Le Paléogène du Bassin de Paris est un cas extrêmement intéressant de système « Source-to-Sink » : les bassins versants amonts sont des plateaux étagés de faible altitude soumis à une intense altération chimique, évoluant à un système en dépôt faiblement subsident (200m en 35Ma) constitué de grands domaines palustro-lacustres et de domaines marins semi-ouverts, terrigènes ou carbonatés. L’intérêt porté à l’étude du Paléogène de bassin de Paris est associé à la définition d’un modèle géométrique en 3D de la zone d’étude du Référentiel Géologique de la France (RGF), porté par le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM), et qui vise à améliorer la compréhension du Cénozoïque du bassin de Paris. Par l’utilisation d’une méthode de travail basée sur les principes de la sédimentologie de faciès, de la stratigraphie séquentielle et d’une base de données diagraphique, ce projet de thèse vise à (1) caractériser l’évolution géométrique des dépôts du Bartonien en réponse à une déformation intraplaque en contexte géodynamique de faible subsidence et (2) caractériser l’évolution sédimentaire et paléogéographique du Bartonien du bassin de Paris pour proposer une évolution temporelle et spatiale de ce système sédimentaire. A travers l’étude des dépôts Bartonien, nous avons défini la présence d’une discontinuité majeure en « chenaux incisés » entre les dépôts carbonatés lacustres des « Marnes et Caillasses » et les dépôts terrigènes des Sables d’Auvers-Guépelle, associé à une transgression marine majeure, remplissage des « chenaux incisés ». La construction d’un modèle d’âge associé aux données biostratigraphiques ainsi qu’astrochronologique permet de replacer temporellement la continentalisation du bassin et l’incision pré-transgression bartonienne. Une étude approfondie des faciès bartoniens est présentée ainsi que leur répartition géographique au travers de neuf cartes paléogéographiques délimités par différents cycles stratigraphiques définis par l’étude d’affleurements et de corrélations diagraphiques. Ces nouvelles données sont majeures pour la réalisation d’un modèle géologique 3D et pour la compréhension des systèmes hydrogéologiques, l’exploitation des eaux souterraines, la géothermie ainsi que la géotechnique nécessaire à l’aménagement du territoire.