Ce travail de thèse propose d’examiner l’intérêt de la volatolomique pour révéler dans le foie, le plasma et le tissu adipeux des composés organiques volatils (COVs) marqueurs d’exposition des animaux d’élevage aux micropolluants. Des développements méthodologiques ont d’abord été réalisés pour lever deux principaux verrous à l’application de la volatolomique. Un premier volet de ce travail méthodologique a ainsi permis de proposer des conditions d’extraction par microextraction en phase solide à la fois efficace, fidèle et reproductible pour l’analyse du volatolome de matrices biologiques complexes. Une comparaison de trois méthodes chimiométriques non-supervisées- l’Analyse en Composantes Principales (ACP), l’Analyse en Composantes Indépendantes (ACI) et l’Analyse en Composantes Communes (ACC) – a montré ensuite l’intérêt de l’ACC pour révéler des différences volatolomiques et identifier des marqueurs candidats pour chaque type d’exposition.En s’appuyant sur ces développements, un second volet de ce travail a permis d’évaluer l’intérêt de la volatolomique pour tracer l’exposition des animaux d’élevage à différents types de micropolluants. Cette recherche a confirmé la pertinence de l’analyse volatolomique du foie et a montré que le plasma pouvait permettre également un diagnostic ouvrant la voie à des contrôles in vivo de l’exposition animale. Les résultats montrent également une complémentarité informative entre les deux matrices biologiques. En revanche, le potentiel informatif de l’analyse du volatolome de tissus adipeux s’est révélé beaucoup plus limité, l’étude ne permettant pas d’identifier le moindre marqueur d’exposition. Ainsi, si la robustesse de ces marqueurs est validée par des travaux ultérieurs, ces résultats ouvrent la voie à un diagnostic de l’exposition animale aux micropolluants à l’abattoir ou sur le lieu d’élevage. / The present study proposes to examine the relevance of liver, plasma and adipose tissue volatolomics to detect volatile organic compound (VOC) markers of animal exposure to micropollutants. Methodological developments were first carried to solve two main limits to the application of volatolomics. A first part of this methodological development enabled the determination of the efficient, accurate and reproducible solid phase microextraction conditions for the analysis of the volatolome in complex biological matrices. Then, a comparison of three unsupervised chemometric methods - Principal Components Analysis (PCA), Independent Components Analysis (ICA) and Common Components Analysis (CCA) - highlighted the potential of CCA for the determination of volatolomic differences in VOC profiles and for the identification of candidate VOC markers for each contamination.Based on these methodological developments, the second part of this work studied the potential of liver, plasma and adipose tissue volatolomics to back-trace animal exposure to different types of micropolluants. These results confirmed the relevance of the volatolomic analysis of the liver and showed that the plasma could also of interest, opening the way to in vivo controls of animal exposure to micropollutants. Moreover, the results demonstrated the complementarity of the biological matrices. The informative potential of the volatolome analysis of adipose tissue is much more limited, as the study did not lead to the identification of any marker of exposure. If the robustness of these candidate markers is validated by further studies, these results pave the way for the diagnosis of animal exposure to micropollutants in slaughterhouse and during animal breeding.