L’Amazonie occidentale héberge une biodiversité actuelle foisonnante. Si l’évolution des biomes tropicaux de basse altitude est mal documentée dans le temps profond, il semble que le Miocène ait été une période clé pour l’émergence des écosystèmes amazoniens modernes. Une phase majeure de surrection des Andes a en effet provoqué la mise en place du drainage actuel de l’Amazone au Miocène supérieur (10,5 millions d’années). Pour mieux connaître les modalités de l’émergence de la biodiversité néotropicale actuelle, acquérir une meilleure connaissance des biomes proto-amazoniens – antérieurs au Miocène supérieur – est donc crucial. Malheureusement, le registre fossile correspondant était jusqu’à présent très restreint, en particulier pour les vertébrés. En analysant l’évolution, l’écologie et la biogéographie de mésoeucrocodiliens fossiles (caïmans, gavials et sébécidés) découverts dans de nouvelles localités d’Amazonie péruvienne, le présent mémoire permet de dépeindre un épisode clé de la vie foisonnante de la “proto-Amazonie” occidentale au Miocène. La faune de crocodiles des gisements de la région d’Iquitos (13-10 Ma), au Nord-est du Pérou, représente à la fois la plus grande diversité taxonomique (sept espèces associées) et la plus grande variété de morphotypes du rostre connues pour une communauté donnée de crocodyliformes (actuels-fossiles). L’hétérogénéité dmorphologique correspondante recouvre la majeure partie du morpho-espace connu pour l’ensemble des crocodyliformes, ce qui reflète les influences conjointes d’une évolution à long terme, d’une grande abondance/variété de ressources alimentaires, et d’une ségrégation de niches dans un écosystème complexe. Outre les caïmans géants Purussaurus et Mourasuchus, tous les autres crocodiliens sont des taxons nouveaux, parmi lesquels un caïman basal—Gnatusuchus pebasensis—présentant une mandibule massive et en forme de pelle, des dents antérieures proclives et postérieures globuleuses, ainsi qu’un diastème de type « mammalien ». Cette espèce très particulière constitue un exemple extrême d’une radiation évolutive de petits caïmans durophages, associée à l’apogée des mollusques proto-amazoniens, au sein du méga-système humide Pebas. Le seul crocodilien longirostre de cette communauté est le gavialoïde le plus basal du bassin amazonien, crucial pour la reconstitution de l’écologie et du morphotype ancestraux des Gavialoidea. Une fois inclus dans des analyses phylogénétiques-morphométriques, ce nouveau taxon permet de démontrer que le patron longirostre des gavialoïdes sud-américains et indiens résulte d’une évolution convergente, dans des habitats fluviatiles.Situées à la périphérie du biome pébasien et contemporaines des assemblages d’Iquitos (fin du Miocène moyen), les localités de l’Arche de Fitzcarrald correspondent à une influence plus marquée des Andes, en termes d’environnements. Cette faune de crocodiliens inclut des sébécidés (Sebecosuchia) au crâne comprimé latéralement et des gavials dérivés et aux yeux proéminents (Gavialoidea), associés à divers caïmans (Mourasuchus, Purussaurus, Paleosuchus et Eocaiman). La composition de cet assemblage suggère la prédominance de milieux terrestres et fluviatiles dans cette région. Le contraste est fort avec la région d’Iquitos, où les faunes de crocodiles, hautement endémiques, apparaissent plutôt liées à l’existence de marécages dysoxiques typiques du méga-système Pebas. La mise en place du système de drainage transcontinental amazonien au début du Miocène supérieur a entrainé la disparition du système Pebas et le déclin de ces faunes crocodiliennes proto-amazoniennes, remplacées par des communautés dominées par des caïmans plus généralistes (notamment Caiman et Melanosuchus) et des gavials très longirostres. Plus généralement, l’essor, la persistance, puis le déclin de ces écosystèmes aquatiques miocènes à forte productivité a laissé une empreinte durable – et encore perceptible – sur la biodiversité amazonienne.