The research works briefly reviewed in this dissertation deal with questions related tomultimodal and interventional medical imaging within two application frameworks. First, multimodaldynamic data acquisition of a speaking person is addressed (sound, ultrasound images,electromagnetic motion capture sensors,...). Registration, synchronization and segmentation techniquesare described in a view to build statistically founded models of the vocal tract. A secondcontext is provided by interventional neuroradiology, an image-guided therapy technique. Thegoal is to improve the interventionalist's visual experience through a better integration of the3D rotational angiography into the operating room. It is first shown how this 3D pre-operativeimage can be superimposed onto the live intra-operative video image feed. Besides, a real-timealgorithm is developed to reconstruct the surgical micro-tool in 3D from two X-ray views, tolocate it in the 3D image. Then, a new 3D model of the vessel tree is presented, that is adaptedto interactive simulation of the therapeutic gesture. This paves the way towards more realisticand predictive models of the surgical scene. The long term objective is to make a 3D and dynamicview of this scene available to the interventionalist during the operation.Les travaux de recherche repris de manière synthétique dans ce mémoire, abordentles questions liées à l'imagerie médicale multimodale et interventionnelle dans deux contextesapplicatifs. Le premier traite de l'acquisition de données multimodales dynamiques (son, imageséchographiques, capteurs de mouvement électromagnétiques, . . . ) chez un locuteur. Des procé-dés de recalage, de synchronisation et de segmentation de ces données sont décrits pour bâtirdes modèles du conduit vocal associés à une variabilité statistique. Le deuxième s'intéresse à laneuroradiologie interventionnelle, thérapie guidée par l'image radiologique. En vue d'améliorerl'expérience visuelle du praticien, un premier ensemble de travaux traite de l'intégration de l'angiographierotationnelle 3D dans la salle d'opération d'une part en la superposant aux imagesper-opératoires, et d'autre part en y replaçant le micro-outil chirurgical reconstruit en temps interactifà partir de deux vues radiologiques. Enfin, un modèle d'arbre vasculaire 3D est présenté,adapté à une simulation physique interactive du geste thérapeutique. La voie est ainsi ouverte audéveloppement de modèles plus réalistes et plus prédictifs de la complexité de la scène chirurgicale.L'objectif est à terme d'offrir une vue 3D et dynamique de cette scène pendant l'opération
