Les sédiments de fonds marins sont un réservoir de l'ensemble de la biodiversité marine (benthique et pélagique). Leur ADN incorporé dans les sédiments devient de l'ADN sédimentaire (sedDNA) qui peut persister dans le temps, appelée alors ADN sédimentaire ancien (sedaDNA). Dans cette thèse, je présente six études de cas de l’utilisation de l'ADN sédimentaire pour identifier la biodiversité marine et analyser sa variation dans le temps et de l'espace, ainsi que pour caractériser l'état de qualité écologique d'un site marin côtier fortement pollué. Des sédiments récents (subsurface) aux sédiments datant d’il y a 384 Ka ont été analysés et les échantillons provenant de tous les océans ont été utilisés pour évaluer la biodiversité benthique en eaux profondes à grande échelle. Mes études portent principalement sur les foraminifères, des organismes marins unicellulaires, présents à la fois à la surface des océans et dans les fonds marins. Sensibles aux changements de leur environnement, ils sont des marqueurs écologiques importants.