La ressource en eau constitue l’un des enjeux majeurs des prochaines décennies. Le questionnement sur la pérennité des écoulements en basses eaux sur la zone méditerranéenne et plus particulièrement sur les rivières cévenoles a ainsi été identifié comme un axe de recherche fort à l’échelle internationale et régionale. Ce travail de thèse vise à étudier le rôle des eaux souterraines dans le maintien des basses eaux des rivières cévenoles par une approche géochimique couplée à une analyse géologique et géographique. Elle est organisée autour de trois questions : • Peut-on utiliser les variations saisonnières de la signature géochimique des eaux souterraines comme indicateur de la sévérité des étiages, voire comme un proxy pour le calcul du débit des cours d’eau cévenols ? • L’identification des contributions des différents réservoirs géologiques pour le maintien est-elle possible au travers d’une approche géochimique ? • Peut-on expliquer les différences de débits spécifiques et plus globalement les dynamiques observées au cours de la période de basses eaux dans les bassins versants cévenols par le prisme de la quantification des apports en eau des différents réservoirs géologiques ? La méthodologie développée s'appuie sur un suivi hebdomadaire ou bi-hebdomadaire des paramètres physico-chimiques, des ions majeurs et des isotopes stables de la molécule d’eau durant la période de basses eaux à la fois sur des eaux souterraines et de surface. Les eaux souterraines sont ainsi catégorisées par faciès géologiques dans le but d’identifier l’ensemble des pôles géochimiques présents sur le bassin. Ces pôles géochimiques sont ensuite validés par deux approches complémentaires et indépendantes : une approche de lixiviation d’échantillon de roches représentative des réservoirs et une classification statistique. Une fois les pôles ainsi identifiés et consolidés, un modèle géochimique (G-EMMA) est utilisé pour quantifier la contribution des différents réservoirs présents sur les bassins durant la période de basses eaux. Le suivi des paramètres géochimiques a permis ainsi de caractériser la variabilité saisonnière de la signature des eaux de surface et a permis de mettre en évidence le lien entre le débit des cours d’eau et la conductivité électrique. Cette relation permet de développer une méthode d’approximation du débit par la mesure de cette conductivité. Le calcul des contributions des eaux souterraines en fonction de leur réservoir géologique d’origine et son analyse couplée avec le débit sur un unique bassin permet de mettre en évidence (1) le rôle prépondérant du réservoir des micaschistes noirs, quoique de faible extension spatiale, dans le soutien d’étiage sur le bassin de Sainte-Croix et (2) des différences de pente importantes dans les courbes de récession des contributions des différents réservoirs aux débits des eaux de surface entre le début d’été et l’étiage, entrainant une inversion des réservoirs prépondérants dans la contribution au débit de base à l’approche de l’étiage. L’extension de cette approche aux 8 sous bassins du Gardon d’Anduze et au bassin versant du Galeizon, affluent du Gardon d’Alès, permet d’expliquer les différences significatives de débits spécifiques de basses eaux observés entre ces différents bassins versants, dont les différences importantes de productivité au cours des basses eaux des réservoirs géologiques. Le rôle principal de deux réservoirs (micaschistes noirs et série sédimentaire) dans le soutien d’étiage est observable sur la majorité des bassins et permet de dégager des tendances sur la productivité et la persistance des contributions des réservoirs observés. Les informations apportées par cette approche permettent de mieux comprendre la dynamique des réservoirs et leurs productivités au cours des basses eaux. Ainsi l’analyse des suivis géochimiques des eaux de surface et des eaux souterraines démontre tout son intérêt dans la compréhension et l’anticipation de la criticité des étiage.