Bien qu'elles existent depuis plus de quarante ans, les prothèses visuelles, qu'elles soient invasives (implants) ou non invasive (systèmes de substitution sensorielle), n'ont pas percé dans le secteur du handicap. Il serait difficile d'imputer cet état de fait à des limitations technologiques. Depuis les premières approches, les prothèses visuelles n'ont cessé de se perfectionner et de se diversifier. Toutefois, si la question de savoir comment transmettre le signal est bien documentée, la question de savoir quel signal transmettre a été plus rarement abordée. Dans cette thèse, nous identifions des outils susceptibles de pousser la conception des dispositifs de suppléance visuelle au-delà de la seule question de l'interface. Nous puisons pour cela dans les développements récents sur les théories actives de la vision et dans les implications de ces théories sur la conception et l'évaluation de dispositifs de perception. Nous nous inspirons par ailleurs du fonctionnement des systèmes perceptifs naturels, et plus particulièrement du traitement de l'information dans le système rétino-cortical humain, dont nous proposons un modèle. Ce modèle, issu de plusieurs travaux de thèse au laboratoire, a fait l'objet d'une simulation logicielle, implémentée dans le dispositif de substitution sensorielle visuo-auditif "TheVIBE". L'impact de ce traitement biomimétique du signal est testé expérimentalement sur des sujets humains équipés du dispositif dans différentes tâches notamment dans une tâche de mobilité en extérieur. L'observation des stratégies mises en oeuvre par les sujets pour se servir du dispositif de substitution permet de formuler de nouvelles hypothèses quant au rôle du traitement du signal dans le processus de vision.