Les chaînes de montagnes sont les témoins de perturbations et de réajustements thermiques et mécaniques aux paléo-limites convergentes des plaques. En reconstituer la genèse nécessite de combiner différentes approches (structurales, minéralogique, thermique et géochronologique,...) en différents secteurs de l'orogène afin de proposer un modèle géodynamique cohérent qui intègre le maximum de contraintes. L'objectif de cette thèse est d'étudier, à partir de l'exemple de la bordure Est du Massif Central français, l'évolution thermomécanique de la chaîne Varisque. Cette étude met en évidence, à partir de l'analyse des champs de déformation superposés et des chemins P-T, deux grands types d'évolutions qui caractérisent l'édification d'une chaîne de montagne : - l'histoire en épaississement liée à la subduction et à la collision continentale. Ces phénomènes ont été établis à partir de l'étude des reliques pétrologiques et structurales localisées dans l'unité supérieure des gneiss. En particulier, la subduction lithosphérique a été démontrée par l'existence d'une course prograde dans des assemblages mantelliques. De plus, la juxtaposition des roches mantelliques et des roches crustales a été réalisée en régime de collision continentale ; - l'histoire post-épaississement qui décrit le retour à l'équilibre d'une portion de lithosphère préalablement épaissie. Par exemple, dans l'unité du Pilat, on constate le développement d'une faille normale ductile associée d'une part à un métamorphisme de BP-HT et d'autre part à la mise en place de dôme du Velay. Cette histoire tardive se manifeste donc par le développement d'anomalies thermique et gravitaire qui se surimposent aux événements précoces gouvernant ainsi la géométrie finie de la chaîne de montagne. En résumé, dans l'Est du Massif Central français nous avons un télescopage des différentes étapes de la structuration d'une chaîne de collision. Ce secteur peut être considéré comme un modèle de l'évolution thermomécanique de la chaîne Paléozoïque.