L'azote est un nutriment essentiel pour tous les organismes vivants, sa disponibilité influant fortement sur la productivité primaire biologique. En outre, la composition isotopique de l'azote de la matière organique est contrôlée à la fois par l'activité métabolique et par la spéciation redox, les voies métaboliques majeures du cycle de l’azote océanique étant dépendants de l’état redox de la colonne d’eau. Ainsi, la signature isotopique en azote préservée dans les roches sédimentaires (δ15Nsed) est un outil largement utilisé pour identifier les changements redox des océans en lien avec l'évolution de la biosphère. Ce travail explore en particulier la transition d'un océan anoxique à un océan oxygéné, en utilisant les variations séculaires du δ15Nsed au cours du Précambrien. Il vise à préciser la temporalité, les modalités et les moteurs de l'oxygénation des océans ayant conduit au Grand Événement d'Oxygénation (GEO). Tout d’abord, la construction d’une base de données de δ15Nsed au Précambrien a permis de mettre en évidence les incertitudes dans notre compréhension actuelle de la fiabilité du δ15Nsed en tant qu'archive paléoécologique et paleoenvironnementale, et dans les hypothèses qui sous-tendent les reconstructions du cycle de l'azote. Cette thèse cible trois sites d’étude âgés de 3,4 à 2,5 Ga, représentatifs de différentes lithologies et environnements de dépôt. Tout en enrichissant la résolution temporelle de l'enregistrement du δ15Nsed Archéen, ils améliorent notre compréhension de la dynamique du cycle biogéochimique de l’azote dans trois de ses contextes clés. Le dépôt sédimentaire du Buck Reef Chert (3,4 Ga, craton du Kaapvaal, Afrique du Sud) est l'un des premiers enregistrements de la dynamique du cycle de l’azote dans en conditions anoxiques et ferrugineuses, représentatives de nombreux environnements de dépôt Paléoarchéens. Le δ15Nsed de cette formation suggère des changements redox précoces du cycle de l’azote, en utilisant les oxydes de fer comme accepteurs d'électrons, ce qui suggère un couplage entre les cycles du fer et de l’azote avant l'augmentation des teneurs en oxygène dans les océans. La formation de Serra Sul (2,7 Ga, craton amazonien, Brésil) enregistre une nouvelle occurrence de valeurs extrêmes du δ15Nsed dans l'intervalle de temps 2.8-2.6 Ga. Cette caractéristique unique de l'enregistrement Néoarchéen met en évidence une oxydation locale d'ammonium, qui reflète la production d'oxygène par photosynthèse oxygénique plus de 200 Ma avant le GEO. Cet évènement marque la première étape de la plus grande réorganisation biogéochimique de l’histoire de la Terre, ayant permis l’oxygénation des océans et de l’atmosphère. Enfin, les roches du Malmani Subgroup (2,5 Ga, craton du Kaapvaal, Afrique du Sud) montrent que les carbonates stromatolitiques, bien que constituant des niches préférentielles pour les premiers écosystèmes aérobies, sont plus représentatifs de processus locaux du cycle de l’azote que de l'oxygénation globale de la colonne d'eau. Dans l'ensemble, cette étude confirme que les isotopes de l’azote constituent un outil puissant pour enregistrer à la fois les changements redox à l’échelle des océans et les processus biologiques locaux. Néanmoins, elle identifie des lacunes dans les interprétations actuelles de la signature isotopique en azote, comme le fait que les valeurs de δ15Nsed positives n'indiquent pas nécessairement la présence d'un réservoir de nitrates soutenu par des conditions oxydatives, ou l'importance d'études multi-paramétriques du δ15Nsed. Elle propose un cadre incluent la lithologie, le métamorphisme et les isotopes du carbone organique pour guider les analyses futures des enregistrements en δ15Nsed.