Le début de l’Éocène est marqué par une succession de grands réchauffements climatiques qui ont culminé en une période d’optimum climatique (EECO) correspondant à l’époque la plus chaude du Cénozoïque. De par leur courte durée et leur forte intensité, ces événements hyperthermaux sont souvent considérés comme les meilleurs analogues du réchauffement climatique actuel, et sont corrélés avec des phénomènes de diversification des faunes de mammifères importants dans le registre fossile Nord Américain. En Europe, les localités du début de l’Éocène sont moins bien connues et il est difficile de retracer l’impact de ces réchauffements climatiques. Les Lophiodontidae sont une famille de mammifères périssodactyles retrouvée en abondance dans les localités Éocène européennes, en particulier dans le sud de la France, ce qui en fait un modèle de choix pour étudier les impacts des événements hyperthermaux sur l’histoire évolutive des mammifères européens. La première partie de ce travail consiste en une étude exhaustive de la variabilité intraspécifique de cette famille. Plus d’une trentaine de caractères dentaires polymorphes ont été mis en évidence, ainsi que la présence d’un dimorphisme sexuel marqué. Le genre Paralophiodon a été révisé à la lumière de cette forte variabilité et est considéré comme non valide. En tout, plusieurs centaines de spécimens provenant de 22 localités du Sud de l’Europe ont été étudiés et 2 espèces inédites appartenant au genre Eolophiodon ont été identifiées. La révision des lophiodontidés de la région Occitanie, replacée dans un cadre biostratigraphique, a permis de rediscuter de l’âge controversé des grès d’Aigne, et de proposer un âge fini Yprésien-début Lutétien (MP10b-MP11) pour cette formation, comblant ainsi la précédente lacune du registre fossile européen. L’étude des lophiodontidés basaux, couplée aux résultats d’une nouvelle analyse phylogénétique inédite rapproche les lophiodontidés des chalicothères au sein du sous ordre des Ancylopoda, suggérant une origine Asiatique de la famille et une arrivée des lophiodontidés dans le sud de l’Europe peut de temps après le PETM. L’étude du matériel inédit et les analyses phylogénétiques contraintes par les nouvelles données biostratigraphiques permettent de distinguer trois grandes phases dans l’histoire évolutive des lophiodontidés qui semblent être corrélées avec les changements climatiques majeurs de l’Éocène. La radiation basale des lophiodontidés est contemporaine des événement hyperthermiques de l’Yprésien et est marquée par la multiplication des formes de petite taille et est restreinte à la Province Mesogéenne. La deuxième grande radiation des lophiodontidés apparaît concomitante avec l’EECO et voit l’apparition du genre Lophiodon et le remplacement des formes de petite taille sub-cursoriales par des taxons plus massifs et présentant un début de molarisation des prémolaires. Cette radiation marque la fin de l’endémisme des lophidontidés qui se disperse dans toute l’Europe de l’Ouest. Les lophiodontidés radient une dernière fois au Lutétien lors du refroidissement post-EECO, lors de l’ « Intra Eocene Mammal Turnover I ». Cette radiation voit la mise en place de formes géantes (une à deux tonnes), graviporteuses et à la dentition plus molarisée, interprétée comme une réponse à l’ouverture relative des milieux lors du refroidissement post-EECO entraînant des changements dans les régimes alimentaires.