Les oceans constituent un milieu regulateur de l'equilibre de l'ecosysteme mondial, milieu dont les fonctions sont perturbees, entre autres, par l'intrusion a sa surface, des nappes d'hydrocarbures issues des activites petrolieres de plus en plus intenses. Pour maitriser ce phenomene de pollution en temps reel et a l'echelle mondiale, un observatoire de detection automatique par l'usage du radar a synthese d'ouverture est envisage. Dans ce contexte, les travaux de recherche presentes dans cette these viennent enrichir et ameliorer les techniques de traitement d'images RSO de la surface de l'ocean en vue de la detection des nappes d'hydrocarbures. Cette contribution tient sur quatre methodes, notamment une methode de filtrage, deux approches de segmentation et une technique de caracterisation des nappes, toutes basees sur les concepts theoriques et physiques de l'imagerie RSO d'une surface polluee de l'ocean..."