Le genre Quercus comprend plus de 500 espèces et est réparti sur l’ensemble de l’hémisphère nord. La phylogénie du genre, faite à ce jour à partir d’un nombre très limité de marqueurs nucléaires, n’était pas résolue. Des incertitudes demeuraient au niveau des nœuds profonds où ont divergé les principaux groupes taxonomiques aujourd’hui reconnus. L’objectif de cette thèse était d’explorer de manière plus exhaustive les ressources génomiques nucléaires et chloroplastiques pour affiner la phylogénie du genre. Les travaux sont basés sur les séquences de six gènes nucléaires et de l’ensemble du génome chloroplastique. Ces travaux confirment le caractère diffus du signal phylogénétique et le gain de résolution obtenu par l’adjonction de séquences nouvelles. Ils confirment également la subdivision du genre en six groupes infragénériques (Cyclobalanopsis, Ilex, Cerris, Lobatae, Quercus s.s. et Protobalanus), dont les relations phylogénétiques ont été précisées, même si certaines irrésolutions persistent. La thèse met très clairement en évidence l’empreinte phylogéographique dans le génome chloroplastique au niveau du genre et de sa distribution mondiale. Le signal phylogéographique chloroplastique ajouté à la phylogénie nucléaire permet d’échafauder un scénario biogéographique de diversification du genre. Ce scénario devra être corroboré par des apports d’autres disciplines (paléontologie et géologie historique). / The genus Quercus comprises more than 500 species, and is widely distributed across the Northern hemisphere. Phylogenetic reconstructions based on traditional molecular sequences were so far irresolutive at the deeper nodes where the major extant taxonomic groups have diverged. This thesis aims at improving the phylogeny of the genus by exploring the current nuclear and chloroplastic genomic resources. The phylogenetic investigations are based on sequences of six nuclear genes and the entire chloroplastic genome. The results confirm that the phylogenetic signal is rather diluted and that substantial improvements can be obtained by adding sequences from additional genes. They also confirm that the genus can be subdivided in six infrageneric groups (Cyclobalanopsis, Ilex, cerris, Lobatae, Quercus s.s. et Protobalanus). Phylogenetic relationships among these groups are refined, although not fully clarified. There is a very clear phylogeographic imprint in the chloroplast genome that extends at the macroevolutionary level at the whole genus across its entire distribution. The phylogeographic structure together with the phylogeny at the nuclear level allows to elaborate an historical scenario of the radiation of the genus. Additional elements coming from other disciplines (paleontology, historical geology) are however necessary to confirm this scenario.