise to make more investigations on modern forests with the methods as applied in fossil record community structure studies. These investigations could help to understand the factors potentially involved in the establishment of a pattern of plant-insect interactions. It is in this perspective that a part of this study was precisely focused on one plant species (Parrotia persica) currently endemic to the Hyrcanian forest (Iran). This forest is supposed to be an analogue forest of the European paleoforests as those studied in this thesis. For now, observations made in Iran tend to corroborate our interpretation. Finally, the studies on plant-insect interactions in past and extant ecosystems, combined with the study of climatic changes, should permit us to better characterize the relations between plants and insects in forests through time.

Les formations argiIo~marneuses mio~pliocènes qui occupent de vastes étendues dans l'agglomération de Constantine, sont le siège de fréquentes manifestations d'instabilité, bien que la pente naturelle des versants soit faible (10 à 17 %). Dans cet ensemble argile-marneux, hétérogène à l'échelle métrique, la proportion de matériaux perméables est faible, mais certains niveaux de sables et de graviers ont une grande importance, car ils favorisent la mise en charge de l'eau dans le massif. Les informations apportées par les travaux de reconnaissance ainsi que la modélisation mécanique du phénomène sont concordantes et permettent de confirmer le rôle fondamental.