Cette thèse s'inscrit à l'interface de la géochimie organique et inorganique, avec pour objectif la dépollution des sols contaminés par des métaux lourds et l'uranium. Elle se concentre sur l'étude des substances humiques (SH), issues de composts de déchets verts, et évalue leur potentiel comme agents de remédiation. L'étude a d'abord impliqué une analyse approfondie de la composition moléculaire des SH, afin d'en éclairer les mécanismes d'action. Une méthode d'ionisation innovante, la TD-Py-DART-MS, a été déployée pour caractériser la matière organique naturelle, complétant ainsi les techniques classiques d'ionisation. Les SH ont ensuite été testées pour le lavage de sols fortement contaminés par des métaux lourds, ainsi que pour l'extraction de l'uranium dans des sols artificiellement pollués. Les analyses par spectrométrie de masse à très haute résolution (UHRMS) ont révélé une diversité moléculaire insoupçonnée des SH, tandis que la TD-Py-DART-MS a permis de surmonter les limites des méthodes traditionnelles, comme l'électrospray ou la photoionisation. Les résultats démontrent une capacité remarquable des SH à extraire efficacement les métaux lourds et l'uranium, même dans des sols fortement impactés par les activités humaines. Pour optimiser l'efficacité du procédé, des lavages successifs pourraient être envisagés afin de cibler les métaux les plus récalcitrants. À plus long terme, le développement de procédés de séparation innovants, visant à isoler les SH des contaminants complexés, ainsi que la mise en œuvre d'un pilote à grande échelle, constituent des étapes clés pour une application industrielle future.