La population et les écosystèmes habitant des zones influencées par des systèmes de mousson sont extrêmement vulnérables aux phénomènes atmosphériques générateurs de sècheresses ou d'inondations ainsi qu'aux possibles changements de régime des précipitations associés au réchauffement climatique. C'est notamment le cas des Andes tropicales de l'hémisphère sud, où le principal pic de précipitation se produit en été austral, en lien avec la phase la plus développée de la mousson sud-américaine (MSA). Cette unique saison de pluie est la principale source d'eau pour les écosystèmes dans cette région semi-aride et pour les différentes activités socio-économiques et le réseau d'approvisionnement d'eau potable. Par ailleurs, , il y a des évènements météorologiques extrêmes propres à la saison sèche hivernale (juin-août), qui causent des dégâts importants au bétail et à la production agricole, et peuvent provoquer des pertes en vies humaines.Ainsi, la meilleure compréhension de la climatologie de la pluie dans cette région, pour prévoir les changements à long terme et l'amélioration de la prévision météorologique dans les cas d'évènements extrêmes, prend une dimension cruciale. Pour en revenir au point précèdent, il est très important de commencer à comprendre les mécanismes atmosphériques liés à la variabilité de pluie dans cette région andine, et ce, en prenant en compte les échelles de temps qui vont de la synoptique à des oscillations multi-décennales. C'est dans ce contexte précis que ces travaux de thèse ont été encadrés.Les études climatiques dans cette région sont rendues difficiles par l'absence d'un réseau de stations météorologiques et pluviométriques de bonne qualité. C'est pourquoi cette thèse s'est appuyée sur une utilisation combinée de différentes bases de données : mesures in situ, produits satellites, données de réanalyse et sorties de modélisation climatique.Dans un premier temps, l'analyse du régime pluviométrique des Andes tropicales entre 20°S et 1°N a conduit à identifier une sous-région comprise entre 20°S et 8°S (et qualifiée par la suite d'Andes Tropicales Sud), où le cycle saisonnier est unimodal avec des pluies concentrées sur les mois de décembre à mars. La pluie y est en effet fortement liée à la phase mature de la MSA. Plus au nord (8°S - 1°N), la MSA a moins d'influence et c'est la migration vers le sud de la zone de convergence intertropicale (ZCIT) qui détermine un pic saisonnier des pluies entre Février et Avril. La phase initiale de croissance de la MSA (octobre-novembre), provoque néanmoins une seconde saison des pluies entre 8°S et 5°S. En saison sèche (Juin-Août), les analyses synoptiques révèlent que la convection atmosphérique dans la zone occidentale de l'Amazonie peut se conjuguer avec des perturbations atmosphériques des latitudes extratropicales pour générer des évènements de pluie extrêmes dans les zones à haute altitude (> 3000 m) des Andes Tropicales Sud.En se basant sur les réanalyses et des simulations climatiques réalisées avec le modèle WRF on met également pour la première fois en évidence que la variabilité interannuelle des pluies d'été sur les Andes Tropicales Sud est contrôlée par la convection dans l'ouest de l'Amazonie, outre l'anticyclone de Bolivie. Nos résultats révèlent que l'anticyclone de Bolivie a été le facteur dominant de variabilité entre 1982 et 2002, mais que la convection atmosphérique dans l'ouest de l'Amazonie est devenue le facteur dominant depuis le début du 21ième siècle. Cette bascule est lié à l'intensification de l'activité convective dans l'ouest de l'Amazonie, qui explique aussi l'amoindrissement durable de la saison des pluies et le déficit de précipitation annuelle. En conclusion, nous avons identifié une liaison atmosphérique entre l'Amazonie occidentale et la zone de haute altitude des Andes Tropicales Sud sur plusieurs échelles de temps.