Cette thèse analyse les mécanismes participant à la formation d'une dynamique cumulative de la ségrégation. Elle privilégie une entrée par les effets de quartiers, qui représentent l'articulation entre un certain nombre de déterminants urbains de la ségrégation et la valorisation d'externalités de voisinage. L'approche par les effets de quartiers nous conduit à reconnaître le rôle de l'hétérogénéité de l'espace urbain, et de sa perception par les agents. Nous développons un modèle de ségrégation fondé sur la cognition spatiale, qui nous permet de représenter l'émergence de configurations ségrégées relevant de logiques de ségrégation "choisie" ou "subie", à partir de la complexité des représentations spatiales des agents. L'analyse de l'inscription spatiale des effets de quartiers au sein du territoire urbain bordelais nous permet ensuite de confirmer la relation forte s'établissant entre ségrégation et métropolisation. Les effets de quartiers participent de façon active à la structuration et à la différenciation de l'espace urbain, ce qui est notamment appréhendé à travers leur impact sur la valorisation des prix du logement. L'approche par les effets de quartiers confirme l'existence d'une dynamique cumulative de la ségrégation, qui inscrit durablement les inégalités au sein du territoire urbain.