Les perspectives énergétiques globales soulignent une demande croissante d'énergie sur les prochaines décennies. Le pétrole brut devrait représenter environ 35% de l'offre d'énergie primaire à l'horizon 2030 d'après l'AIE. Parmi les sources d'approvisionnement, les hydrocarbures "non conventionnels" devraient contribuer significativement à l'offre de produits pétroliers, puisqu'ils présentent un intérêt stratégique en termes de réserves et d'indépendance énergétique. L'objectif de cette thèse est l'étude du potentiel de développement des ressources d'hydrocarbure non conventionnelles sous différents scénarios liés au contexte économique et environnemental. Les sables asphaltiques, principalement localisés au Canada, constituent notre cas d'application. La première partie de cette thèse a mis en évidence deux phases de développement: la première, de 1980 à 2005, correspondant à l'émergence de la filière grâce à des leviers réglementaires, économiques et géographiques; la seconde, amorcée en 2005 avec la dégradation du contexte économique, pendant laquelle le développement de la filière s'est fortement ralenti. La seconde partie de cette thèse porte sur l'analyse prospective à horizon 2050. L'élaboration d'un premier modèle basé sur la programmation linéaire a permis de quantifier l'offre tendancielle sous différents scénarios déterministes de prix et de réglementations environnementales. En particulier, la décision d'investissement apparaît significativement impactée par l'introduction d'une taxe CO2. Un second modèle basé sur la programmation dynamique a permis d'évaluer l'offre prospective en présence d'incertitudes. Un impact négatif de l'incertitude et de la volatilité des prix sur la décision d'investissement a été mis en évidence, avec ou sans réglementation environnementale. Cet impact négatif est accentué lorsqu'une incertitude supplémentaire sur le cadre réglementaire environnemental est introduite. / International energy outlook emphasizes an increasing energy demand over the next decades. Crude oil should represent about 35% of primary energy supply by 2030 according to the IEA. Among supply sources, non conventional crude oil should contribute significantly to the supply of petroleum products, being strategic in terms of reserves and energy independence. This thesis aims to evaluate the development potential of non conventional crude oil using different scenarios regarding the economic and environmental context. Oil sands, essentially located in Canada, constitute our application. The first part of this thesis highlights two development phases: the first one, from 1980 to 2005, corresponding to the emergence of the oil sands sector through regulatory, economic and geographical levers; the second one, started in 2005 with the deterioration of the economic climate, during which oil sands development slowed down significantly. The second part of this thesis focuses on the prospective analysis of the horizon 2050. Firstly, the development of a supply model based on linear programming allowed us to quantify non conventional oil trend supply under deterministic price and environmental regulation scenarios. In particular, investment decision is significantly affected by the establishment of a CO2 tax. Secondly, the development of another supply model based on dynamic programming allowed us to evaluate future non conventional crude oil supply under uncertainties. A negative impact of price uncertainty and volatility on investment decision is highlighted, under or without environmental regulation. This negative impact is strengthened by the introduction of a supplementary uncertainty in environmental legal framework.