La chromatographie en phase liquide bidimensionnelle « comprehensive » en ligne (LCxLC) est une technique à très haut pouvoir de séparation. Après avoir établi son intérêt mais aussi les enjeux liés au développement de méthodes et les conditions expérimentales utilisées, une attention particulière est portée à l'optimisation des méthodes en LCxLC. Une procédure d'optimisation basée une méthode « Pareto-optimal » est décrite. Les conditions optimales prédites sont ensuite appliquées à la séparation RPLCxRPLC d'un mélange complexe de peptides et comparée avec la 1D-RPLC en termes de capacité de pics, temps d'analyse et facteur de dilution démontrant l'avantage fournit par la RPLCxRPLC. L'optimisation d'une méthode HICxRPLC-UV/MS en ligne permettant la caractérisation exhaustive d'un anticorps conjugué est réalisée soulignant, entre autres, la grande complémentarité entre les différents modes de détection employés en 1D et 2D.Enfin, la possibilité de développer un couplage RPLCxSFC est explorée dans le but d'augmenter l'espace de séparation pour des composés neutres. La méthode RPLCxSFC optimisée est comparée avec une séparation RPLCxRPLC optimisée pour l'analyse d'une bio-huile montrant qu'elle peut-être considérée comme une alternative crédible pour la séparation de tels échantillons / Comprehensive two-dimensional liquid chromatography is a powerful but complex separative technique. After detailing the interest of such a technique, the method development issues and the experimental conditions employed throughout this work, a particular attention is paid to the optimization of LCxLC methods. Accordingly an optimization procedure based on Pareto-optimal method is described. The predicted optimal conditions are then applied to experimental RPLCxRPLC separations of complex samples of peptides and compared with 1D-RPLC in terms of peak capacity, analysis time and sensitivity clearly showing the advantage of RPLCxRPLC approach.The optimization of a HICxRPLC-UV/MS method for the exhaustive characterization of an antibody-drug conjugate is achieved highlighting the high complementarity of the different detection modes used both in 1D and 2D. Finally, a proof of concept concerning the implementation of RPLCxSFC coupling is achieved with the aim of increasing the separation space coverage for neutral compounds. The optimized RPLCxSFC separation is then compared with an optimized RPLCxRPLC approach for the analysis of a bio-oil sample showing that RPLCxSFC is a credible alternative for the separation of such a sample