En raison de l’isolement physique et des conditions environnementales extrêmes du plateau continental antarctique, la faune marine benthique de cette région présente de hauts degrés d’endémisme. Elle serait composée à la fois de descendants d’ancêtres gondwaniens, mais également de colonisateurs plus récents. Les changements extrêmes de température tout au long de l’histoire climatique de la région antarctique ont mené à l’extinction de certaines lignées, tandis que d’autres ont pu s’adapter aux nouvelles conditions et se diversifier. Par l’utilisation de méthodes de phylogénie moléculaire, cette thèse de doctorat vise à contribuer à la compréhension globale des processus évolutifs — extinctions, dispersions et diversifications in situ — qui ont façonné la biodiversité et les distributions géographiques actuelles de deux familles d’amphipodes, les Epimeriidae (genre Epimeria) et Iphimediidae. Dans un premier temps, la systématique de la superfamille incluant potentiellement ces deux familles modèles, Eusiroidea, est révisée. Ensuite, la diversité spécifique au sein du genre Epimeria est réévaluée par une combinaison de méthodes de délimitation d’espèces basées sur l’ADN et de descriptions morphologiques, pour ensuite redéfinir les distributions géographique des espèces. Finalement, l’origine des lignées antarctiques, d’éventuelles dispersions dans et en dehors d’Antarctique et les patterns de diversifications in situ au sein des deux familles modèles sont inférés sur base de phylogénies calibrées dans le temps. L’étude systématique des Eusiroidea démontre que des espèces appartenant à au moins 14 familles différentes, y compris les Epimeriidae et Iphimediidae, devraient être inclues dans une superfamille monophylétique. Cette étude démontre que la richesse spécifique au sein d’Epimeria est largement sous-estimée. En effet, la plupart des espèces nominales seraient en réalité des complexes d’espèces pseudocryptiques à distribution géographique restreinte. La monophylie des Epimeria antarctiques d’une part, et des Iphimediidae (sub-)antarctiques d’autre part, suggère que ces deux lignées ont évolué en isolement depuis leur origine. Elles descendraient directement d’ancêtres gondwaniens et n’auraient donc pas colonisé la région antarctique après sa séparation des autres fragments du Gondwana. De plus, la diversification initiale de ces deux clades serait liée au refroidissement progressif de la région antarctique.

The physical isolation of the Antarctic shelf and extreme life conditions contribute to its high degree of endemism. The shelf fauna would, however, be composed of Gondwanan descendants, but also of more recent colonizers. Extreme temperature changes along the climatic history of this region led to the extinction of some lineages, while others flourished. Using molecular phylogenetic methods, this thesis aims to contribute to the general understanding of the evolutionary processes — extinctions, dispersals and in situ diversifications — shaping the biodiversity and geographical distributions of Antarctic amphipods of the families Epimeriidae (genus Epimeria) and Iphimediidae. The systematics of the superfamily presumably including the latter two model families, Eusiroidea, is first revised. Secondly, species boundaries within Epimeria are investigated by using a combination of DNA-based species delimitation methods and morphological descriptions, to ultimately reassess the geographical distribution of species. Finally, the origin of Antarctic lineages, dispersals in/out of the Antarctic shelf and in situ diversification patterns of both Epimeria and iphimediids are explored, using time-calibrated phylogenies. The systematic study of Eusiroidea indicates that at least species belonging to 14 families, including Epimeriidae and Iphimediidae, should be included in a phylogenetically meaningful delimitation of the superfamily. The species richness within Epimeria is greatly underestimated as most nominal species appear to be complexes of geographically-restricted pseudocryptic species. The monophyly of Antarctic Epimeria and (sub-)Antarctic iphimediids suggests that both lineages evolved in isolation since their origin. Both latter clades likely arose from late Gondwanan ancestors and diversified in a cooling environment.