Le sujet de cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet international Antares dont l'objectif est la construction d'un télescope à neutrinos situé dans un environnement marin au large de Toulon. A de fortes profondeurs, un neutrino a d'autant plus de chance de rentrer en collision avec une molécule d'eau, générant ainsi une réaction en chaîne générant un flash lumineux et une onde sonore. L'objectif de cette thèse est d'étudier cette onde sonore en vue de développer un système capable de détecter le front d'onde correspondant et d'estimer la direction originelle du neutrino<br />Dans un premier temps, l'étude se porte sur le signal acoustique. Deux descriptions issues de la littérature et de récents travaux effectués au CPPM sont confrontées et aboutissent à une modélisation mathématique du signal et du front d'onde.<br />Dans un second temps, plusieurs méthodes de détection sont étudiées, de la plus classique (étude du rapport de vraisemblance) à des méthodes plus récentes (filtrage adapté, classification, etc.). La comparaison expérimentale en situation semi réelle de celles-ci aboutit au choix de la méthode de détection suivante : le FASE (Filtrage Adapté Stochastique Etendu).<br />Enfin, la position et la direction du neutrino sont estimées par un algorithme dérivé de Gauss-Newton. Cet estimateur se base sur la modélisation du déplacement du front d'onde acoustique et sur les informations temporelles de détection fournies par les hydrophones du télescope. De nombreuses configurations sont testées et les performances du système sont évaluées.<br />Une structure d'hydrophone est proposée et une simulation dite "globale" finalise cette thèse. Dans celle-ci, les étapes de détection et d'estimation sont basées sur les résultats obtenus précédemment. Les bruits de mer sont des bruits réels issus de campagnes de mesure et les résultats obtenus valident les travaux de cette thèse.