La notion d'apports d'eaux souterraines en zone cotiere, appeles SGD pour 'Submarine Groundwater Discharge', designe l'ensemble des flux d'eau qui circulent a travers le plancher oceanique et rejoignent la colonne d'eau marine. De nombreuses etudes ont montre que ces SGD pouvaient constituer des apports considerables d'eau ainsi que de nutriments ou de contaminants. Au contact de la roche et des sediments, les eaux souterraines s'enrichissent en radioelements, tels que le radon-222 (²²²Rn) et les isotopes 223 et 224 du radium (²²³Ra et ²²⁴Ra). Le suivi de ces radioelements en zone cotiere permet de tracer les apports de SGD et leurs bilans de masse permettent de quantifier leurs flux. Cette methode est utilisee depuis plusieurs annees, mais les termes des bilans qui correspondent aux interfaces 'sediment-eau' et 'air-eau' restent difficiles a apprehender. L'objectif de cette these est d'apporter, a partir de l'etude de trois zones cotieres Mediterraneennes, des precisions sur ces termes afin de permettre une meilleure quantification des flux de SGD. Pour l'interface air-eau, les flux de degazage vers l'atmosphere et les coefficients de transfert du gaz radon ont ete estimes pour differentes conditions de vent sur l'etang de Berre (Bouches-du- Rhone). Deux equations empiriques reliant ce coefficient et la vitesse du vent ont ete etablies et ont mis en evidence un degazage permanent, meme en l'absence de vent. Ce resultat est important car l'equation du flux atmospherique du radon utilisee dans les calculs de bilan de la litterature ne prend generalement pas en compte ce terme de degazage lorsqu'il n'y a pas de vent. Les bilans peuvent donc etre fausses. Pour l'interface sediment-eau, l'etude de la lagune de Mar Menor (Espagne) a permis d'evaluer comment la remise en suspension des sediments et les flux diffusifs de radioelements depuis le sediment peuvent affecter leur bilan de masse. Nous decrivons dans ces travaux une methode de calcul et d'evaluation en laboratoire pour chacun de ces flux et proposons une nouvelle approche pour estimer le flux diffusif du radium. Le bilan des apports en eaux souterraines a ete estime pour ces deux sites (etang de Berre et Mar Menor) et pour le systeme karstique cotier de la Calanque de Port-Miou (Bouches-du-Rhone). Si aucun apport souterrain n'a ete detecte dans l'etang de Berre, les flux de SGD estimes dans Mar Menor representent des flux d'eau 5 a 200 fois plus eleves que les apports par les rivieres. Nous avons montre que les apports directs depuis l'aquifere ne representent que 2 a 23 % de ces SGD, qui sont majoritairement causes par de la recirculation d'eau a travers les sediments sous l'effet du pompage par la maree. Les suivis de radioelements dans la lagune ont ete pour la premiere fois combines a un modele hydrodynamique qui a permis de localiser precisement les apports de l'aquifere par SGD. A Port-Miou, l'apport d'eau saumatre par la source karstique se fait en surface et l'absence de melange vertical induit un systeme bi-couche de la colonne d'eau. Le modele en boite permettant d'estimer les bilans doit alors absolument en tenir compte et la profondeur de la boite doit etre definie a partir de profils verticaux de salinite. Nous avons egalement demontre qu'une bonne estimation de la valeur moyenne des radioelements et de la salinite constituait un parametre important pour l'estimation du bilan, et permet d'en minimiser les erreurs. La combinaison des bilans en radioelements avec ceux d'eau et de sel nous a permis d'estimer un debit de la source d'environ 5 m³/s. Cette valeur est tres proche de celle mesuree dans la source par difference de pression et atteste ainsi de la fiabilite de cette methode pour les systemes karstiques. (auteur)