Le secteur hydroélectrique est sensible aux variations du climat. Le défi actuel consiste à élaborer des indicateurs fondés sur les services climatiques, pour faciliter la prise de décisions aux niveaux régional et local, dans un contexte d'adaptation aux changements climatiques. Cette thèse vise à identifier des indicateurs pertinents pour caractériser les incidences de l’évolution du climat sur la gestion des réservoirs hydroélectriques. Nous avons construit une chaîne de modélisation hydroclimatique appliquée à quatre bassins versants et réservoirs français ayant un intérêt énergétique majeur (Dordogne à Bort-les-Orgues, Ain à Vouglans, Durance à Serre-Ponçon et Verdon à Castillon). Notre étude illustre une approche conceptuelle de gestion de réservoir qui permet de développer un indicateur pour caractériser la flexibilité des systèmes eau-énergie en climat futur. Les résultats obtenus montrent les conditions dans lesquelles les volumes d’eau sont disponibles (ou non) pour optimiser la production hydroélectrique. Enfin, nous avons mis en œuvre un modèle de gestion optimale par programmation dynamique stochastique, modifié pour être utilisé avec des projections hydrologiques. Notre analyse a mis en lumière que, même dans le cadre d’une gestion optimale, les changements climatiques pourraient modifier la gestion future des grands réservoirs, notamment ceux dont le multi-usage est prépondérant et qui sont, aujourd’hui, soumis à un régime nival des apports en eau. Notre approche apporte un nouveau cadre méthodologique pour les études d’impacts climatiques sur le secteur eau-énergie et pour le développement futur des services climatiques.