La biomasse végétale suscite un intérêt accru en raison de son potentiel pour les énergies de remplacement du pétrole. Dans toutes ces formes d'utilisation et de valorisation, la paroi cellulaire lignocellulosique occupe un rôle central. C'est dans ce contexte d'une meilleure connaissance de la structure fine de la paroi secondaire lignifiée et de la fonction des polymères constitutifs dans l'élaboration du biocomposite qu'est la paroi que se situent les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse.<br />Plusieurs mutants nuls de la plante modèle Arabidopsis thaliana, dont un ou plusieurs gènes (cinnamoyl-CoA-réductase, mutant ccr1 ; cinnamyl alcohol deshydrogénase, mutants cad-c et cad-d ; aldéhyde déshydrogénase, mutant ref1 ; férulate 5-hydroxylase, mutant f5h) impliqués dans la synthèse des alcools coniférylique et sinapylique, précurseurs des unités G et S des lignines, ont été totalement réprimés, ont constitué les modèles utilisés pour étudier les effets de la mutation sur la composition et la structure des parois. L'analyse biochimique des lignines des plantes mutantes par thioacidolyse, d'une part, et l'étude à l'échelle ultrastructurale par immunomarquage en microscopie électronique, d'autre part, ont constitué les deux principales approches complémentaires privilégiées par lesquelles il a été possible de décrire les impacts des mutations sur la structure des lignines et par là sur l'assemblage macromoléculaire des parois. Les conséquences des mutations se sont avérées tissu-spécifiques et suggèrent une régulation spatio-temporelle de la lignification accompagnant la différenciation. La comparaison des altérations induites dans l'assemblage des parois par les différentes mutations a permis de déduire que les structures non-condensées des lignines assuraient un rôle important dans la cohésion du composite cellulose-hémicelluloses-lignines. L'analyse des impacts des mutations simples ou multiples des différents gènes montre que les effets sur les lignines et les parois ne correspondent pas à la simple sommation des effets de chacune des mutations des gènes, suggérant des régulations croisées. Le développement d'une nouvelle approche de microanalyse impliquant la microdissection à capture laser a permis de préciser pour la première fois les différences analytiques des lignines des fibres par rapport aux vaisseaux, et a montré tout son potentiel pour l'analyse de l'impact des mutations à l'échelle tissulaire.