La compréhension des phénomènes d’écoulement des fluides dans la croûte terrestre est cruciale pour des raisons économiques et pour la gestion des risques. Cette thèse présente un nouvel éclairage sur le rôle de la circulation des fluides dans les bassins sédimentaires. L’objectif est d’étudier la relation entre les failles et les eaux souterraines, et comment cette interaction peut impacter le développement de systèmes géothermaux. Deux régions seront étudiées : le bassin de Genève, à la frontière franco-suisse, pour son potentiel géothermique et la Mer de Galilée en Israël, pour la corrélation entre sismicité et circulation de fluides. Un modèle dynamique 3D à l’échelle du bassin de Genève est proposé, basé sur l’outil numérique Matlab Réservoir Simulation Toolbox (MRST). Il permet des simulations à court et long terme. La méthode numérique associée pourra évoluer vers un outil de quantification des ressources géothermales en profondeur.