Les glioblastomes (GBMs) sont des tumeurs cérébrales au pronostic défavorable. La résistance aux thérapies actuelles et la rechute des GBMs pourraient être due à l'existence de cellules aux propriétés souches. L'objectif de ma thèse a été la caractérisation des cellules souches de GBMs (CSGs) isolées à partir de tumeurs. L'analyse du profil souche et de pluripotence des CSGs a montré qu'elles sont maintenues dans un état souche par SOX2 et que COL1A1 et IFITM1 peuvent être des cibles thérapeutiques potentielles. L'étude de la radiosensibilité des CSGs à travers l'analyse des courbes de clonogénicité a mis en évidence deux groupes dont un «atypique» pouvant être composé de sous-populations de cellules aux radiosensibilités différentes qu'il conviendra de caractériser. L'étude de la réparation a mis en évidence deux autres groupes dont un ayant un fort potentiel de réparation qui exprime plus fortement le gène RAD51 après irradiations. Le traitement par un inhibiteur spécifique de RAD51 ralentirait la capacité de réparation de ces cellules. Malgré cette hétérogénéité, l'inhibition de la voie Hedgehog (HH) par un vecteur glucuronylé de la cyclopamine, activé par le microenvironnement tumoral, inhibe la prolifération et l'auto-renouvellement des CSGs in vitro et ralentit la croissance tumorale in vivo. La voie HH semble être une cible thérapeutique intéressante commune à toutes les CSGs. Néanmoins, il est nécessaire de prendre en compte l'hétérogénéité dans les populations tumorales pour le développement de la médecine personnalisée. / Glioblastomas (GBMs) are brain tumors with a poor prognosis. Their resistance to current therapies and the occurrence of tumor relapse may be related to the existence of cells bearing stem cell characteristics. The aim of this PhD research was to characterize glioblastoma stem cells (GSCs) having been isolated from tumors. Analysis of the stemness and pluripotency profiles of GSCs indicated that their stemness states are maintained by SOX2 and that COL1A1 and IFITM1 may be potential therapeutic targets. Clonogenic studies of GSC radiosensitivity underscored the presence of two groups, one of them composed of sub-populations of cells with different degrees of radiosensitivity that have yet to be fully characterized. Study of DNA repair capacity highlighted two additional groups including one with high repair potential overexpressing the RAD51 gene after 4Gy. However, treatment with RAD51 inhibitor is likely to slow down repair of GSC lesions. Notwithstanding GSC heterogeneity, in our study inhibition of the Hedgehog pathway (HH) by a cyclopamine glucuronid prodrug, activated by the tumor microenvironment, inhibited in vitro proliferation and self-renewal in all the GSCs tested and slowed down tumor growth in vivo. Hence, HH pathway appears to be conserved among GSCs and constitutes an interesting potential therapeutic target. With regard to the development of personalized medicine, it is nevertheless highly advisable to take into account the pronounded heterogeneity of tumor populations.