Au cours de l’élaboration des peintures rupestres, divers matériaux colorants peuvent être mobilisés et produire des vestiges archéologiques liés aux différentes étapes de la préparation de la matière picturale. À Nawarla Gabarnmang, site majeur d’art rupestre Jawoyn (Terre d’Arnhem, Territoire du Nord – Australie), les fouilles archéologiques ont mis au jour un grand nombre de ce type de vestiges. La séquence archéologique, obtenue par datation au 14C, a révélé la présence de dépôts culturels parmi les plus anciens connus en Australie, avec une occupation du site qui s’étend de ≥48 000 ans cal BP jusqu’au début du XXème siècle. Plafonds et piliers du site présentent plusieurs générations de peintures ; les plafonds du site contiennent à eux seuls près de 1400 entités graphiques. La place de cet art interroge : est-il l’expression des premiers Hommes arrivés sur le continent australien il y a près de 50 000 ans ou le témoin d’occupations plus récentes ? Caractérisé par la superposition de plusieurs générations de peintures qu’on ne peut dater de manière « directe » en raison de la nature minéralogique des composants des peintures, la définition de leur chronologie constitue un fort enjeu de recherche. Menés d’emblée dans une approche intégrée, les premiers travaux ont permis d’étudier la chronologie et la nature des occupations, via les fouilles archéologiques, d’identifier les aménagements réalisés au cours des différentes phases d’occupation et de mettre en avant la richesse et la diversité de son répertoire artistique de même que l’abondance et la variété des vestiges associés à l’art rupestre. Afin d’appréhender au mieux la temporalité et les usages du site de Nawarla Gabarnmang depuis les premières occupations préhistoriques jusqu’aux fréquentations subactuelles, l’analyse des matières colorantes et colorées, retrouvées dans les carrés de fouille réalisés sous les panneaux peints des plafonds ou à l’aplomb des piliers décorés, permet de reconstituer les étapes de la chaîne opératoire ayant produit les matières picturales : de la source d’approvisionnement en matières premières, aux modes de transformation et de préparation (broyage, mélange avec charges et/ou liants, traitement thermique) jusqu’à leur application. La stratégie méthodologique mise en place couvre un large panel de techniques de caractérisation physico-chimique pour répondre aux problématiques soulevées par les différents vestiges associés à l’art rupestre. De l’observation macroscopique aux micro-analyses non invasives couplées à des analyses structurales, en passant par des techniques basées sur le rayonnement synchrotron, l’étude menée sur les matières colorantes et colorées a permis de révéler une diversité et une complexité de phases minérales utilisées dans l’art rupestre de Nawarla Gabarnmang. Croisée avec les données archéologiques, anthropo-géomorphologiques et pariétales, elle permet de proposer un cadre chronologique des différentes générations de peintures en lien avec les phases d’occupation qui ont marqué l’histoire du site. L’analyse des matières colorantes et colorées réalisée au cours de cette thèse constitue un vecteur de connaissances importantes et livre des informations complémentaires aux approches archéologique, géomorphologique et pariétale menées sur le site de Nawarla Gabarnmang. Les informations apportées par l’étude de ces matières permettent de renseigner tant sur les évolutions techniques et comportementales que sur l’implication culturelle de ce site, aussi bien dans ses dimensions spatiales que temporelles.