Notre travail s'inscrit dans une dynamique de documentation de l'ouest du continent africain où les recherches en Préhistoire sont encore peu développées en comparaison du reste du continent. Nous avons cherché à établir un cadre chrono-culturel des gisements préhistoriques de la vallée de la Falémé, localisée à l'extrême Est du Sénégal, en y appliquant la méthode de datation par OSL. 86 échantillons ont ainsi été prélevés et datés, sur une vingtaine de sites répartis le long de la vallée. Grâce à des enregistrements sédimentaires relativement continus, nous avons documenté la chronologie des différents techno-complexes lithiques en présence. Des industries acheuléennes ont été datées d'au moins 90 ka, celles du Middle Stone Age notamment caractérisées par des industries à pièces bifaciales, se situent au MIS3. Quant aux industries caractéristiques du Late Stone Age (microlithiques et microlithiques géométriques), elles prennent place entre 15 et 10 ka avant le présent. La nécessité de documenter la chronologie des cultures préhistoriques nous a également poussé à réaliser des développements méthodologiques. Pour caractériser la micro-dosimétrie de nos échantillons, nous avons utilisé plusieurs techniques telles que l'imagerie (autoradiographe ᵦ) et la simulation numérique (DosiVox-2D). Ces travaux ont entre autres montré que les modèles communément employés ont tendance à biaiser le débit de dose et par conséquent les âges. À l'issue de notre travail, la vallée de la Falémé se présente donc comme une nouvelle séquence de référence pour la Préhistoire ouest africaine, aux côtés des travaux réalisés sur le complexe d'Ounjougou au Mali. / Our work is part of a West African Prehistory documentation dynamic. Compared to other regions of this continent, research in this area is still scarce. Our aim was to establish a chrono-cultural framework of the Falémé Valley archaeological sites located in Eastern Senegal by applying the OSL dating method. For this purpose, 86 samples were taken and dated from around 20 sitesthroughout the valley. Thanks to relatively continuous sedimentary records, a chronology of different lithic techno-complexes has been established. Acheulean industries date back to at least 90 ka while the bifacial-shaped pieces that typically characterize the Middle Stone Age can be dated to MIS3. Meanwhile, Late Stone Age industries (microlithic and geometric microlithic) are dated circa 15 to 10 ka. The need to document the chronology of prehistoric cultures has led us to carry out some methodological developments. To properly assess the micro-dosimetry of our samples, we used several techniques suh as an imaging system (ᵦ autoradiography) and a numerical simulation (DosiVox-2D). These methodological developments have inter alia shown that classical models tend to bias the dose rate and thus the dates. On the basis of our work, the Falémé Valley is therefore presented as the new sequence of reference for West African Prehistory,alongside the work that has been done in the Ounjougou complex in Mali.