Au cours des deux derniers siècles, le Rhône a connu de fortes modifications de son régime hydrologique et de sa dynamique fluviale, aboutissant à une diminution drastique de la diversité structurelle et fonctionnelle des habitats, à la fois sur le fleuve et ses marges. Un programme de restauration ambitieux du fleuve a ainsi été lancé à la fin des années 1990. Cette thèse s'inscrit dans le suivi des travaux de restauration, entrepris entre 1999 et 2006, sur 18 chenaux latéraux. Elle se fonde sur l'analyse croisée de mesures in situ de la granulométrie du substrat, des épaisseurs de lames d'eau et de sédiments fins dans les chenaux latéraux, de données topographiques et hydrologiques ainsi que d’acquisitions photographiques aéroportées. Nous disposons de données avant travaux pour 12 chenaux latéraux et de 3 à 7 campagnes de mesures post-travaux, couvrant de 5 à 15 années. Afin d'évaluer l'ajustement des conditions hydromorphologiques, la diversité fonctionnelle et la pérennité des chenaux latéraux en tant qu'habitats aquatiques, l'étude s'appuie sur des statistiques et de la modélisation à portée prédictive. Nous démontrons que les patrons granulométriques et les vitesses d'accumulation des alluvions fines peuvent être relativement bien estimés à partir de descripteurs de l'hydrodynamisme des écoulements de crue dans les bras dépendant de leur géométrie (fréquence de connexion amont, contrainte de cisaillement et capacité de reflux). Les relations statistiques empiriques établies indiquent qu'il est possible d'estimer, a priori, l’effet de la modification de la géométrie des bras restaurés sur les patrons granulométriques et la quantité de fines qui s’y déposent. La durée de vie potentielle des bras est également estimée à partir des données acquises et discutée en fonction de différents modèles tendanciels. A l’issue de ces analyses, des outils opérationnels sont ainsi proposés, permettant de guider les futures opérations de restauration de ce type sur le Rhône. / Over the past two centuries, the hydrological regime and the fluvial dynamics of the Rhône River have been highly modified, leading to a drastic decrease in the structural and functional habitat diversity of the main river channel and floodplains. An ambitious restoration project was initiated at the end of the 1990's. This thesis deals with the monitoring of 18 floodplain channels, which were restored between 1999 and 2006. We combined analysis based on grain size of deposits, fine sediment thicknesses, water depth, topographical and hydrological data and airborne imagery. We used pre-restoration data for 12 floodplain channels coupled with between three and seven post-restoration surveys for each channel, ranging from 5 to 15 years after restoration. To assess the adjustment of hydromorphological conditions, the physical functional diversity and the persistence of floodplain channels as aquatic habitats, we used statistical analysis and a modeling approach that allowed us to forecast conditions. Results demonstrate that both (i) grain size patterns and (ii) fine sediment accumulation rates can be predicted using simple hydrologic and/or hydraulic descriptors (upstream overflow frequency, shear stress, back-flowing capacity), which reflect the control exerted by the geometry of floodplain channels on their flooding regime (upstream overflow frequency, shear stress and backflow capacity). Such empirical statistical relationships can be used a priori to estimate the potential effects of different floodplain channel geometries on the propensity to accumulate fine sediment and the grain sizes of this sediment. Estimates of potential ranges of floodplain channel life spans are provided and discussed according to multiple trend models. This research has direct application and provides tools to river managers that will help guide this type of floodplain channel restoration design in the future on the Rhône River.

Après des décennies de désintérêt total et de destructions par le drainage et l'extraction de tourbe, les tourbières sont finalement considérées depuis une dizaine d'années comme des écosystèmes d'un intérêt majeur, tant du point de vue de la ressource en eau qu'elles stockent que de la diversité biologique qu'elles abritent et des archives paléoenvironnementales qu'elles conservent. Pourtant, la connaissance du fonctionnement hydrologique de ces zones humides restait lacunaire. Hormis les travaux du XVIIe et XIXe que nous avons redécouvert lors de cette étude, les publications scientifiques françaises sur la question sont rares. Ce travail s'est inscrit dans le cadre des programmes de recherche lancés dans le Massif Central oriental avec le double objectif d'assurer les missions de recherche fondamentale notamment afin de mieux comprendre le fonctionnement hydrologique des tourbières et répondre aux questions des gestionnaires engagés dans la conservation et la restauration de ces zones humides. Ne disposant d'aucune donnée sur la dynamique actuelle des tourbières du Nord-Est du Massif Central, la sélection des tourbières pilotes et de leur bassin versant pour la mise en place du dispositif expérimental occupe une place importante du travail. Malgré les financements et le soutien des collectivités l'acquisition, l'installation, le paramétrage et la maintenance des appareils de mesure, malmenés par les conditions climatiques rudes de la montagne, aura constitué la principale difficulté de cette étude. Nous avons donc abordé, dans ces pages, la problématique du rôle hydrologique des tourbières en deux volets. Nous montrons dans quelle mesure le fonctionnement hydrologique des tourbières sélectionnées est conforme aux modèles dont nous disposons à travers l'importante littérature internationale, principalement anglo-saxone. Ensuite, nous évaluons l'impact de la présence des tourbières à l'échelle des têtes de bassins versants. Les tourbières hautes comme les tourbières basses constituent d'importants stocks d'eau. Les principaux résultats mettent en avant la spécificité des tourbières vis-à-vis de la restitution de l'eau qui arrive à leur surface. Elles influent sur les volumes d'eau évapotranspirés, stockés et écoulés. Leur capacité d'absorption de l'eau dans l'acrotelm, en favorisant la désynchronisation des flux, leur confère un rôle de régulation des écoulements dont l'efficacité varie au cours de l'année hydrologique. Toutefois, au-delà de leur capacité de stockage intrinsèque, qui dépend de la géométrie de la tourbière, c'est-àdire sa forme, sa taille, son épaisseur, les tourbières, même de petite taille, en raison de leur position, peuvent influer considérablement sur la dynamique hydrologique des bassins versants. Les échanges entre ces milieux saturés, dans lesquels la circulation de l'eau est très lente, et les nappes de versant étant faibles, elles peuvent constituer des verrous hydrologiques qui limitent la vitesse de vidange des nappes et permet un soutien des débits des cours d'eau. Les résultats de cette étude nous permettent au final d'affirmer, en terme de gestion de la ressource en eau, la nécessité d'une prise en compte globale des milieux tourbeux à l'échelle des bassins versants.