Cette thèse est dédiée aux développements méthodologiques et applications de la métabolomique par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) à très hauts champs. La première partie de ce manuscrit est dédiée à une présentation générale de la métabolomique par RMN. Nous décrivons ensuite les résultats obtenus concernant l’introduction d’une technique à dimensionnalité réduite pour la caractérisation des mélanges complexes, dénommée spectroscopie RMN par projections ciblées. La seconde partie de ce manuscrit décrit les résultats de trois études métabolomiques portant sur des populations humaines. La première analyse démontre que les échantillons de sérum collectés dans le cadre de la cohorte européenne prospective internationale EPIC sont appropriés pour une étude métabolomique. Les deux études suivantes recherchent une signature métabolique dans le sérum du cancer du sein métastatique et une signature plasmatique potentielle pour différentes pathologies hépatiques comme le carcinome hépatocellulaire. La troisième partie de cette thèse est dédiée à l’étude d’organismes modèles. La première étude caractérise les différences métaboliques systémiques entre quatre souches de rats couramment utilisées comme contrôles en génétique. Dans la seconde analyse, nous étudions les effets du vieillissement physiologique chez Caenorhabditis elegans (C. elegans), observons que le processus de restriction alimentaire tamponne les modifications métaboliques associées au vieillissement et que des perturbations du métabolisme de la phosphocholine corrèlent avec l’espérance de vie. La troisième étude caractérise des modifications métaboliques importantes chez un mutant de C. elegans, pour le gène ahr-1, suggérant un rôle dans le développement et le vieillissement. Enfin, nous étudions les effets au niveau métabolique de l’interaction entre la protéine endogène E4F1 et la protéine virale HBx dans des cellules hépatiques infectées par le virus de l’hépatite B.