Maintenir le taux de matières organiques des sols - et donc de C - est un enjeu pour la sécurité alimentaire et le climat. La stabilisation du C des sols est principalement assurée par l'association entre matières organiques et phases minérales. Cette association peut être réalisée par un mécanisme quantitativement important de coprécipitation qui lie les composés organiques avec des éléments issus de l'altération minérale (principalement Fe, Si, Al). Les coprécipités, ayant des éléments inorganiques amorphes, sont nommées nanoCLICs (Nanosized Coprecipitates of inorganic oLIgomers with organiCs). La caractérisation des mécanismes contrôlant la dynamique de formation, le maintien ou la déstabilisation des nanoCLICs est incomplète à ce jour. Ainsi, l'objectif de cette thèse est de caractériser ces mécanismes dans les situations de stockage et de déstockage de C, en couplant des approches de chimiométrie (IR, DRX), isotopie (13C/12C), microscopie électronique (MEB-FEG-EDX, STEM-EDX et MET-EELS), spectroscopie X (STXM) et respirométrie. Dans le cas d'une transition forêt-culture d'un andosol, les résultats montrent que les nanoCLICs sont déstructurés, expliquant une fraction importante de la perte en C. A l'inverse, en situation de gain de C (dans un andosol), l'apport de fertilisants organiques ne semble pas promouvoir la coprécipitation de nanoCLICs. L'imagerie aux échelles fines montrent que la nature et la structure des nanoCLICs est caractérisée par un mélange aux proportions variables de C, Al, Si (et Fe dans une moindre mesure) jusqu'aux résolutions de 10 nm. Les interactions aux échelles moléculaires sont assurées par des liaisons covalentes entre des cations métalliques et des fonctions organiques ainsi que par piégeage de molécules. Enfin, les nanoCLICs mis en interaction avec le vivant montrent que le C y est majoritairement protégé de la minéralisation microbienne, mais la simulation d'injection d'exsudats racinaires tend à le déstabiliser.