Le président François Hollande a décidé de se rendre immédiatement sur place, près de Rouen, la ville dont il est originaire.
Un prêtre a été tué et un ex-otage se trouvait lundi matin entre la vie et la mort. Les deux preneurs d'otages, dont les motivations étaient inconnues dans un premier temps, sont morts lors d'une intervention de la police.
Cette prise d'otages dans un édifice religieux est survenue près de deux semaines après l'attentat à Nice du 14 juillet, revendiqué par le groupe Etat islamique (EI), qui a fait 84 morts et plus de 350 blessés.
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Attentat dans une église près de Rouen: un prêtre égorgé (vidéo)
L'EI cible régulièrement dans sa propagande et ses communiqués de revendication les dirigeants "croisés" occidentaux et "le royaume de la Croix", expression semblant désigner l'Europe.
La menace d'une attaque contre un lieu de culte chrétien planait depuis plus d'un an en France, notamment depuis l'échec d'un projet d'attentat en avril 2015 contre une église catholique de Villejuif, en banlieue parisienne.
Un étudiant algérien de 24 ans, Sid Ahmed Ghlam, est soupçonné d'avoir voulu prendre pour cible cette église, et peut-être d'autres lieux de culte catholiques en région parisienne. L'homme avait été arrêté avant qu'il ne puisse mettre son projet à exécution.
Frappée trois fois en dix-huit mois par des attentats sans précédent (17 morts en janvier 2015, 130 morts le 13 novembre, 84 morts le 14 juillet), la France vit dans la crainte de nouvelles attaques risquant de fracturer davantage la société.
Colère dans l'opinion
Depuis l'attentat de Nice (sud-est), le gouvernement socialiste a été accusé par la droite et l'extrême droite de n'avoir pas assez pris en compte le niveau de la menace terroriste.
Dans l'opinion, la colère a aussi pris le pas sur le sentiment d'unité nationale qui avait prévalu lors des deux premières attaques de masse de 2015.
Depuis plus d'un an, plusieurs projets d'attentat de masse ont été déjoués mais des attaques ciblées, telles le double meurtre de policiers à leur domicile près de Paris en juin, ont profondément choqué la France.
Le Premier ministre Manuel Valls a prévenu le 19 juillet que la France devait s'attendre à "d'autres attentats et de nouveaux innocents tués", donnant du grain à moudre à ses détracteurs qui l'accusent de "fatalisme".
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Réaction de François Hollande sur la prise d'otages dans une église dans le nord-ouest de la France (vidéo)
Depuis les carnages jihadistes de 2015, les autorités ont prolongé plusieurs fois l'état d'urgence, un régime d'exception permettant notamment des assignations à résidence, entré en vigueur dans la foulée des attentats de Paris en novembre 2015.
Ce régime court jusqu'en janvier.
Le groupe Etat islamique, qui perd du terrain en Irak et en Syrie où il a proclamé un califat en 2014, a menacé régulièrement la France de représailles pour sa participation à la coalition militaire internationale dans ces deux pays.
L'EI a appelé en outre à frapper les "mécréants" partout où cela est possible et le groupe cherche à s'exporter en Europe grâce aux jihadistes qui reviennent de Syrie avec pour mandat de mener des opérations sur le sol européen. Mais des attaques ont aussi été perpétrées par des hommes radicalisés ne s'étant jamais rendus en Syrie, comme l'auteur de la tuerie de Nice.
Avec AFP