Avec plus de 900 000 nouveaux cas chaque année chez les hommes et 330 000 chez les femmes, le cancer du poumon est actuellement l’un des cancers les plus répandus dans le monde. La majorité des patients atteints de ce cancer subiront un traitement par radiothérapie. La radiothérapie ainsi que l’hadronthérapie nécessitent un contrôle précis sur la position du volume tumoral durant le traitement, afin d'éviter l'irradiation des tissus sains. Lorsque la tumeur se trouve sur un organe en mouvement, la difficulté majeure est de cibler la tumeur pendant le traitement. Ce facteur limitant est particulièrement marqué dans le cas des tumeurs pulmonaires, ce qui explique les résultats cliniques encore insatisfaisants. Les stratégies actuelles utilisées en clinique, permettant de prendre en compte le mouvement de la tumeur au cours de la respiration, présentent toutes des inconvénients majeurs. Par exemple, certaines consistent à augmenter les marges d’irradiation ce qui entraine un dépôt de dose important sur les tissus sains avoisinants, d’autres, vont consister à suivre des implants positionnés dans la tumeur ce qui rend la thérapie très invasive et enfin, certaines vont irradier la tumeur à un instant précis du cycle respiratoire, faisant ainsi l’hypothèse contestée d’une reproductibilité du mouvement tumoral au cours du cycle respiratoire. Notre objectif est de mettre en place un modèle biomécanique des poumons et de leur environnement afin de prédire la position de la tumeur à partir de paramètres mesurables directement en externe tels que la quantité d’air inspirée ou encore le mouvement de la surface externe de la peau. Ce modèle s’appuie sur les données anatomiques du patient (géométriques, physiologiques et biomécaniques) et permet de reproduire la variabilité du mouvement respiratoire de façon non-invasif. La variabilité du mouvement pulmonaire s’expliquant, en particulier, par l'action assez indépendante des muscles intercostaux et du diaphragme lors de la respiration, le modèle biomécanique développé au cours de cette thèse comprend la modélisation de ces éléments anatomiques. Des études sur la cinématique des côtes ainsi que sur le mouvement du diaphragme et le comportement des tissus mous ont été menées et ont permis, par la suite, d’établir un modèle de l’environnement pulmonaire précis et personnalisé. Le rôle important de la plèvre lors de la respiration a été démontré et celle-ci a donc été intégrée au modèle biomécanique du système respiratoire. Les simulations ont été réalisées à l’aide d’un logiciel de calcul par éléments finis et une relation entre le mouvement externe de la peau et le mouvement interne des côtes et donc des poumons a pu être établie. Mots clés : traitements oncologiques, anatomie, traitements d’images médicales, méthode des éléments finis, cinématique des côtes, rôle de la plèvre