Cette thèse est avant tout consacrée à l’étude des circulations karstiques dans les calcaires carbonifères du Sud de la Belgique. Son objectif est double : d’une part, approfondir la connaissance de l’aquifère à partir de l’étude d’une région limitée située dans le Condroz à l’extrémité Est du synclinorium de Dinant (bassins d’Anthisnes et du Néblon), d’autre part mettre au point des méthodes de mise en œuvre et d’interprétation des traçages permettant de caractériser le comportement de l’aquifère lié à sa « double perméabilité ». Dans ce but, plusieurs aquifères fissurés ou karstiques sont comparés. L’introduction générale présente une synthèse des conceptions actuellement utilisées en hydrogéologie karstique et définit le calcaire carbonifère en tant qu’aquifère (intérêt économique, particularités du fonctionnement) dans le contexte plus général des aquifères carbonatés du sud de la Belgique. La première partie est consacrée à l’étude de la structure (approche structurelle) et du fonctionnement (approche systémique) de deux systèmes karstiques drainant la même nappe dans les calcaires du Tournaisien et du Viséen : le bassin d’Anthisnes, dont l’exutoire est la résurgence de Comblain-au-Pont, et le bassin du Néblon drainé par les sources du Néblon. Les structures de ces deux systèmes sont comparées à l’aide de diverses méthodes géophysiques (électriques, électromagnétiques, diagraphiques) et à partir des observations en surface (fissuration, linéaments). Les différences de comportement sont liées au développement de la karstification. Elles apparaissent de manière très nette en considérant les réponses naturelles (hydrodynamique, hydrogéochimie) et provoquées (traçages). Dans la seconde partie, une série de tests en écoulement naturel et en écoulement radial convergent permettent d’étudier les propriétés de transport des traceurs au sein de différents aquifères fissurés et karstiques et de dégager des tendances liées à la structure du milieu. Trois types d’aquifère sont envisagés : les calcaires dévoniens et ...