La mixité à l’école est souvent considérée comme un moyen privilégié pour tendre vers une meilleure égalité entre les filles et les garçons. Si les différents dispositifs institutionnels encourageant sa mise en oeuvre ont contribué à une égalité de droits, ils n’ont pas abouti pour autant à une égalité dans les faits. La recherche analyse finement les formes concrètes que peut prendre la mixité dans l’éducation physique et sportive (EPS) dans le second degré où certaines inégalités entre les filles et les garçons sont encore souvent considérées comme « naturelles ». Allant à l’encontre de cette idée reçue, la thèse montre que si la mixité n’est pas, a priori, un obstacle à une meilleure égalité entre les sexes, les choix pédagogiques pouvant y être associés sont susceptibles de mettre en difficulté une partie des filles. Méthodologiquement, le travail s’appuie sur plusieurs dispositifs articulés entre eux : une observation ethnographique de 200 heures d’enseignement ; une vingtaine d’entretiens avec des professeurs d’EPS ; l’analyse secondaire de deux enquêtes nationales ayant permis d’interroger par questionnaire 1 954 élèves et 1 317 enseignants du second degré. La recherche montre, entre autres, que les formes de regroupements choisis, les contenus d’enseignement privilégiés (à forte connotation masculine), les interactions entre le professeur et les élèves sont autant d’éléments susceptibles d’entretenir une inégalité de traitement des filles et des garçons. En somme, le travail souligne que la mise en oeuvre de la mixité en EPS ne peut faire l’économie d’une réflexion approfondie permettant l’élaboration de dispositifs pédagogiques autorisant une réelle prise en considération des différences entre filles et garçons (que celles-ci soient d’ordre biologique ou culturel). / Coeducation is often considered an ideal way to foster equality between girls and boys. Although, in theory, various institutional initiatives encouraging coeducation have contributed to fostering equal rights, they do not always lead to equal opportunities in practice. This study focuses on the tangible aspects of coeducation at secondary school level in the specific fields of physical education (PE) and sport, where some inequality between girls and boys is still often considered ―normal‖. Countering this preconceived notion, the thesis demonstrates that whilst coeducation does not initially stand in the way of greater gender equality, the educational strategies that may be associated with it are likely to put some girls at a disadvantage. In terms of methodology, the research is based on a combination of several studies, including ethnographic observation of 200 teaching hours; some twenty interviews with PE and sports teachers; and secondary analysis of two national surveys based on questionnaires completed by 1,954 secondary school pupils and 1,317 secondary school teachers. The study shows, among other things, that the type of group activity and educational content chosen (which is often male-oriented), as well as the way teachers and pupils interact, are all factors that are likely to promote disparities in the way girls and boys are treated. Finally, the work underlines that teaching PE and sport in a coeducational environment cannot be done without careful consideration of the differences between girls and boys, and the development of educational strategies that take these differences into account (be they biological or cultural).