La rupture du panneau plongeant ou « slab breakoff » est un processus géodynamique proposé pour expliquer les observations géologiques et géophysiques telles que l’exhumation de roches métamorphiques, le magmatisme des zones de subduction ou le soulèvement régional. Ce travail de thèse présente ainsi la caractérisation en quatre dimensions (4D) de la rupture du slab à travers des expérimentations de modélisation analogique. Différentes configurations de plaques subduite et de transition océan-continent (TOC) ont été testées via une centaine d’expériences. Lorsque la TOC est parallèle à la fosse de subduction, la rupture du slab se produit à 250-280 km de profondeur, tandis que dans le cas contraire, cette rupture est réalisée sur une gamme plus large de profondeurs, de 160 à 345 km. La rupture se produit également à des temps différents, en fonction de la géométrie initiale de la zone de subduction ; elle est presque instantanée lorsque la TOC est parallèle à la fosse, et se produit entre 8.6 et 10.6 Ma après le démarrage de la subduction continentale pour les autres géométries. L’impact de la rupture du slab sur la subduction le long de basins océaniques bordés de failles STEP et de TOC a également été étudié. Ainsi, lorsqu’il se produit un découplage de l’interface de subduction (présence de failles STEP), une augmentation significative du retrait de la fosse est visible dans les modèles présentant un couloir océanique important. Les expériences ont permis de déterminer que l’évolution du signal topographique lors de la rupture du slab est dépendante de l’éduction de la lithosphère continentale, de l’ajustement isostatique graduel pendant la rupture du slab ainsi que la remontée du manteau. Lorsqu’il n’y a pas de subduction continentale ou de rupture du slab, aucune variation topographique n’est visible en surface. Enfin, dans le cas d’une subduction le long de bassins océaniques, la vitesse de la fosse devient quasi-nulle lorsque le matériel continental moins dense commence à subducter, mettant en évidence des processus de déformation du manteau. Les résultats obtenus sont mis en perspective et discutés vis-à-vis des cas naturels, et plus particulièrement concernant la géodynamique de la méditerranée occidentale.