Dans cette thèse, les sources ainsi que la distribution spatio-temporelle du mercure particulaire ont été étudiées depuis la côte jusqu'au large d'un grand lac. Le Léman a été choisi comme cas d'étude et plus particulièrement la Baie de Vidy, connue comme étant l'endroit le plus contaminé de ce lac. Cette thèse montre l'évolution de la contamination en métaux lourds, notamment le mercure, dans les sédiments de cette zone depuis le début du 20ème siècle jusqu'à nos jours. L'effet de cette contamination sur les caractéristiques des sédiments (texture, structure et couleur), ainsi que sur les flux et les concentrations en mercure total et méthylmercure ont été également étudiés pour les sédiments et les particules en suspension au large de la baie. Finalement, nous avons démontré que des micro-organismes anaérobiques, comme les bactéries sulfato-réductrices sont les principales responsables de la méthylation du mercure dans les sédiments et dans les particules en suspension de la colonne d'eau oxique du lac.