Face à l'épuisement des pétroles bruts légers et à la demande en énergies fossiles toujours croissante, l'exploitation des pétroles lourds et le raffinage des résidus pétroliers devient une nécessité. Cependant, la nature de ces résidus pose de nombreuses difficultés aux procédés de raffinage existants. En conséquence, l'industrie pétrolière a actuellement un fort intérêt au développement d'un procédé de conversion profonde de ces résidus pétroliers en carburants valorisables. L'utilisation d'un catalyseur hautement dispersé dans la charge permettrait de minimiser ces difficultés. L'objectif de cette thèse est alors l'étude de quelques aspects du développement d'un procédé d'hydroconversion des résidus pétroliers avec des catalyseurs dispersés. La première partie est dédiée à la génération des données expérimentales de la conversion d'un résidu dans un micro-pilote continu en faisant varier les conditions opératoires. Ensuite, un modèle de cette unité a été développé en couplant la description des cinétiques chimiques déterminée dans un autre réacteur (dans une étude préalable), avec les modèles physiques (hydrodynamique et transfert de matière) et thermodynamiques. Le modèle a été validé en comparant les prédictions du modèle avec les résultats expérimentaux obtenus. La minimisation de la consommation de catalyseur et l'augmentation du rendement en produits désirables sont deux objectifs dans le développement d'un procédé industriel. Le recyclage du catalyseur et de la fraction non-convertie est une stratégie permettant d'atteindre ces objectifs. L'outil expérimental utilisé pour l'étude du fonctionnement en mode recyclage était un réacteur semi-continu. La caractérisation des produits issus d'expériences de la conversion avec un catalyseur recyclé est accompagnée d'une caractérisation de la phase active. De plus, l'étude de l'évolution de la réactivité de la charge recyclée fait partie de cette étude. Les résultats obtenus permettent d'évaluer la faisabilité du fonctionnement en recyclage / With the depletion of light petroleum crude oils and the demand in fossil energies still growing, the exploration of heavy oils and the refining of petroleum residues becomes a necessity. However, the nature of these feedstocks presents numerous difficulties for the existing refining processes. As a consequence, the petroleum industry is currently developing new processes for the deep conversion of these residues to more valuable fuels. The utilization of dispersed catalysts is a promising new strategy for minimizing these difficulties. The aim of this work was to study several aspects of the scale-up of a hydroconversion process of petroleum residues with dispersed catalysts. The first part of this work is dedicated to the generation of experimental data for the conversion of a residue in a continuous micro-pilot unit by varying the operating conditions. Afterwards, a model of the unit was developed by coupling the chemical kinetics determined in a previous batch reactor study with the physical characterization (hydrodynamics and mass transfer) of the continuous micro-pilot unit. The model was validated by comparing its predictions with the experimental data. Minimization of catalyst consummation and the increasing product yields are vital in the development of an industrial process. Recycling the non-converted fraction as well as the catalyst is is a strategy to achieve these two objectives. The second part was thus dedicated to the study of the recycling mode, which was carried out in a semi-continuous reactor. The product characterization of catalyst recycling experiments was accompanied with the characterization of the active phase to evaluate the performance of an aging catalyst. Additionally, the evolution of the reactivity of the recycled product was studied. The results obtained allow us to evaluate the feasibility of the recycling mode