Le but de cette thèse est de mettre en place une théorie d’homotopie générale pour les catégories de bigèbres différentielles graduées. Une première partie est consacrée au cas des catégories de bigèbres définies par un couple d’opérades en distribution. Les bigèbres classiques, les bigèbres de Lie, les bigèbres de Poisson fournissent des exemples de telles structures de bigèbres. Le résultat principal de cette partie montre que la catégorie des bigèbres associée a un couple d’opérades en distribution hérite d’une structure de catégorie de modèles. La notion de PROP donne un cadre pour étudier des structures de bigèbres générales, impliquant des opérations à plusieurs entrées et plusieurs sorties comme générateurs de la structure, par opposition aux opérades en distribution qui ne permettent de coder que des opérations à une seule entrée ou à une seule sortie seulement. Les PROPs forment une catégorie, dans laquelle on peut définir une notion d’objet cofibrant avec de bonnes propriétés homotopiques.La seconde partie de la thèse est consacrée à la théorie homotopique des bigèbres sur un PROP. Le résultat principal de la thèse est que les catégories de bigèbres associées à des PROPs cofibrants faiblement équivalents ont des catégories homotopiques équivalentes. En fait, on prouve un théorème plus précis qui donne une équivalence au niveau des localisations simpliciales des catégories. Notre théorème entraine que la catégorie des bigèbres associée à une résolution cofibrante d’un PROP donné P définit une notion de bigèbre à homotopie près sur P indépendante du choix de la résolution, et permet de donner un sens à des problèmes de réalisation homotopiques dans ce cadre. / The purpose of this thesis is to set up a general homotopy theory for categories of differential graded bialgebras. A first part is devoted to the case of bialgebras defined by a pair of operads in distribution. Classical bialgebras, Lie bialgebras and Poisson bialgebras provide examples of such bialgebra structures. The main result of this part asserts that the category of bialgebras associated to a pair of operads in distribution inherits a model category structure. The notion of a PROP provides a setting for the study of general bialgebras structures, involving operations with multiple inputs and multiple outputs as generators of the structure, in contrast to operads in distribution which only encode operations with either one single input or one single output. PROPs form a category, in which one can define a notion of cofibrant object with good homotopical properties. The second part of the thesis is devoted to the homotopy theory of bialgebras over a PROP. The main result of the thesis asserts that the categories of bialgebras associated to weakly equivalent cofibrant props have equivalent homotopy categories. We actually prove a more precise theorem asserting that this equivalence holds at the level of a simplicial localization of the categories. Our theorem implies that the category of bialgebras associated to a cofibrant resolution of a given PROP P defines a notion of bialgebra up to homotopy over P independent of the choice of the resolution, and enables us to give a sense to homotopical realization problems in this setting.