L'objectif de cette thèse, en collaboration avec une équipe de biologistes de Marbec, est de développer un système robotisé semi-autonome pour l’observation des espèces marines. Pour cela, ce système devra effectuer les protocoles biologistes connus ainsi que de nouveaux protocoles tout en démontrant son efficacité par rapport à un plongeur. Pour réaliser correctement les protocoles, nous avons développé les lois de commande associées ainsi qu'un système de gestion de mission pour permettre la construction, la validation formelle et l'exécution d'une telle mission. Enfin, pour répondre à la problématique de faisabilité de l'observation par un robot, nous avons mené les expérimentations à Mayotte. / The goal of this thesis, in collaboration with a biologists team of Marbec, is to develop a semi-autonomous robotic system for marine species observation. For this, this system will have to perform the known biologist protocols as well as new protocols while proving its effectiveness compared to a diver. To achieve the protocols, we have developed the associated control laws and a mission management system to allow the construction, the formal validation and the execution of a mission. Finally, to answer the problem of feasibility of observation by a robot, we conducted the experiments in Mayotte.