Les relations symbiotiques entre organismes sont essentielles pour l’évolution de la bio- diversité et le fonctionnement des écosystèmes. En milieu terrestre ou en milieu marin benthique les symbioses sont assez bien décrites. Si dans le plancton marin, les relations entre hôtes hétérotrophes et symbiontes photosynthétiques sont des phénomènes observés dès le 19ème siècle, les mécanismes fonctionnels qui régissent ces symbioses restent largement inconnus. C’est le cas de la symbiose entre certaines espèces de radiolaires et leurs symbiontes dinoflagellés. Il s’agit d’un modèle symbiotique, composé de deux unicellulaires eucaryotes, sur lequel je me suis concentré au cours de cette thèse. Ces deux organismes sont connus pour être largement répandus dans les océans et pour leur importance au sein des écosystèmes marins, et il est donc important de mieux caractériser ces symbioses afin d’approfondir nos connaissances de ces organismes. Grâce aux technologies de séquençage haut-débit il est désormais possible d’obtenir, pour ces organismes non cultivables mais isolés depuis l’environnement, une quantité sans précédent d’information génomique. Ces approches représentent une opportunité de décrypter les mécanismes à l’oeuvre dans ces interactions symbiotiques. Mon travail de thèse a combiné la création d’outils bioinformatiques dédiés à l’analyse de données de transcriptomique des holobiontes de radiolaires et dinoflagellés et l’étude de ce modèle de symbiose. Ce travail de doctorat contribue à une meilleure compréhension des mécanismes d’adaptation fonctionnelle et évolutive des organismes photosymbiotiques marins. / Symbiotic associations between organisms are essentials in biodiversity evolution and ecosystems functioning. In terrestrial environments or in the benthic marine environment, the symbioses encountered are fairly well described and studied. In the marine plankton, photosymbioses are phenomena described and observed since the 19th century. However, if the actors of these associations begin to be identified, the fundamental functional mechanisms for the establishment and the maintenance of these symbioses remain largely unknown. This is particularly true for the symbiotic association between symbiotic radiolarians and their dinoflagellate photosymbionts, two unicellular eucaryotes, which I was interested in during this thesis. These two organisms are known to be widespread in the oceans and for their key role in marine ecosystems, and it is therefore important to characterize these symbiotic events in order to deepen our knowledge of these organisms. Thanks to high-throughput sequencing technologies it is now possible to obtain an unprecedented amount of data for these unicellular organisms that are not cultivable and need to be directly isolated from the environment. These new technologies represent a unique opportunity to better characterized the mechanisms involved in these intimate cellular interactions. My Ph.D. work has combined the implementation of bioinformatics protocols and tools dedicated to the assembly and analysis of RNA-seq data as well as to the study of holobiont transcriptomes of radiolarians and dinoflagellates. This thesis contributes to a better understanding of the mechanisms of functional and evolutionary adaptation of marine photosymbiotic organisms.