L’artériopathie oblitérante des membres inférieurs (AOMI) est une affection vasculaire obstructive athéroscléreuse. Elle touche 20% des plus de 70 ans. L’ischémie critique des membres inférieurs (ICMI) est le stade ultime et nécessite une revascularisation. La thérapie cellulaire (TC) tente de promouvoir l’angiogenèse chez les patients en impasse thérapeutique. Les cellules souches mésenchymateuses (MSCs) sont un bon candidat, car elles associent des propriétés angiogéniques et immunomodulatrices. L’objectif de cette thèse a été 1), d’évaluer dans un modèle murin d’ischémie de la patte, l’efficacité de deux types de MSCs: les MSCs indifférenciées et les MSCs « endothelial like » (MELs) en les comparant aux cellules dérivées de la moelle osseuse; 2) d’analyser le membre ischémié par spectroscopie Raman.Les MELs et les MSCs ont induit une restauration complète du flux et une amélioration fonctionnelle du membre. Aucune nécrose n’a été signalée après administration des MELs. Histologiquement, les MELs ont induit les taux les plus élevés de néoangiogenèse et de régénération musculaire. Les acquisitions spectrales ont révélé que la spectroscopie Raman peut différencier un membre ischémié d'un membre sain et indique une augmentation du ratio lipide/protide au cours de l’ischémie.Notre étude indique que les MELs de patients ICMI rétablissent le flux sanguin et permettent la réparation musculaire. La spectroscopie Raman peut être utilisée pour évaluer l'ischémie chez les patients atteints d’ICMI. / Peripheral artery disease (PAD) is an atherosclerotic obstructive disease affecting lower limbs arteries. It affects nearly 20% of over 70s. Critical limb ischemia (CLI) is the ultimate stage and requires revascularization. Cell therapy (CT) has been proposed for patients with CLI. Clinical trials were encouraging but failed to establish efficacy. Mesenchymal stem cells (MSCs) may be a better option as they combine angiogenic and immunomodulatory properties. MSCs can be obtained from BMCs of CLI-patients. The aim of this study was first to evaluate, in a murine hindlimb ischemia model, the efficacy of two types of MSCs: undifferentiated mesenchymal stem cells (MSCs) and “endothelial like” MSCs (MELs) in comparison with currently used BMCs. Secondly, the objective was to perform a non-invasive analysis of ischemic limb using Raman Spectroscopy. MELs and MSCs induced complete perfusion restoration whereas BMCs did not. The complete flow recovery was significantly earlier with MELs in comparison with MSCs. Both MSCs and MELs improved functionality more efficiently than BMCs. Interestingly, complete limb salvage was observed in the MELs treated group exclusively. In muscles, MELs induced the highest rate of neoangiogenesis and the best muscle repair as shown by the presence of regenerated myofibers. Spectral acquisitions revealed that Raman spectroscopy can discriminate ischemic limb from healthy limb and can grade ischemia over time.Our study brings evidence that MELs obtained from CLI-patients can restore blood flow and provide muscle repair. Moreover Raman spectroscopy could be used clinically to assess ischemia in CLI-patients.