Le Tian Shan est une chaîne intracontinentale d’Asie Centrale, dont la structure lithosphérique résulte de l’accrétion de divers blocs au cours du Paléozoïque. Son histoire tectonique récente est marquée par sa réactivation au Tertiaire, liée à la collision entre l’Inde et l’Asie. L’histoire topographique et tectonique de la chaine entre les deux orogenèses majeures (paléozoïque terminal et cénozoïque) reste peu contrainte. Cette thèse associe deux approches, la sédimentologie et la thermochronologie basse température, dans le but de déterminer de façon qualitative l’évolution de la topographie au cours du Mésozoïque. Le démantèlement des reliefs associés à la chaine tardi-paléozoïque s’achève au Trias supérieur. Il est suivi d’une activité tectonique très faible au Jurassique, majoritairement transtensive et caractérisée par des taux d’exhumation très faibles dans le Tian Shan. Une surface majeure de pénéplanation se développe alors en Asie Centrale. A la limite Jurassique – Crétacé, la mise en place de cônes alluviaux indique une réactivation de la chaîne, qui n’est néanmoins pas suffisante pour être enregistrée par la thermochronologie. Cette période est caractérisée par un régime généralement extensif en Asie Centrale (jusqu’au Bassin Caspien qui s’ouvre à l’est), et précède la phase d’exhumation lente, qui suit au Crétacé inférieur. La chaîne est progressivement réactivée à partir de 100 Ma et pendant le Crétacé supérieur, ce qui pourrait correspondre à un effet retardé de la collision du Bloc de Lhassa (140 - 120 Ma). Vers 65 - 60 Ma, une phase d’exhumation rapide atteste d’une réactivation plus intense et localisée le long des principales failles. Elle est sans doute liée aux collisions de blocs le long de la marge sud-ouest de l’Asie (e.g. Bloc du Kohistan, arc du Dras, Bloc Afghan). Dans la région du Tian Shan, l’activité tectonique semble totalement s’arrêter au Paléocène permettant le développement d’un niveau majeur de calcrêtes, avant la nouvelle réactivation au Néogène. Par conséquent, l’association des données de thermochronologie sur le socle avec la reconstruction des milieux de dépôt dans les différents bassins, montre que la paléo-chaîne du Tian Shan s’aplanit durant le Mésozoïque. Des évènements tectoniques de faible envergure ont lieu en Asie Centrale, induits par les principaux mouvements géodynamiques le long des bordures entourant l’Asie. Pourtant leur enregistrement est incomplet et seule la combinaison des deux approches étudiées permet de reconstituer l’évolution topographique et paléogéographique du Tian Shan.