Les fermentations alcoolique (FA) et malolactique (FML) sont deux étapes importantes de la vinification en rouge dans l’établissement de l’arôme fruité des vins. Afin d’étudier l’importance relative des microorganismes fermentaires, nous étudions l’influence de six couples levures/bactéries lactiques (BL) - trois souches de levures, deux de BL - sur la modulation des notes fruitées de différents vins rouges de Bordeaux. Une première approche analytique montre l’influence prédominante de la souche de levures sur la concentration de plus de 70 marqueurs potentiels de la note fruitée. L’étude particulière des esters montre que l’effet levures observé dès la fin de la FA persiste au cours du temps malgré la FML et les modifications engendrées par le vieillissement du vin. L’étude sensorielle conforte l’influence majeure des levures sur la modulation de l’arôme fruité des vins rouges à différents temps d’élevage. Néanmoins, les résultats obtenus suggèrent l’implication d’autres composés aromatiques dans la modulation de la note fruitée des vins, non quantifiés dans la première partie de cette étude. Un travail de fractionnement d’extraits de vin par HPLC permet par la suite l’identification d’une fraction d’intérêt impliquée dans des variations aromatiques liées à la souche de levures. L’analyse de cette fraction par chromatographie en phase gazeuse n’a pas permis d’identifier le ou les composés impliqués. Nous avons néanmoins mis en évidence une thiophénone qui pourrait agir en tant que masque de l’arôme fruité, ainsi qu’un ester hydroxylé qui pourrait s’avérer être un marqueur intéressant de l’activité bactérienne et dont l’effet exhausteur de notes fruitées est également envisagé comme perspectives. / Alcoholic (AF) and malolactic (MLF) fermentations are important steps in red winemaking for the revelation of wine fruity aroma. To investigate the relative importance of fermentative microorganisms, we studied the influence of six yeasts/lactic acid bacteria (LAB) combination - three yeast strains, two LAB - on Bordeaux red wines fruity notes modulation. A first analytical approach showed the predominant influence of yeast strain on the concentration of more than 70 potential fruity note markers. Special study of esters showed a yeast strain effect since the end of FA that persists over time, despite MLF and changes caused by wine aging. Sensory studies also highlighted the major influence of yeasts on red wines fruity aroma modulations at different aging steps. Nevertheless, results suggested the role of other aromatic compounds in fruity note modulation, not quantified in the first part of this study. The study of fractions made by HPLC with wine organic extracts enables the identification of an interested fraction involved in aromatic variations related to the yeast strain. Analysis of this fraction by gas chromatography has not allowed identifying compounds involved in these organoleptic variations. However, we highlighted a thiophenone that could act as a mask of fruity aroma and a hydroxylated ester that could be an interesting marker of bacterial activity. Its role as enhancer of fruity esters aroma is also considered.

La plupart des composés volatils connus et impliqués dans les mécanismes de l’expression fruitée des vins rouges sont présents à des teneurs inférieures ou proches de leurs seuils de perception individuels. Compte tenu de phénomènes d’interactions perceptives entre eux, il est très complexe de déterminer leur impact réel sur l’arôme du vin. Au vu des difficultés rencontrées pour reconstituer fidèlement l’arôme des vins à partir uniquement de composés purs, nous avons développé une méthodologie permettant d’aborder cette reconstitution aromatique à partir de fractions issues du vin lui-même, afin de pouvoir évaluer l’importance relative de ces différentes fractions aromatiques vis-à-vis de l’arôme global du vin. Grâce à l’analyse sensorielle, et en s’attachant à quelques descripteurs particuliers, nous avons pu mettre en évidence, quelques interactions perceptives particulières comme des effets de contributions marquées ou de masquage. La caractérisation des composés présents dans les fractions concernées et à l’origine de ces effets notables a été mise en œuvre. Nos résultats soulignent le rôle indirect du 2-hydroxy-4-méthylpentanoate d’éthyle, un ester éthylique élué dans la fraction à l’origine d’une contribution marquée aux notes de fruits noirs frais qui, en provoquant la diminution du "seuil de perception" du pool fruité des vins rouges et l’augmentation de l’intensité de leurs notes de fruits noirs et de fruits frais, agit comme un exhausteur naturel de ces notes fruitées. Nous sommes aussi parvenus à mettre en évidence, le rôle direct du diacétyle, mais aussi le rôle indirect de l’acétoïne, de l’acide acétique et de la γ-butyrolactone, malgré leurs concentrations infraliminaires, sur la diminution de l’intensité globale et l’intensité du caractère de fruits frais. Ces résultats soulignent leur fort caractère, seuls ou en mélanges, de "réducteurs" de l’intensité de ces notes, et ce, même à des concentrations infraliminaires. Enfin, le comportement particulier, au sein d’un mélange fruité, du 3-hydroxybutanoate d’éthyle, de l’acétate de 2-méthylpropyle, du propanoate d’éthyle et de l’acétate de butyle, présents à des concentrations infraliminaires a été mis en évidence. La présence en mélange des deux premiers provoque la baisse notable du "seuil de perception" du pool fruité et celle des trois derniers augmente l’intensité des notes de fruits frais et fruits noirs traduisant l’effet exhausteur d’arômes dû à ces composés, effet comparable de celui du 2-hydroxy-4-méthylpentanoate d’éthyle qui présente quelques analogies structurales avec ces composés. / Most of volatiles involved in red wines’ fruity expression are present at levels below or close to their individual perception thresholds. Given the existence of perceptive interactions between them, it is very difficult to determine their real impact on wine aroma. Rather than assessing the olfactive behavior of mixtures prepared from pure products, the main goal of this work was to highlight and study the impact of perceptive interactions on wine fruity aroma expression using various aromatic reconstitutions prepared from wine fractions. Sensory profile analyses identified significant differences among aromatic reconstitutions for the intensity of some descriptors, as particular "additive" or "masking" effects. The composition of the involved fractions was then studied by instrumental methods. The final target was to investigate the impact of fraction components on fruity aroma by preparing aromatic reconstitutions and using sensory reconstitution tests, to assess the role of these compounds on the perceptive interactions previously observed. Further analysis revealed that ethyl 2-hydroxy-4-methylpentanoate, eluted in fraction which had an "additive" effect on the black-berry and fresh fruity aroma, does not play a direct role as a key compound in red wine aroma. In contrast, our findings highlighted its indirect contribution to wine aroma, showing that this ester contributed to a synergistic effect, enhancing the perception of fruity character. Finally, it was clearly demonstrated that this compound acts as a natural enhancer for black-berry and fresh fruit notes in red wine. It was also established that diacetyl, acetoin, acetic acid and γ-butyrolactone together played the same hypo-additive role as fractions of which they were eluted, presenting a "masking" effect on fresh fruity aroma. The impact of the last three compounds was demonstrated conclusively, even at subthreshold concentrations. These findings highlighted the existence of new remarkable perceptual interactions impacting overall and fresh-fruit aroma perception. The particular behavior, in a fruity mixture, of ethyl-propanoate, ethyl-3-hydroxybutanoate, butyl acetate and 2-methylpropyl acetate, present at subthreshold concentrations, was demonstrated. The presence of ethyl-3-hydroxybutanoate and 2-methylpropyl acetate in mixture led to a significant decrease of the olfactory threshold of fruity pool confirming their synergistic effect in the overall increase intensity. These compounds with close chemical structures, participate, both quantitatively and qualitatively, in the modulation of red wines’ fruity aromas acting as natural enhancers of black-berry and fresh-fruit aromas.

Un grand vin de garde se distingue par sa capacité à se bonifier avec le temps, exprimant alors une complexité aromatique particulièrement attendue par les dégustateurs. L’apparition du bouquet de vieillissement, signature de la qualité organoleptique des grands vins vieillis en bouteille, est un des phénomènes les plus impressionnants de l’œnologie mais également l’un des plus mal connus. En effet, ses déterminants sensoriels et moléculaires ont jusqu’à présent été peu étudiés. Grâce à une approche holistique séquencée en trois étapes, nous avons pu décrypter sensoriellement le concept du bouquet de vieillissement des vins rouges de Bordeaux. Une définition sensorielle partagée par des professionnels du vin a pu émerger, s’articulant autour de huit notes aromatiques principales : « sous-bois », « truffe », « fruits frais rouges et noirs », « épicé », « réglisse », « menthe », « grillé » et « empyreumatique ». D’autre part, nous avons pu souligner l’importance de l’expertise dans la définition d’un tel concept olfactif, nécessitant à la fois des connaissances œnologiques, des compétences sensorielles et des ressources lexicales. Par une étude moléculaire ciblée sur certaines classes de molécules aromatiques se formant et/ou conservées au cours du vieillissement en bouteille, nous avons pu identifier que plusieurs composés soufrés volatils tels le sulfure de diméthyle, le 2-furaneméthanethiol et le 3-sulfanylhexanol contribuaient activement à la typicité du bouquet de vieillissement. Présents à des teneurs significativement plus élevées dans les vins rouges exprimant un bouquet de vieillissement, nous avons montré que ces composés volatils participaient plus particulièrement aux notes aromatiques caractéristiques de sous-bois, truffe et empyreumatique. La mise en œuvre de fractionnements d’extraits de vins et de reconstitutions aromatiques, puis l’application de la GC-O et de la GC-MS sur les fractions d’intérêt ont permis par la suite d’identifier la D,L-pipéritone, un monoterpène associé pour la première fois aux nuances de menthe typiques du bouquet de vieillissement des vins rouges de Bordeaux. Enfin, nous avons montré que certains paramètres du terroir pouvaient influencer l’expression aromatique du bouquet de vieillissement. La mesure du rapport isotopique (δC13) de l’éthanol a permis de retracer l’état hydrique des vignes ayant produit les vins étudiés et a montré qu’une contrainte hydrique modérée ou forte de la vigne était favorable à cette typicité. De plus, la différence sensorielle de la note menthe observée entre les vins rouges de Bordeaux semble trouver son origine dans la nature du cépage, avec des teneurs en D,L-pipéritone significativement plus importantes dans les vins pour lesquels le Cabernet Sauvignon est le cépage prédominant. / A wine with ageing potential is noticeable by its ability to improve over time, expressing the aromatic complexity particularly expected by wine tasters. The development of wine ageing bouquet, the "signature" of the organoleptic quality of fine wines aged in bottle, is one of the most fascinating but least known phenomena in oenology. Indeed, both its sensory and molecular markers are poorly documented.A three-step holistic approach made it possible to decipher the sensory characteristics of the ageing bouquet of red Bordeaux wines. More precisely, a shared sensory definition emerged among wine professionals, structured around eight main aromatic notes: "undergrowth", "truffle", "fresh red- and black berry fruits", "spicy», "liquorice", "mint», "toasted" and "empyreumatic". Furthermore, the importance of expertise based on oenological knowledge, sensory skills, and lexical capabilities in defining olfactory concepts was highlighted. A molecular study, targeting specific classes of aromatic compounds formed and/or preserved during bottle ageing, identified dimethyl sulphide, 2-furanmethanethiol and 3-sulfanylhexanol as key contributors to the typicality of wine ageing bouquet. These volatile compounds were present in the highest concentrations in all wines with an ageing bouquet and participated more specifically in their undergrowth, truffle, and empyreumatic aromas. Subsequently, wine fractionations and aromatic reconstitutions, analyzed by both GC-O and GC-MS, were used to identify D,L-piperitone, a monoterpene which was shown for the first time to be involved in the typical mint nuances in the ageing bouquet of red Bordeaux wines. Finally, influence of some parameters of “terroir” was highlighted. Isotope ratio measurement (δC13) in ethanol of studied wines was used as an indicator of vine water status and revealed that a moderate to severe water deficit was in favor to the genesis of a wine ageing bouquet. Interestingly, the sensory difference in minty character observed in red Bordeaux wines apparently originated from grapes, as D,L-piperitone levels were significantly higher in wines where Cabernet Sauvignon was dominant

L’expression aromatique fruitée des vins rouges a été le sujet de nombreuses études qui démontrent qu’au moins une composante de cette expression est le reflet d’interactions perceptives impliquant des esters. La plupart des travaux concernant les interactions perceptives jusqu’à ce jour se sont avérés descriptifs, très peu ayant cherché à déterminer leurs origines. Dans ce but, un outil analytique a été développé afin d’apprécier les changements de volatilité d’esters représentatifs de l’arôme fruité des vins rouges. Ainsi, les coefficients de partage de 9 esters ont pu être déterminés aussi bien dans une solution hydroalcoolique que dans un vin rouge désaromatisé. L’application de cet outil analytique aux interactions perceptives préalablement mises en évidence a permis d'observer des changements de volatilité des esters lors de leur mise en mélange avec d'autres composés volatils en solution. Ces changements de volatilité, synonymes de potentiels effets pré-sensoriels, vont dans le même sens que ceux observés lors de l’analyse sensorielle. L’utilisation d’un verre de dégustation possédant deux compartiments a permis de mettre en lumière le fait que certaines modifications sensorielles pouvaient être expliquées, pour partie au moins, par des effets pré-sensoriels. L'impact olfactif de 5 alcools supérieurs ainsi que de 15 composés issus du bois de chêne a pu être démontré grâce à de nombreuses reconstitutions aromatiques, et leur rôle de masquage de l’arôme fruité des vins rouges a pu être souligné. Le calcul des coefficients de partage des esters a permis de montrer que des changements de volatilité ont lieu au sein de la solution. Ces modifications peuvent être corrélées aux résultats obtenus lors de l’analyse sensorielle. Ainsi, il est possible d’expliquer, en partie, les effets de masquage de l’arôme fruité observés grâce aux seuils de détection et aux profils sensoriels, du fait de la diminution de la présence d’esters dans l’espace de tête venant stimuler le dégustateur. Globalement, nos travaux ont permis de mettre en évidence que la mise en mélange en solution de composés volatils pouvait se traduire par la modification de la volatilité des constituants du mélange et que certaines de ces interactions pré-sensorielles pouvaient conditionner l'expression aromatique fruitée due aux esters. / A lot of studies highlighted the perceptual role of esters in fruity aromatic expression of red wines, demonstrating that at least partially it was due to perceptive interactions. Indeed, a lot of synergistic and masking effects have been brought to light in the past. However, the origin of these interactions remains unknown, although some authors suggested several levels where they can take place. In this goal, an analytical tool was developed to study the possible occurrence of esters volatility modifications. The application of this tool allowed determining partition coefficients of 9 esters in dilute alcohol solution and in dearomatized red wine. Thanks to perceptive interactions previously demonstrated by various authors, the application of this analytical tool highlighted modifications of esters volatility when compounds were mixed together in the solution. These modifications support the observations made with sensory analysis, indicating the existence of pre-sensorial effects. The use of a new tool consisting in a tasting glass with 2 compartments, reveals that these volatility changes may led to true sensorial modifications. Masking effect of fruity aroma due to 5 higher alcohols but also 15 wood by-products was highlighted using various aromatic reconstitutions. Esters partition coefficients calculation showed volatility modifications from the matrix to the gas phase. These data may be correlated with sensorial analysis results. Thus, it is possible to explain, at least partially, fruity aroma masking effect highlighted through detection threshold and sensory profile thanks to decrease in esters presence in headspace, and so a decline of taster’s olfactory stimulation. To conclude, our work showed that the mixture of volatile compounds in solution may result in modification of molecules volatility, and furthermore highlighted that these pre-sensorial interactions may impact fruity aromatic expression related to esters

Le Dévonien supérieur est une période marquée par des variations climatiques importantes et de nombreuses perturbations environnementales, tant dans le domaine continental (surrection de chaî-nes de montagnes, développement des plantes vasculaires) que dans le domaine marin (fluctuations du niveau marin, crise biologique, stockage de matière organique). La mise en place de façon quasi-globale de niveaux riches en matière organique au Frasnien terminal, les horizons Kellwasser, et leur impact sur le cycle du carbone ont retenu plus particulièrement notre attention au cours de ce travail. L'étude pluridisciplinaire menée sur des séries sédimentaires situées de part et d'autre de la chaîne éovarisque nous permet de reconstituer les variations des environnements marins à la limite Frasnien-Famennien, dans les régions du Massif Schisteux Rhénan, des Montagnes du Harz (Allemagne), de la Meseta occidentale et de l'Anti-Atlas (Maroc). La démarche adoptée repose principalement sur l'analyse géochimique et l'étude du magnétisme des roches. A partir des résultats obtenus, un modèle de formation des horizons Kellwasser au cours du Frasnien terminal est proposé. <br /><br />L'analyse du signal magnétique montre que les apports détritiques ont progressivement dimi-nué au cours du Frasnien. Ces apports sont minimaux lors du dépôt des deux horizons Kellwasser au Frasnien terminal. A l'inverse, le Famennien inférieur enregistre une hausse de ces apports. Ces varia-tions sont associées aux fluctuations globales du niveau marin reconnues au Dévonien supérieur, ainsi qu'à des changements profonds du régime d'érosion sur les continents. Notre étude suggère que l'évolution du détritisme et de la production carbonatée sur les marges continentales ait été contrôlée par des variations climatiques majeures. Selon nous, la limite entre ces deux étages représente une période de transition entre des conditions chaudes et humides de type "greenhouse", typiques du Dé-vonien, et des conditions plus froides et plus sèches, annonçant les climats de type "icehouse" du Car-bonifère.<br />L'analyse géochimique des horizons Kellwasser a mis en évidence la hausse de la productivité primaire et a confirmé l'appauvrissement en oxygène des eaux de fonds dans la plupart des environ-nements marins. Nos travaux montrent que le degré et la durée de l'appauvrissement en oxygène ne semblent pas être identiques pour chacun de ces deux horizons. L'horizon Kellwasser inférieur est caractérisé par la mise en place de conditions dysoxiques dans les environnements peu profonds (pla-tes-formes ou hauts-fonds marins), alors que l'horizon Kellwasser supérieur enregistre la mise en place de conditions anoxiques à euxiniques dans les environnements profonds (bassins) et oxiques à dysoxiques dans les environnements moins profonds. <br /><br />Durant l'épisode de dépôt de l'horizon Kellwasser inférieur, l'appauvrissement en oxygène se-rait le résultat d'une hausse importante de la productivité primaire. Cette hausse de productivité et la consommation d'oxygène auraient été induites par l'eutrophisation des milieux marins peu profonds. La libération accrue de nutriment proviendrait d'une intensification de l'altération chimique, faisant suite au développement des plantes vasculaires et à la mise en place de la chaîne éovarisque à partir du Dévonien supérieur. Ce phénomène d'altération a vraisemblablement été favorisé par un climat parti-culièrement chaud et humide. Durant l'épisode de dépôt de l'horizon Kellwasser supérieur, l'appauvrissement en oxygène résulterait de la stratification des eaux dans les environnements pro-fonds, due à une diminution de la circulation océanique, causée par un confinement plus important des bassins. Cette stratification a été accrue durant la période de haut niveau marin associée à l'horizon Kellwasser supérieur. Les eaux anoxiques ont pu se répandre dans les environnements de plates-formes à la faveur de la montée eustatique. La mise en place de conditions anoxiques, voire locale-ment euxiniques, a favorisé la diffusion des nutriments libérés par la reminéralisation de la matière organique. Ces nutriments ont pu rejoindre épisodiquement les eaux de surface, à la faveur d'interruptions temporaires de la stratification des eaux, et ainsi intensifier la productivité primaire. <br /><br />Il est proposé que cette période de stockage accrue de carbone organique dans les sédiments ait fortement perturbé le cycle du carbone à long terme, conduisant, au final, à une chute notable de la pression de CO2 atmosphérique et au refroidissement du climat à la base du Famennien. Ainsi, ces travaux suggèrent que la formation des horizons Kellwasser résulte de la conjonction de divers phé-nomènes, comprenant la tectonique s.l., l'évolution des végétaux, la physiographie des océans, la pro-ductivité marine, le tout en interactions directes et indirectes avec le climat.

L’objectif de cette thèse est d’utiliser la géochimie des spéléothèmes à travers une étude multi-proxy afin de reconstituer des changements environnementaux et climatiques dans le Sud-Ouest de l’Europe au cours de l’Holocène. Ce travail basé sur trois sites répartis entre l’Espagne et la France couvre les 14 000 dernières années. Cette région du sud-ouest de l’Europe, située à la confluence des hautes et des basses latitudes en fait une région particulièrement sensible à la fois à l’influence climatique de la région Nord-Atlantique mais également des régions Méditerranéenne et subtropicales Africaines et Asiatiques. Ce contexte particulier permet d’étudier idéalement l’impact des différents mécanismes climatiques agissant sur les modifications de son environnement. La répartition des sites d’étude a pour but de comparer les sites sous influence majeure Atlantique (Candamo, Nord Espagne), Méditerranéenne (Salamandre, SE France) ou sous influence mixte (Nerjà, sud Espagne). La compréhension des comportements géochimiques d’éléments clés, a constitué la première partie de cette étude. Après avoir établi un cadre temporel bien contraint (14C, U/Th), la géochimie élémentaire (éléments traces et terres rares) a été couplée à l’étude isotopique (87Sr/86Sr, d18O, d13C). Le rapport 87Sr/86Sr traditionnellement utilisé comme traceur de sources du Sr a été couplé à l’étude des variations élémentaires des éléments alcalins (Li, Rb, Cs) afin de déterminer des changements de sources des éléments (roche-mère ou de sol) dans les spéléothèmes. Le comportement de ces alcalins s’est également révélé lié à des modes de transports différents (particulaire, dissous ou liés à des complexes organiques) et l’utilisation du d13C et des terres rares (fractionnement terres rares légères et terres rares lourdes et anomalie en cerium) a permis de confirmer ou non ces hypothèses. La deuxième partie de ce travail a été d’appliquer ces mécanismes géochimiques à la détermination des processus hydrologiques et environnementaux et de les replacer dans le cadre climatique propre à chaque site d’étude. Ainsi, les éléments alcalins (Li, Rb, Cs) se sont révélés de bons indicateurs de phénomènes d'altération pouvant être liés à des changements climatiques (comme la transition entre le Bölling-Alleröd et le Younger-Dryas dans le site de la Salamandre), et/ou environnementaux (période de déforestation ou de mise en place de végétation à l’Holocène moyen dans le cas du site de Nerjà ou de Candamo). Ces événements pouvant donc se dérouler en contexte très différents (climat sec, déforestation, apports détritiques en climat humide par lessivage), le couplage à d’autres proxis est alors nécessaire pour préciser les conditions d'enrichissement de ces éléments alcalins. / The purpose of this thesis is to use speleothem geochemistry through a multi-proxy study to reconstruct environmental and climatic variations in southwestern Europe during the Holocene. This work, based on three sites distributed between Spain and France, covers the last 14,000 years. Due to its location at the confluence of the high and low latitudes, this region of south-western Europe is especially sensitive to both the influence of the North Atlantic climate but also the Mediterranean and subtropical African and Asian climate. This particular context allows to study ideally the impact of the different climatic mechanisms driving the modifications of its environment. The choice of the study sites’ distribution aims to compare sites with main Atlantic influence (Candamo, N Spain), Mediterranean (Salamandre cave, SE France) and mixt one (Nerjà, S Spain). The understanding of geochemical behavior was the first part of this study. After the establishment of a chronological frame (14C, U/Th), elemental geochemistry (trace elements and rare earth elements) and isotopic (87Sr/86Sr, d18O, d13C) was coupled. The 87Sr/86Sr isotope ratio, traditionally used as a source tracer for Sr, has been coupled to the study of elementary variations of alkali elements (Li, Rb, Cs) in order to determine changes in the contribution of bedrock and soil in speleothems. The behavior of these alkalis has also been shown to be related to different modes of transport (particulate dissolved or bound to organic complexes) and the use of d13C and rare earths (light rare earth and heavy rare earth fractionation and cerium anomaly) made it possible to confirm or not these hypotheses. The second part of this work was to apply these geochemical mechanisms to the determination of the hydrological and environmental processes and to place them in the specific climatic context of each study site. Thus, the alkali elements (Li, Rb, Cs) have proved to be good indicators of weathering phenomena that may be related to climate change (such as the transition between Bölling-Alleröd and Younger-Dryas in the Salamandre site), and/or environmental changes (period of deforestation or establishment of vegetation in the Middle Holocene in the case of the sites of Nerjà or Candamo). These events can thus take place in very different contexts (dry climate, deforestation, detrital inputs during wet climate by leaching) the coupling to other proxis is then necessary to specify the conditions of enrichment of these alkali elements.

Ostie et Portus sont deux villes portuaires emblématiques de la façade littorale de la Rome antique. Construites au contact du Tibre et de la mer Tyrrhénienne, elles se situent dans des milieux géomorphologiquement très instables (mobilité du fleuve et du trait de côte). Nous nous proposons dans cette étude de reconstituer les dynamiques hydrosédimentaires du Tibre deltaïque à l’époque romaine (principalement aux Ier s. av. – Ier s. ap. J.-C.) et d’en identifier les conséquences sur le système Ostie-Portus. Pour mener à bien ce travail, nous nous appuyons sur des données sédimentaires issues de carottages réalisés dans le paléoméandre d’Ostie et les canaux de Portus. Ces résultats sont ensuite confrontés aux données archéologiques et historiques. Le croisement des données sédimentaires, archéologiques et textuelles permet d’envisager une crise hydrosédimentaire d’origine anthropoclimatique dans le bassin versant du Tibre s’étalant de la seconde partie du Ier s. av. J.-C. au début du Ier s. ap. J.-C. A Ostie, cette crise s’exprime par : (1) une accumulation de sédiments à l’embouchure du Tibre qui conduit au comblement du port fluvial d’Ostie ; (2) plusieurs inondations importantes (parfois torrentielles – cf. Rome) ; et (3) peut-être une hausse des niveaux phréatiques. A cela s’ajoute, avant ou pendant cette crise, une forte variabilité latérale de l’embouchure et du paléoméandre d’Ostie, qui a pu affecter le développement d’Ostie. Contraint par une forte pression démographique à Rome et par le contexte socio-économique, Claude fonde Portus au milieu du Ier s. ap. J.-C. Cette ville portuaire maritime est conçue dans l’idée de pallier les insuffisances du port d’Ostie : (1) les capacités d’accueil du port sont considérablement accrues (bassin de 200 ha) ; (2) le site d’implantation est choisi 3 km au nord de l’embouchure du Tibre pour échapper aux contraintes hydrosédimentaires qui se posaient à Ostie. Pour des raisons logistiques (transport des marchandises vers Rome), la planification de Portus est accompagnée d’un système de canaux relié au Tibre. Les ingénieurs romains prennent cependant soin de dissocier le système des canaux de celui des bassins portuaires (gestion de la charge solide) et certains de ces canaux sont envisagés comme évacuateurs de crue (gestion des inondations). Les études sédimentaires menées permettent de décrire les modalités de fonctionnement et de comblement de certains de ces canaux (Canale Traverso, Canale Romano). Ce travail est complété par une réflexion méthodologique sur le diagramme de Passega et une modélisation de l’évolution holocène de la partie nord du delta du Tibre à partir de l’analyse de carottes. / Ostia and Portus are two important harbour cities located on theThyrrenian coast, near the ancient Rome. This location corresponds to a fastly changing landscape (river and coastline mobility). The aim of this study is to reconstruct the Tiber hydrosedimentary dynamics in its delta plain during Ancient times (mainly in the 1st c. BC - 1st c. AD) and to identify their impact on the system Ostia-Portus. To complete this work, we analyse sedimentary cores drilled in the palaeomeander of Ostia and the canals of Portus. These results are compared to the archaeological and historical data. Crossing sedimentary, archaeological and textual data allows to consider hydrosedimentary anthropoclimatic crisis in the Tiber River watershed, during the period between the second part of the Ist century BC and the beginning of the Ist century AD. This crisis is expressed in Ostia, by: (1) a sediment accumulation at the mouth of the Tiber River, leading to the filling of the river mouth harbour of Ostia; (2) several major floods (at Rome - sometimes torrential floods); and (3) perhaps an increase of the groundwater levels. During this hydrosedimentological crisis or before, a strong lateral mobility of the Tiber mouth and the palaeomeander of Ostia probably affect the development of the city. Obliged by a strong demographic pressure in Rome and by the socio-economical context, Claude built Portus in the middle of the 1st century AD. Portus is planned with the idea to overcome the shortcomings of Ostia’s harbour: (1) by an increased harbour basin area (200 ha), and (2) by its establishment, 3 km north of the Tiber mouth, to avoid the main hydrosedimentary constraints. For logistical reasons (goods transport to Rome), Portus includes a fluvial canal system, connected to the Tiber River. However, Roman engineers take care to separate the canal system and the harbour basins (sediment load) and some of these canals are considered floodways (flood management). Sedimentary analysis characterise the canal functioning and filling (Canale Traverso, Canale Romano). This work is complemented by a methodological reflection on the Passega diagram and by a modeling of the Holocene evolution of the Tiber delta’s northern part , based onthe analysis of core samples.

Introduction : la Terre au Trias inférieur et la reconquête après l’extinction fini-PermienneSitué après la limite entre le Paléozoïque et le Mésozoïque, le Trias inférieur est un intervalle court (~4Ma seulement ; Ovtcharova et al., 2006 ; Galfetti et al., 2007a ; Baresel et al., 2017). Lors de la transition entre le Permien et le Trias (PTB), la configuration tectonique de la Terre était différente, et la plupart des masses continentales étaient rassemblées en un seul super continent, la Pangée, lui-même entouré par un unique océan global, la Panthalassa (e.g., Murphy & Nance, 2008 ; Murphy et al., 2009 ; Stampfli et al., 2013).Lors de cette transition et durant le Trias inférieur, un évènement volcanique majeur, la mise en place de la grande province ignée de Sibérie (e.g., Ivanov et al., 2009, 2013), a conduit à l’émission de grande quantité de gaz à effet de serre (e.g., Galfetti et al., 2007b ; Romano et al., 2013). Ceux-ci ont contribué à l’acidification de la colonne d’eau et à l’augmentation des températures consécutivement à l’injection de CO2 dans l’atmosphère (e.g., Galfetti et al., 2007b ; Sun et al., 2012 ; Romano et al., 2013).Les perturbations environnementales qui en découlèrent ont eu des conséquences sur les milieux de dépôts associés à cette période, mais également sur les écosystèmes. Elles sont supposées avoir contribué à la mise en place de conditions délétères pour les organismes et avoir perduré durant tout le Trias inférieur, restreignant ainsi la rediversification biologique d’après-crise (e.g., Pruss & Bottjer, 2004 ; Fraiser & Bottjer, 2007 ; Bottjer et al., 2008 ; Algeo et al., 2011 ; Meyer et al., 2011 ; Bond & Wignall, 2014 ; Song et al., 2014).La limite PT fut le théâtre de la plus importante et la plus destructrice crise biologique du Phanérozoïque, et fut responsable de la disparition de plus de 90% des espèces marines (Raup, 1979), ou encore de la perte d’environ 50% des familles de tétrapodes continentaux (Benton & Newell, 2014), pour ne citer que ces deux exemples. De nombreux groupes ont été oblitérés durant cette extinction, comme par exemple les groupes caractéristiques du Paléozoïque tels que les coraux tabulés ou encore les trilobites (Sepkoski, 2002). Cependant, si la Vie a failli s’éteindre à l’aube du Mésozoïque, celle-ci a tout de même pu se reconstruire, au prix d’une rediversification communément admise comme lente et difficile dans des conditions environnementales délétères (e.g., Twitchett, 1999 ; Fraiser & Bottjer, 2007 ; Meyer et al., 2011 ; Chen & Benton, 2012). De grands paradigmes sont couramment associés à la rediversification du Trias inférieur (illustrés dans la Figure R.1a) :La présence de taxons « désastre », représentant des organismes opportunistes et généralistes qui auraient proliféré à la suite de la libération de niches écologiques laissées vacantes par les métazoaires disparus (e.g. ; Schubert & Bottjer, 1992, 1995 ; Rodland & Bottjer, 2001 ; He et al., 2007) ;Des faciès dit « anachroniques », composés de récifs exclusivement microbiens tels ceux trouvés dans les dépôts Précambriens (e.g., Schubert & Bottjer, 1992 ; Woods et al., 1999 ; Pruss & Bottjer, 2005 ; Pruss et al., 2005 ; Woods, 2009) ;Un effet « Lilliput », soit un nanisme généralisé des faunes présentes (e.g., Urbanek, 1993 ; Hautmann & Nützel, 2005 ; Payne, 2005 ; Twitchett, 2007 ; Fraiser et al., 2011 ; Metcalfe et al., 2011 ; Song et al., 2011) ;Une anoxie/euxinie généralisée dans le domaine marin, y compris littoral (e.g., Isozaki, 1997 ; Meyer et al., 2011 ; Song et al., 2012 ; Grasby et al., 2013).Fig. R.1 : a) Représentation synthétique des principaux paradigmes communément acceptés pour la rediversification biologique au cours du Trias inférieur. b) Représentation synthétique de ces mêmes paradigmes, révisés selon les données récemment recueillies dans le bassin ouest-américain (d’après Brayard, 2015). Inf. : inférieur ; m. : moyen ; s./sup. : supérieur (...). / In the wake of the Mesozoic, the Early Triassic (~251.95 Ma) corresponds to the aftermath of the most severe mass extinction of the Phanerozoic: the end-Permian crisis, when life was nearly obliterated (e.g., 90% of marine species disappeared). Consequences of this mass extinction are thought to have prevailed for several millions of years, implying a delayed recovery lasting the whole Early Triassic, if not more.Several paradigms have been established and associated to a delayed biotic recovery scenario expected to have resulted from harsh and deleterious paleoenvironments. These paradigms include a global anoxia in the marine realm, a “Lilliput” effect, and the presence of “disaster” taxa and “anachronistic” facies. However, recent works have shown a more complex global scheme for the Early Triassic recovery, and that a reevaluation of these paradigms was needed. Especially, new data from the western USA basin were critical in re-addressing these paradigms.The western USA basin is the result of a long tectono-sedimentary history that started 2 Gyr ago by the amalgamation of different lithospheric terranes forming its basement. A succession of orogenies and quiescence phases led to the formation of several successive basins in the studied area, and traces of this important geodynamical activity are still present today. The Sonoma orogeny occurred about 252 Ma in response to the eastward migration of drifting arcs toward the Laurentian craton. As a result, compressive constrains lead to the obduction of the Golconda Allochthon above the west-Pangea margin in present-day Nevada. Emplacement of this topographic load provoked the lithosphere flexuration beneath present-day Utah and Idaho to form the Sonoma Foreland Basin (SFB) studied in this work.The SFB record an excellent fossil and sedimentary record of the Early Triassic. A relatively high and complex biotic diversity has been observed there leading to describe a rapid and explosive recovery for some groups (e.g., ammonoids) in this basin after the end-Permian crisis. The sedimentary record is also well developed and has been studied extensively for a long time. Overall, these studies notably documented a marked difference between the northern and southern sedimentary succession within the basin, whose origin was poorly understood.This work therefore aims to characterize the various depositional settings in the Early Triassic SFB, as well as their paleogeographical distribution. Their controlling factors are also studied based on an original integrated method using sedimentological, paleontological, geochemical, geodynamical, structural and cartographic analyses. Aside the fossil and sedimentary discrepancy between the northern and the southern parts of the SFB, geochemical analyses provide new insights supporting this N/S dichotomy. This study also questions the validity of the geochemical signal as a tool for global correlation, as it appears to mainly reflect local forcing parameters.The geodynamical framework of the SFB was also investigated along with a numerical modelling of the rheological behavior of the basin. This work distinguishes the northern and southern parts of the basin based on markedly distinct tectonic subsidence rates during the Early Triassic: ~500 m/Myr in the northern part vs ~100m/Myr in the southern part. Origin of this remarkable difference is found in inherited properties of the basin basement itself. Indeed, different ages and therefore, rheological behaviors (i.e., rigidity to deformation and flexuration) of the basement lithospheric terranes act as a major controlling factor over the spatial distribution of the subsidence, and therefore of the sedimentary deposition. The lithosphere heritage is thus of paramount importance in the formation, development and spatio-temporal evolution of the SFB.This work leads to a new paleogeographical representation of the Sonoma Foreland Basin and its multi-parameter controlling factors (...).