Cette thèse présente le modèle 3D du bassin de la Plaine du Pô en Italie du nord. Les six parties de la thèse conduisent le lecteur à partir du cadre géologique de base aux géométries et à la cinématique de la déformation à travers la région, ainsi qu’aux possibles applications en milieu académique ou industriel. Le modèle a intégré des données éparses et de qualité inégale, tirées exclusivement de la littérature publique. L'ensemble de données utilisées pour la création du modèle se base strictement sur des données en profondeur (i.e. dans leur dimension de profondeur). Les données sismiques disponibles ont été intentionnellement écartées pour les raisons suivantes: a) elles sont mal distribuées à travers le secteur d'étude, b) elles se rapportent à des images de basse qualité, d) leur intégration dans le modèle aurait impliqué un long et difficile travail d’évaluation du meilleur modèle de vitesse de propagation des ondes sismiques dans les sédiments, le mieux à même d’être employé pour une conversion finale temps-profondeur, la variation latérale et verticale des vitesses sismiques à l’échelle régionale étant douteuse ou, au mieux, incertaine. La méthodologie appliquée, la création de modèles et l'analyse des améliorations du modèle 3D fournissent un certain nombre de conclusions sur la géométrie, le style structural et la cinématique de la Plaine du Pô et leur contribution en terme de sismicité du bassin et de son potentiel pétrolier, avec une confirmation mutuelle des, mais aussi par, les résultats locaux et épars obtenus par d’autres auteurs. Le résultat principal du projet est d'avoir prouvé la capacité du modèle à visualiser et analyser la complexité du bassin de la Plaine du Pô dans les 3 dimensions à différentes échelles d'observation, de l’échelle crustal jusqu'au niveau des prospects... / This thesis deals with the 3D model building of the Po Valley foreland basin in northern Italy. The six parts of the thesis lead from the basic geological framework to the deformation geometries and kinematics across the region, to some of the possible model applications, for both academia and industry. The model has integrated sparse and variable quality data, exclusively taken from the public literature. The complete dataset used for the performed model building, strictly relies on depth-data (i.e. in their depth dimension). As such, the few available seismic data have been intentionally left apart because: a) they are poorly distributed across the study-area, b) they definitely refer to low quality images, d) their integration into the model would have implied a long and difficult work about the definition of the most-likely sediment velocities to be used for an ultimate time-depth conversion, uncertain and, at best, questionable. The applied methodology, the related model building and the progressing analysis of 3D model results suggest and discuss a number of conclusions about the Po Valley structural geometries-style-kinematics. From such results can be derived implications on basin seismicity and hydrocarbon potential, while confirming (thus being supported by) the local and sparse results of previous authors. The major result from the project is to have proven the model capability in rendering and analyzing the entire Po Valley basin structural complexity in 3D dimensions, from crustal to field scale. Thanks to this, the model is unique in the literature of the region...