L'interprétation des images sismiques tridimensionnelles est une étape clé de léxploration pétrolière. Les enjeux de cette activité sont de produire un modèle des différentes structures, telles que les failles, incluses au sein des données sismiques. Les objectifs multiples de cette thèse, menée en partenariat avec le groupe TOTAL, sont de concevoir, d'implémenter et de valider des techniques innovantes de visualisation et d'interaction aidant à la détection et à la modélisation des failles, supervisée par un interprétateur. Bien que spécifiquement développés à destination d'un contexte opérationnel particulier, les outils proposés s'appliquent plus généralement à lénsemble des données volumiques texturées ainsi qu'à la segmentation manuelle de structures tridimensionnelles. Ils s'inscrivent dans un cadre théorique et méthodologique nécessairement pluridisciplinaire qui concerne des domaines aussi divers que la psychologie expérimentale, l'ingénierie cognitive, la réalité virtuelle ou encore l'interaction homme-machine.The interpretation of seismic 3D imagery is a step key leading to hydrocarbon exploitation. The challenge of this activity is to produce a model of several geological structures, like faults, embedded in seismic dataset. The aim of this thesis, carried out with TOTAL company, is to elaborate, design and evaluate new techniques of visualization and interaction for fault detection and modelization supervised by a human expert. Even if specially designed for an operational context, our tools are also dedicated to other volumetric data and manual segmentation of 3D structures. The theorical foundation of our works are based on a pluridisciplinary approach and concerns several scientific fields like experimental psychology, cognitive engineering, virtual reality or human computer interaction
