(trad auto)Les questions environnementales et énergétiques actuelles, telles que la production de biocarburants, nécessitent une nouvelle source de biomasse. Les microalgues sont considérées comme une solution prometteuse, et la production mondiale de masse a largement augmenté au cours de la dernière décennie. Les microalgues sont des organismes photosynthétiques qui poussent dans les eaux douces ou les océans. Ils absorbent la lumière et le dioxyde de carbone et produisent de l'oxygène et des chaînes de carbone. De nos jours, la surveillance du processus de culture dans des systèmes fermés ou ouverts reste encore limitée. Ceci s'explique notamment par l'absence d'instruments de mesure spécifiques, parfaitement adaptés aux contraintes de la surveillance en ligne. Cette thèse étudie le potentiel d'une méthode optique multispectrale comme outil pour caractériser l'état physico-chimique des cultures d'algues denses. La formulation théorique des phénomènes optiques en milieux complexes est abordée. La question métrologique est également étudiée. Enfin, la modélisation de l'information spectrale et l'interprétation en termes de données physiologiques sont étudiées.