L'objectif de la thèse est d'améliorer la compréhension des processus hydrologiques lors des événements de crues éclair. Se basant sur un modèle existant (MARINE), l'étude se concentre sur les processus internes au sol. Une étape préliminaire permet, à partir de l'analyse des données, de confirmer l'activité du socle rocheux durant les crues éclair. Une analyse structurelle de MARINE est réalisée, afin de connaître la sensibilité des flux de subsurface aux choix structurels. Une nouvelle modélisation, plus robuste et intégrant explicitement une représentation des roches altérées, est mise en place. Supposant des chemins préférentiels à l'interface sol/roche, le modèle donne une bonne reproduction des bassins sédimentaires. Sur les bassins granitiques, il sous-estime les récessions et, en conséquence, les éventuels seconds pics de crue, montrant la nécessité de représenter des flux significatifs sur ces bassins, y compris dans la zone altérée. / The purpose of this thesis is to improve the knowledge of hydrological processes during flash flood events using rainfall-runoff modelling. The project focuses on hydrological processes occurring into soil and subsoil horizons. A preliminary data analysis corroborates the activity of the weathered bedrock during flash floods. The hydrological response, simulated by the MARINE model, is then investigated to detect the sensitivity of subsurface flow processes to model assumptions. It leads to several modifications of the model structure in order to make it more robust. Moreover a two-layered soil column is implemented to explicitly integrate the activity of the weathered bedrock into the model. Assuming preferential path flows at the soil-bedrock interface, the model performs well on sedimentary watersheds, but underestimate recession curves and second flood peaks on granitic ones, showing the need to simulate as well significantcontribution from the weathered bedrock.