En associant les récentes techniques de neuro-imagerie (IRMf et Potentiels Evoqués) à la finesse des analyses syntaxiques des approches typologiques et formelles, cette recherche pluridisciplinaire se penche sur la question de la représentation des structures hiérarchiques qui caractérisent l’unité-phrase à travers les langues. La façon dont le cerveau humain représente, construit et l'esprit comprend les diverses structures de phrase, est en effet une des plus importantes questions qui restent encore largement irrésolues dans l’organisation cérébrale du langage. En nous appuyant sur la diversité des langues dans leur organisation syntaxique de l’unité-phrase, nous avons pu isoler différentes dimensions de cette complexité grâce aux propriétés syntaxiques du français dans la formation des questions, ainsi qu'aux spécificités des articulations Topique-Commentaire en chinois mandarin. Suite à une étude du marquage intonationel de la hiérarchie entre Topique et Commentaire, nous avons pu enregistrer les réponses cérébrales (PE) à ce type de constructions en contexte, et ainsi découvrir l’influence de sa signature prosodique sur son traitement en temps réel. Nos deux études d’IRMf apportent quand à elles un éclairage sur les bases neurales de deux dimensions de la complexité syntaxique de la phrase : sa structure hiérarchique et les transformations structurelles dont elle témoigne en cas de dislocation de ses éléments. La première étude, sur les interrogatives en français, met en lumière les corrélats cérébraux de différents types de movements syntaxiques, la seconde, sur les différents phénomènes topicaux du chinois, révèle les représentations et processus qui sont liés à l’activation par le Topique de l’interface entre l’unité-phrase et le niveau du discours. / Combining fine-grained linguistic analyses — from both typological and formal approaches to syntax — with neuro-imaging techniques (fMRI and ERP), this pluri-disciplinary research aims at investigating experimentally the issue of the hierarchical nature and complexity of the linguistic representation of sentence structure and its processing strategies across languages, specifically focusing on the case of Chinese Topic-Comment articulations and on French Interrogative constructions. The question of how the brain achieves sentence structure representation, building and understanding is often seen as one of the most important and unsolved issues of the neural organization of language. Leveraging on cross-linguistic invariance and variability in sentence hierarchical structure organization and building, we found in Chinese and French two exceptional testing grounds to isolate different syntactic complexity dimensions of the sentence-unit encoding. While the on-line auditory comprehension of sentence hierarchical structure in case of minimal intonational cues is investigated thanks to ERP recordings of Topic-Comment articulations in Chinese, two fMRI studies isolate two different syntactic complexity dimensions, respectively reflecting the sentence’s hierarchy and syntactic transformations. The first study, on French interrogative, seeks to isolate the neural correlates of different syntactic movement types. The second study, on Chinese sentence-discourse interface and Topics types, enables us to distinguish word-order surface complexity factors from syntactic movement transformations.