Le cancer de la vessie représente le 4ième cancer de l'homme en Europe. Dans la majorité des cas, les primo-tumeurs sont traitées facilement par résection mais dans 60% des cas, il y a récidives sous formes plus agressives. Il est donc nécessaire de détecter au plus tôt ces récidives. A ce jour, l'examen de référence pour le diagnostic d'un cancer de la vessie est la cystoscopie. Cet examen permet d'examiner l'intérieur de la vessie à l'aide d'un système optique introduit via l'urètre. Cette méthode est spécifique et sensible mais inconfortable et invasive pour le patient. Il est donc important de trouver de nouvelles méthodes de diagnostic de tumeurs de la vessie et, de surveillance aussi sensibles et spécifiques pour réduire l'inconfort chez le patient et par la même occasion, le coût associés à la cystoscopie. La recherche de biomarqueurs protéiques dans l'urine représente une alternative majeure pour le diagnostic, le pronostic et le suivi thérapeutique de patients atteints de pathologies uro-génitales. Dans le cas présent du cancer de la vessie, la vessie joue le rôle de réservoir de cellules relarguées par la tumeur, ce qui fait de l'urine, fluide dit "proximal", le fluide idéal pour la recherche de biomarqueurs protéiques. Ces dernières années, la recherche de biomarqueurs protéiques a bénéficié de progrès spectaculaires dans le domaine de la spectrométrie de masse et de la biochimie, permettant d'accéder à une large variété de protéines sur une large gamme dynamique de concentration. De plus, l'apparition de nouvelles approches de protéomique quantitatives, telle que la stratégie "Accurate Mass and Time (AMT) tags" couplée à la quantification « label free », permet la comparaison de protéomes d'états physiologiques distincts par mesures d'abondances des protéines. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons ainsi développé un protocole expérimental couvrant l'ensemble du processus de découverte de nouveaux biomarqueurs associés au cancer de la vessie dans l'urine, i.e., de la collecte et préparation des échantillons d'urine à l'évaluation de méthodes de fractionnement pour la caractérisation la plus exhaustive possible du protéome urinaire, en utilisant des méthodes de protéomiques quantitatives et des méthodes de statistiques dédiées. Ce travail nous a permis de constituer une base de données contenant 2014 protéines urinaires. Des variations d'abondances ont été mesurées pour plus de la moitié d'entre elles, au travers d'une cohorte de 98 patients constituée de patients atteints de cancers de la vessie et de patients contrôles. Une liste finale composée de 97 candidats biomarqueurs du cancer de la vessie a été établit. Cette liste contient un grand nombre de protéines exosomales potentiellement sécrétées de façon spécifique par la tumeur. / Bladder cancer is the 4th type of cancer causing man death in Europe. In most cases, primary tumors can be easily removed by resection but in 60% of the cases, the tumors regrowth in more aggressive forms. Therefore, it is essential to detect early recurrence of bladder cancer. To date, the gold standard for the diagnosis of bladder cancer is cystoscopy. It allows the examination of the inside of the bladder using an optical system which is inserted in the urethra. This method is sensitive and specific but extremely uncomfortable and invasive for the patient. Therefore, it is crucial to find new diagnosis and monitoring methods for bladder tumour more comfortable for the patient, in a cost efficient way. The search for clinically useful protein biomarkers in the urine is a major alternative for the diagnosis, the prognostic and the therapeutic treatment of patients with urea-genital pathologies. In the specific case of the bladder cancer, the bladder contains the cells left by the tumour, and subsequently urine becomes the ideal fluid for biomarker investigation as a “proximal fluid”. In the last few years, the search for protein biomarkers has benefited of significant progress in the field of mass spectrometry and bio-chemistry, allowing the detection of a wide variety of proteins in a large dynamic range of concentrations. In addition, new approaches of quantitative proteomic, such as the “Accurate Mass and Time (AMT) tags” approach, coupled with the “label free” quantification, allows the comparison of proteomes from distinct physiological state by measuring protein abundances. During this thesis, we developed an experimental protocol covering the whole process of discovering new biomarkers associated to bladder cancer in urines, i.e., from the collection and preparation of urine samples, to the evaluation of the best fractioning method to define the urinary proteome using quantitative approaches and dedicated statistical methodologies. This work enables the population of a database containing 2014 urinary proteins. Abundance variations were measured for more than the half through a cohort of 98 healthy and bladder cancer patients. A final list of 97 biomarker candidates has been established. This list holds a significant number of exosomal proteins that are potentially secreted by the tumour.