L’activité phytoplanctonique est à l’origine de la production dans l’océan de composés volatils, qui, une fois émis dans l’atmosphère, ont un impact sur sa capacité oxydante, la formation d’aérosols et la régulation du climat. Les émissions océaniques de la plupart de ces composés sont néanmoins mal connues en raison d’un faible nombre d’observations in situ et d’un manque de connaissance dans les processus océaniques en jeu. Dans un premier temps, je me suis intéressée aux cycles océaniques du monoxyde de carbone (CO) et de l’isoprène (C5H8). Afin de ré-évaluer leurs émissions vers l’atmosphère, les processus de production et de consommation de ces gaz dans la colonne d’eau ont été intégrés au modèle 3-D de circulation océanique et de biogéochimie marine NEMO-PISCES. En parallèle, des compilations de concentrations océaniques mesurées in situ et de résultats de laboratoire ont été réalisées à partir de la littérature afin de mieux contraindre ces processus océaniques. J'ai obtenu les premières spatialisations des émissions de CO et isoprène basées sur un modèle 3-D de l'océan et ne faisant pas appel à des données satellites pour le calcul des concentrations. Pour le CO, les émissions globales sont estimées à 4,0 Tg C an-1, avec une dynamique spatiale qui reflète principalement sa source photochimique. Cette dynamique est très différente de celle produite dans les années 80, qui était la seule disponible pour la communauté de chimistes de l’atmosphère. Pour l’isoprène, j'ai montré l’importance de la température de l’eau dans la régulation de sa production phytoplanctonique. Les émissions globales sont estimées à 0,66 Tg C an-1, avec une dynamique spatiale qui reflète cette source. Pour les deux composés, j’ai également montré l’importance des effets de la circulation et du mélange océaniques dans la détermination des concentrations de surface et donc des émissions vers l’atmosphère. Dans un second temps, je me suis intéressée aux réponses des émissions océaniques de CO, isoprène et sulfure de diméthyle (DMS) au changement climatique. Celui-ci conduit à une augmentation des émissions des 3 gaz (+9,4, +4,2 et +6,5% pour le CO, l’isoprène et le DMS en 2100 pour un scénario à fortes émissions de gaz à effet de serre). Les émissions ont tendance à augmenter aux hautes latitudes et à diminuer aux basses latitudes. Les changements globaux sont principalement contrôlés par les changements de température de l'eau, alors que les changements dans la distribution spatiale sont contrôlés par une redistribution de la production phytoplanctonique. Même si les incertitudes sur la modélisation de ces cycles est encore importante, ce travail devrait permettre à terme d’intégrer ces cycles dans un modèle du système terre, couplant biogéochimie marine et chimie atmosphérique, afin de mieux quantifier le rôle potentiel de ces interactions sur l’évolution de la chimie atmosphérique et du climat.