Les milieux aquatiques constituent des réservoirs ultimes pour de nombreux polluants organiques persistants,notamment les polychlorobiphényles (PCB, composés bioaccumulables) et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP, composés accumulés dans le sédiment et métabolisés par les vertébrés). Les poissons peuvent être exposés à ces polluants à plusieurs stades de vie, ce qui peut altérer leur intégrité fonctionnelle. Les objectifs de cette thèse étaient d'évaluer les altérations physiologiques entrainées par des expositions représentatives de situations environnementales. Ainsi, d’une part, des juvéniles et adultes de poissons zèbres ont été exposés par voie trophique à des mélanges de PCB représentatifs des estuaires européens. Les résultats montrent que la bioaccumulation varie en fonction des congénères de même que le transfert vers les oeufs, et pour ce dernier, le niveau de substitution par des chlores est déterminant. Une altération de la reproduction caractérisée par une réduction du taux de fécondation et l'apparition d'une atrésie folliculaire massive ont été montrées. Ces travaux pourraient être complétés 1) au niveau moléculaire pour mieux comprendre les mécanismes sous-jacents et notamment l'activité perturbateur endocrinien et 2) par l'évaluation des effets au niveau des populations par une approche de modélisation. D’autre part, des embryons ont été exposés pendant 96h à des sédiments enrobés par des HAP individuels. Les phénotypes obtenus sont conformes aux effets décrits pour ces HAP et ont permis de valider la procédure d'exposition. Cette procédure pourrait être utilisée pour évaluer la toxicité de sédiments naturels après extraction de la fraction aromatique, ainsi que pour évaluer la toxicité de molécules hydrophobes. Pour être fiable dans le cadre de tests, il reste indispensable d'identifier des marqueurs précoces d'effets tardifs pour éviter de sous-estimer la toxicité d'un composé. / Aquatic environments are ultimate reservoir for many persistent organic pollutants, including polychlorinatedbiphenyls (PCBs, bioaccumulative compounds) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs, compoundsaccumulated in the sediment and metabolized by vertebrates). Fish can be exposed to these pollutants at different life stages which can alter their functional integrity. The objectives of this PhD were to assess physiological alterations following exposure to mixtures representative of environmental situations. Thus, on the one hand,juvenile and adult zebrafish were exposed through the trophic pathway to PCB mixture representative of European Estuaries. The results showed that bioaccumulation varied with the congeners as well as transfer to eggs and for the latter, the level of chlorination is decisive. Impaired reproduction characterized by a reduction in the rate of fertilization and the appearance of a massive follicular atresia were shown. This work could be completed 1) at the molecular level to better understand the underlying mechanisms including endocrine disruptive activity and 2) by the evaluation of effects at the population level by a modelling approach. On the other hand, embryos were exposed for 96 h to sediment spiked with individual PAHs. The obtained phenotypes were consistent with the effects described for these PAHs and thus validated the exposure process. This procedure could be used to assess the toxicity of natural sediment after extraction of the aromatic fraction as well as to assess the toxicity of hydrophobic molecules. To be reliable tests, it remains essential to identify early markers of late effects to avoid under estimating the toxicity of a compound.