Choisir un partenaire sexuel est une décision importante pour un animal. Parce que cette décision va considérablement affecter son succès reproducteur, l’individu doit se baser sur un ensemble de traits qui reflètent la qualité du partenaire. Depuis peu, une attention particulière est portée sur l’importance de la cognition dans le contexte de choix de partenaire. En effet, la capacité à percevoir, intégrer, mémoriser et utiliser l’information disponible dans l’environnement permet aux individus de répondre de manière appropriée aux problèmes qu’ils rencontrent et d’ajuster leur comportement en conséquent. Si les femelles retirent un bénéfice à s’apparier avec des mâles capables de répondre aux changements de leur environnement, ces derniers pourraient avoir un accès privilégié à l’appariement lors du choix de partenaire des femelles. Certaines évidences appuient cette idée en démontrant notamment des relations positives entre les capacités cognitives des mâles et leur succès d’appariement et reproducteur et en révélant des préférences sexuelles femelles pour des traits cognitifs mâles. Cependant, ces résultats restent très contrastés, particulièrement chez les animaux non humains où l’importance du choix de partenaire dans l’évolution de la cognition n’est pas encore clairement définie. L’objectif de ma thèse était donc d’explorer le rôle du choix de partenaire dans l’évolution de la cognition mâle et femelle en combinant l’approche observationnelle sur une espèce d’oiseaux monogame et l’approche théorique en utilisant un modèle à base d’agents. Plus précisément, en réalisant des expériences en laboratoire sur le Diamant mandarin (Taeniopygia guttata), j’ai notamment testé si les femelles démontrent une préférence pour des mâles capables d’ajuster leur comportement d’approvisionnement en réponse à un changement environnemental. J’ai ensuite examiné, dépendamment de leurs propres capacités cognitives, si les femelles expriment des préférences pour des mâles performants dans quatre tests psychométriques différents. J’ai finalement exploré les rôles respectifs de la sélection naturelle et intersexuelle en simulant l’évolution de la cognition sous différents scénarios environnementaux. Les résultats de cette thèse ont révélé que les femelles diamants mandarin exprimaient une préférence pour les mâles capables d’ajuster leur comportement d’approvisionnement ainsi que les mâles performants dans certaines tâches cognitives. Cependant, ces préférences n’étaient pas unanimes et dépendaient des propres capacités cognitives des femelles à performer dans ces différentes situations. À l’échelle évolutive, la sélection intersexuelle à travers le choix de partenaire modifiait les patrons d’évolution de la cognition prédits lorsque la sélection naturelle opérait seule. En effet, elle favorisait l’évolution de bonnes capacités cognitives lorsque les contraintes environnementales étaient faibles, mais maintenait de la diversité cognitive lorsque ces contraintes étaient élevées. Dans l’ensemble, ces résultats suggèrent que le choix de partenaire jouerait un rôle important dans l’évolution et le maintien de diversité cognitive au sein des populations. Néanmoins, les conséquences évolutives du choix de partenaire sur les capacités cognitives des individus dépendraient de l’avantage adaptatif à s’apparier avec un mâle plus performant, c’est-à-dire de la capacité cognitive mâle considérée, des caractéristiques des femelles et de l’environnement dans lequel ce choix est fait. / Choosing a mate is an important decision for an animal. Because this decision significantly affects an individual’s reproductive success, it must base its choice according to different traits that reflect the quality of potential mates. Recently, a particular attention has been given to cognitive traits in mate choice context. Indeed, the ability to perceive, integrate, memorize and use the information available in the environment allows individuals to act properly when facing a problem and to adjust their behaviours accordingly. Given that females could benefit from choosing males capable of responding to environmental changes, those with good cognitive abilities should have privileged access to females in mate choice contexts. Some evidence supports this idea by revealing positive relationships between males’ cognitive abilities and their mating and reproductive success as well as female mating preference for male cognitive abilities. However, these results stay contrasted, particularly in non-human animals for which the importance of mate choice in the evolution of cognition is still not clearly defined. The objective of my PhD was to explore the role of mate choice in the evolution of male and female cognition by combining an observational approach using a monogamous bird species and a theoretical approach using an agent-based model. Specifically, by running laboratory experiments on zebra finches (Taeniopygia guttata), I tested whether females demonstrated a mate preference for males able to adjust their foraging behaviour following an environmental change. Then, I investigated whether females, depending on their own cognitive abilities, demonstrated a mate preference for better performers in four different psychometric tests. I finally explored the relative role of natural and sexual selection by simulating the evolution of cognition under different environmental scenarios. The results of this PhD project revealed that zebra finch females preferred males exhibiting greater behavioural plasticity in their foraging tactic use as well as males performing better in several cognitive tasks. However, females’ preference for cognitive abilities was not unanimous but depended on females’ own abilities to perform in these tasks. At the evolutionary scale, intersexual selection through mate choice changed the evolutive patterns observed under natural selection alone. In fact, intersexual selection promoted good cognitive abilities under most favourable environments but maintained cognitive diversity under the harsher ones. Taken together, these results suggest that mate choice plays an important role in the evolution and maintenance of cognitive diversity within populations. Nevertheless, the evolutive consequences of mate choice on individual cognitive abilities should depend on i) the adaptive value of mating with a male with better performance, and thus, on the cognitive ability considered, ii) the female characteristics and iii) the local environment during mate choice.