L’objectif de ce travail était d’identifier certains des déterminants perceptivo-cognitfs et/ou perceptivo-moteurs de l’expertise dans les sports de balle dans des environnements virtuels. Des joueurs de tennis et de basket avec différents niveaux d’expertise ont été testés au cours d’une première partie expérimentale comportant deux études de jugements perceptivo-cognitifs et une étude de poursuite visuo-manuelle. Les résultats n’ont pas montré de différence liée à l’expertise dans les tâches de jugements perceptivo-cognitifs, mais seulement dans la tâche de poursuite visuo-manuelle. Ce résultat questionne sur le rôle des représentations (ou des modèles internes) dans le développement de l’expertise et met en avant l’importance des régulations perceptivo-motrices pour discriminer l’expertise. Sur la base de ces résultats et afin d’explorer davantage l’expertise dans le registre perceptivo-moteur, une seconde partie expérimentale comportant trois expérimentations a été réalisée en utilisant des tâches de poursuite visuo-manuelle. Les résultats révèlent des capacités d’adaptation et de régulation du mouvement supérieures des experts particulièrement dans les situations où les trajectoires sont peu prévisibles. Les résultats obtenus au cours de cette thèse permettent en définitive de mettre en évidence que les tâches de poursuite visuo-manuelle aussi schématiques soient-elles, sont discriminantes de l’expertise en sport de balle. Ils soulignent des perspectives de développement des environnements virtuels pour tester et entraîner les experts dans le registre perceptivo-moteur. / The aim of this thesis is to identify the perceptual-cognitive and perceptual-motor determinants of expertise in ball sports in virtual environments. Tennis and basketball players with different levels of expertise were tested. To this purpose, the first experimental part contained two perceptual judgment studies and a visuomotor tracking study. Results did not show any difference between experts and non-experts in perceptual judgment tasks, but only in the visuomotor tracking task. Results raise some questions about the role of representations (or internal models) in the development of expertise. Results highlight the importance of perceptual-motor regulations to discriminate expertise. In order to explore more deeply the perceptual-motor process of expertise, a second experimental part involving three experiments was performed using visuomotor tracking tasks. Results reveal higher adaptation and regulation abilities of experts, particularly in the most constraint periods of tracking. This finding highlights that the visuomotor tracking tasks can discriminate expertise in ball sports. The present thesis reveals the potential of virtual environments to test and train perceptual-motor processes of experts.