This thesis aims at studying the physical and chemical causes and consequences that result from excessivephytoplankton growth in the Loire River. The analysis identified some parameters characterizing rivereutrophication and was conducted on several spatial and temporal scales. This was based on long-termwater quality time-series (1980-2012), a daily survey carried out during this work (2012-2014), and thenumerical modeling of the river biogeochemical functioning with an hourly resolution.Phytoplankton development in summer was reduced 2.5-fold in the Loire River and in the main tributaries,synchronously with the generalized reduction 3-fold of bioavailable phosphorus as a result of controllingand limiting phosphorus point sources.However, the Loire River remains sensitive to eutrophication, with a significant urban and agriculturalpressure, low water levels in summer, and its multiple channels morphology slowing down the watervelocity. All these factors combined favor phytoplankton development. When hydrological conditionsare favorable, phytoplankton grows and significantly affects the ecosystem functioning, with an impacton nutrients, carbon and oxygen biogeochemical cycles.Ce travail a pour objectif d’étudier les conditions physicochimiques qui causent dans la Loire desdéveloppements excessifs de phytoplancton, et de mettre en évidence les modifications des équilibresbiogéochimiques qui en résultent. L’analyse des variables de l’eutrophisation a été conduite sur plusieursniveaux d’échelle temporelle et spatiale, sur la base de longues chroniques de qualité de l’eau (1980-2012), de données acquises à l’échelle journalière pendant la thèse (2012-2014), et d’un modèle numériquebiogéochimique à résolution horaire.Depuis les conditions hypereutrophes des années 1980, la biomasse phytoplanctonique qui se développe enpériode estivale a été réduite d’un facteur 2,5 dans la Loire et dans ses affluents, de manière concomitanteavec la baisse généralisée d’un facteur 3 des teneurs en phosphore biodisponible, liée au contrôle desrejets ponctuels urbains et industriels.Le fleuve de la Loire (France) reste cependant sensible à l’eutrophisation, du fait d’une forte pressionagricole et urbaine, des étiages prononcés, et une morphologie fluviale à chenaux multiples qui ralentitl’écoulement, laissant pleinement au phytoplancton le temps de se développer. Lorsque les conditionshydrologiques le permettent, le développement du phytoplancton impacte fortement le fonctionnementde l’écosystème, en agissant significativement sur les cycles biogéochimiques des nutriments, du carboneet de l’oxygène
