Ce mémoire pour l'habilitation à diriger des recherches dresse un bilan synthétique d'une partie de mon activité de recherche menée à l'Ecole des Mines de Paris depuis 1995. Il présente les principaux résultats du projet scientifique qui m'anime sur la dynamique des systèmes continentaux et évoque les différentes perspectives scientifiques tant fondamentales qu'appliquées qui y sont associées. Le mémoire comprend trois chapitres qui résument le cadre de la démarche, les principaux résultats et les perspectives de développements futurs. Le premier, bibliographique, présente les caractéristiques des plaines d'inondation en mettant l'accent sur les informations qui sont enregistrées par les paléosols : conditions de la pédogenèse, stabilité du paysage, signatures minéralogiques et géochimiques, place des sols dans l'analyse des séquences de dépôt. Le second illustre les résultats originaux des travaux conduits sur le Crétacé supérieur-Paléocène de Provence en insistant sur la pluridisciplinarité des approches (sédimentologie, minéralogie, paléomagnétisme, isotopes stables, éléments traces). Ces études ont conduit à l'établissement d'une stratigraphie fine corrélée avec l'échelle internationale (GPTS), d'identifier, à partir des signaux des isotopes stables des paléosols, des évènements particuliers tels la limite Crétacé-Tertiaire, l'évènement chaud de la fin du Paléocène. Sur le plan paléoenvironnemental et paléoclimatique, la combinaison de ces méthodes a permis de caractériser des périodes relativement arides se traduisant par des faciès spécifiques, dolocrètes phréatiques, et se corrèlent avec les fluctuations climatiques reconnues en milieu marin. Enfin sur le plan paléoécologique, la combinaison de l'analyse des sols avec celles des oeufs de dinosaures produit une vision originale du mode de vie de ces animaux et de la reconstruction des paléopaysages. Le troisième chapitre présente les perspectives d'études futures qui pourraient être développées à partir de ces résultats. Enfin, sont présentées la bibliographie et la notice de titres et travaux.

La paléohydrologie permet l'estimation des paramètres hydrologiques allant de la géométrie du chenal à celle du bassin versant, en passant par la dynamique des écoulements et le climat. Bien que les systèmes fluviatiles soient connus pour évoluer sous contrôle de paramètres allo- et auto-cycliques, leur influence n'a que peu été prise en compte dans les études antérieures. Nos travaux exposent une méthode originale de restitution paléohydrologique, basée sur la hauteur des barres de méandre (hauteur d'eau) et contrainte par le climat. Des équations originales exprimant les différents paramètres hydrologiques en fonction de la hauteur d'eau sont développées à partir de données hydrologiques actuelles appartenant à deux domaines climatiques différents. Ces lois sont validées à travers une application à deux cas d'étude géologiques bien contraints : les systèmes méandriformes Oligo-Miocène subtropical semi-humide d'avant-pays alpin (SE France) et subtropical à saisons sèches d'avant-pays ibérique (Centre Espagne). Les restitutions paléohydrologiques sont en parfait accord avec les zones source et les vitesses d'écoulement fournies par les données de terrain. Les influences respectives du climat, de la tectonique et du niveau de base sont quantifiées et discutées à travers les résultats paléohydrologiques. Les restitutions paléo-hydro-climatiques montrent la mise en place à l'Aquitanien inférieur d'un gradient climatique entre l'Espagne et la France et l'enregistrement de l'épisode froid du Mi1. L'analyse des changements de tailles des systèmes met en évidence le passage de régime méandriforme à anabranché en réponse à des déformations tectoniques liées à la création des Alpes.