De nos jours, les agents anti-microtubules (MTA) sont administrés dans de nombreuses pathologiques cancéreuses reflétant ainsi leur grande efficacité anti-tumorale. Cependant, leur utilisation se voit limitée pour deux raisons : (i) l’apparition d’effets indésirables et, (ii) l’émergence de cellules tumorales résistantes. Pour palier ces problèmes, les MTA font l’objet de nombreux travaux de recherche faisant ainsi de ces composés des médicaments toujours dans l’ère du temps. L’objectif principal des travaux présentés dans ce manuscrit repose sur l’étude du mécanisme d’action des MTA afin d’optimiser, par la suite, leur administration. Dans une première partie s’inscrivant dans le domaine de la recherche fondamentale, nous avons caractérisé les mécanismes moléculaires à l’origine de l’efficacité anticancéreuse de ces agents. En effet, nous avons mis en lumière l’existence d’un pont signalétique entre les mitochondries et les microtubules avec un rôle crucial de la voie de signalisation Akt/GSK3β plaçant ainsi, de façon inattendue, la kinase Akt au cœur de l’efficacité des MTA. Ces résultats fournissant un rationnel mécanistique aux stratégies thérapeutiques associant les MTA aux thérapies ciblées anti-Akt, nous avons alors mené une étude oncopharmacologique démontrant que l’association MTA/anti-Akt est fortement synergique in vitro et in vivo.Mieux comprendre le mécanisme d’action des MTA, afin de proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques aux cliniciens était l’objectif principal de cette thèse. Les résultats obtenus ici ouvrent ainsi la voie de l’association de ces agents avec les thérapies ciblées anti-Akt nouvelle génération. / Microtubule-Targeting Agents (MTA) are a broad group of anticancer drugs that are currently administered in a lot of cancers. Nevertheless, they can cause undesired side effects and can lose their effectiveness as a result of resistance development. The main objective of my PhD work was to characterize the MTA’s mechanism of action in order to optimize their administration in the future. In the first part, we demonstrated the important role of the kinase Akt in MTA effects. In the second part, we evaluated the interest to combine MTA with anti-Akt drugs. We observed that MTA efficacy is highly important with Akt targeting drugs, particularly in lung adenocarcinoma. These promising results will need further explorations in order to develop more convenient cancer therapy strategies.