L'objectif de la thèse était de développer un système de phytoépuration par marais artificiels permettant le traitement simultané de micropolluants organiques (MPO) et d'éléments traces métalliques et métalloïdes (ETMM) en milieu méditerranéen, en vue de traiter les rejets émis par un bassin versant industrialisé, et favoriser la résilience d'une zone humide protégée. Une étude en microcosmes a été conduite sur cinq hélophytes (Alisma lanceolatum, Carex cuprina, Epilobium hirsutum, Iris pseudacorus, et Juncus inflexus) natives du marais des Paluns (Marignane, 13). La croissance et le développement des plantes ont été suivis pendant 113 jours d'exposition à des mélanges de MPO et/ou d'ETMM, à des concentrations maximales dix fois plus élevées que les seuils de rejets réglementaires. Les concentrations en ETMM dans les parties souterraines et aériennes des plantes ainsi que les communautés bactériennes de la rhizosphère ont été analysées à la fin de l'étude. Les résultats ont confirmé l'efficacité épuratoire du système et ont permis de mieux comprendre les interactions entre plantes, substrat, polluants et microorganismes. Les résultats encouragent l'utilisation de C. cuprina pour la phytoaccumulation et la phytostimulation, et d'E. hirsutum pour la bioindication. Afin de faciliter l'intégration du marais artificiel au sein du territoire industrialisé, un outil de bioindication a été développé, en complément d'une approche sociologique. La thèse a abouti à la mise en place de trois éco-filtres expérimentaux, en amont du marais des Paluns, permettant de tester en conditions réelles les outils développés et de constituer un site pilote pour le bassin méditerranéen. / The thesis aimed at developing a constructed wetland for simultaneous phytoremediation of organic micropollutants (OPM) and trace metals and metalloids (MM) in Mediterranean environment, for treating chronical and accidental releases from an industrialized catchment, and enhancing the resilience of a protected wetland. A greenhouse study was conducted in microcosms with pozzolan substrate, with five native helophytes (Alisma lanceolatum, Carex cuprina, Epilobium hirsutum, Iris pseudacorus, and Juncus inflexus) from the "Les Paluns" wetland (Marignane, 13). Plant growth and development parameters were monitored during 113 days of exposure to mixtures of OPM and/or MM, with the maximum concentrations ten times over the limits of European quality standards. MM concentrations in belowground and aboveground plant parts and rhizosphere bacterial communities were analyzed at the end of the study. Results confirmed the system depurative efficiency and provided an insight into the interactions between plants, substrate, pollutants and microorganisms, and an assessment of their effects on phytoremediation processes. Results encourage the use of C. cuprina for MM phytoaccumulation and for phytostimulation, and of E. hirsutum as a bioindicator in constructed wetlands. Finally, a bioindication tool was created to assist the constructed wetland integration in the industrialized territory, as a complement of a sociological approach. The thesis led to the implementation of three experimental eco-filters upstream from the Les Paluns wetland, in order to test in naturae the tools developed and to have a pilote site for the Mediterranean basin.