Au cours du Paléozoïque inférieur, un changement climatique majeur a permis le développement d’une calotte glaciaire sur paléocontinent Gondwana. Cette calotte a plusieurs fois recouvert la plateforme nord-gondwanienne au cours des différents épisodes d’avancée et de recul des fronts glaciaires. Cette dynamique a permis le développement d’un modèle glaciaire, qui inclut des surfaces d’érosion majeures d’extension régionale et des vallées glaciaires. Parmi ces vallées, les vallées tunnel font référence aux vallées glaciaires mises en évidence en Europe, et qui sont associées aux grandes glaciations quaternaires. Par définition, ces vallées regroupent des dépressions linéaires de plusieurs kilomètres de large et de plusieurs dizaines de kilomètres de long. Elles sont en générale profondes de quelques centaines de mètres et leur fond présentent des zones de surcreusement. Des vallées tunnel ordoviciennes sont localisées en Afrique du Nord et au Moyen-Orient. Les sédiments glaciaires ordoviciens représentent un important objectif pour l’exploration des hydrocarbures et les vallées tunnel, qui constituent des hétérogénéités lithologiques dans l’enregistrement sédimentaire, sont d’excellentes roches-réservoirs. En Europe, les anciennes vallées tunnel quaternaires constituent des aquifères dont la mise en évidence et la préservation constituent un véritable enjeu. Un intérêt majeur réside donc dans une meilleure connaissance de l’architecture du remplissage de ces vallées, mais également une compréhension des paramètres qui contrôlent leur distribution et des mécanismes qui participent à leur formation sous les calottes de glace. Le travail de recherche présenté dans ce mémoire est principalement basé sur une étude de terrain, dont les résultats recouvrent trois grands axes : (1) l’environnement sous-glaciaire, (2) la dynamique de remplissage des vallées tunnel et (3) les facteurs contrôlant leur distribution. / The icehouse period during the lower Palaeozoic led to the development of large continental ice-sheet over the Gondwana. This ice-sheet fluctuated in size and repeatedly recovered the north-Gondwana platform. The resulting glacial record includes major erosional surfaces of regional extent, with subglacial landforms and morphologies, as well as glacial valleys and specific glaciogenic sedimentary record. Among these valleys, tunnel valleys refer to Quaternary analogues, associated with the development of ice-sheets over Europe and North-America. Tunnel valley defines elongated, linear to slightly sinuous depressions, measuring few kilometers in width and several kilometres in length. They start and terminate abruptly, are generally a few hundred of meters deep, and display frequent overdeepening along the floor. Ordovician tunnel valleys are described from North Africa to the Middle East. Ordovician glacial deposits are considered as a major target for hydrocarbon exploration in these regions, with tunnel valleys forming lithological heterogeneities with excellent reservoir properties. In Europe, Quaternary tunnel valleys are targeted for groundwater resources as they form reliable aquifers. A major interest therefore exists for these valleys, as well as a need for better understanding of the nature and the stratigraphy of the infill, their origin and the parameters controlling their distribution. The recherché project presented in this thesis is based on an extensive fieldwork that focused on three main issues, regarding tunnel valleys: (1) the subglacial environment, (2) the sedimentary processes and depositional environments associated with their infill and (3) the parameters controlling their distribution

Au cours du Paléozoïque inférieur, un changement climatique majeur a permis le développement d'une calotte glaciaire sur paléocontinent Gondwana. Cette calotte a plusieurs fois recouvert la plateforme nord-gondwanienne au cours des différents épisodes d'avancée et de recul des fronts glaciaires. Cette dynamique a permis le développement d'un modèle glaciaire, qui inclut des surfaces d'érosion majeures d'extension régionale et des vallées glaciaires. Parmi ces vallées, les vallées tunnel font référence aux vallées glaciaires mises en évidence en Europe, et qui sont associées aux grandes glaciations quaternaires. Par définition, ces vallées regroupent des dépressions linéaires de plusieurs kilomètres de large et de plusieurs dizaines de kilomètres de long. Elles sont en générale profondes de quelques centaines de mètres et leur fond présentent des zones de surcreusement. Des vallées tunnel ordoviciennes sont localisées en Afrique du Nord et au Moyen-Orient. Les sédiments glaciaires ordoviciens représentent un important objectif pour l'exploration des hydrocarbures et les vallées tunnel, qui constituent des hétérogénéités lithologiques dans l'enregistrement sédimentaire, sont d'excellentes roches-réservoirs. En Europe, les anciennes vallées tunnel quaternaires constituent des aquifères dont la mise en évidence et la préservation constituent un véritable enjeu. Un intérêt majeur réside donc dans une meilleure connaissance de l'architecture du remplissage de ces vallées, mais également une compréhension des paramètres qui contrôlent leur distribution et des mécanismes qui participent à leur formation sous les calottes de glace. Le travail de recherche présenté dans ce mémoire est principalement basé sur une étude de terrain, dont les résultats recouvrent trois grands axes : (1) l'environnement sous-glaciaire, (2) la dynamique de remplissage des vallées tunnel et (3) les facteurs contrôlant leur distribution.