L'hypoxie tissulaire est une conséquence à de nombreuses pathologies cardiovasculaires dites ischémiantes mais son origine reste très variée. L'oxygénation tissulaire dépend de mécanismes physico-chimiques et chimiques complexes (transport et libération de l'oxygène). Notre intérêt s'est porté sur l'étude de l'influence des divers compartiments biologiques traversés lors du transfert de l'oxygène des érythrocytes aux tissus. Nous avons principalement considéré la membrane érythrocytaire, le plasma et l'endothélium capillaire. Dans un premier temps, nous avons caractérisé chaque milieu biologique par ses propriétés rhéologiques à différents niveaux d'investigation (viscosité plasmatique, déformabilité érythrocytaire, fragilité osmotique et fluidité membranaire). Nous disposions de trois modèles biologiques aux caractéristiques physico-chimiques finies. Dans un second temps, nous avons mis en oeuvre une technique basée sur l'inhibition de fluorescence (capteur optique) pour aborder le phénomène de diffusion de l'oxygène. Les deux principaux paramètres, l'intensité de fluorescence et la durée de vie des états excités précurseurs de la fluorescence, ont été mesurés à l'aide de différentes configurations matérielles (spectrofluorimétre, microscope à fluorescence) avec plusieurs méthodes (fluorimétrie de phase, comptage monophotonique et système de type Boxcar). Enfin, nous avons appliqué ces techniques à l'étude des relations entre les paramètres rhéologiques macroscopiques, microscopiques, moléculaires et le phénomène de diffusion de l'oxygène. Il était attendu que la diminution de la fluidité membranaire (ou la présence d'obstacles) s'accompagne d'une diminution de la diffusion de l'oxygène. Nous avons tenté de vérifier cette relation sur chaque compartiment biologique en modulant leurs propriétés rhéologiques (rigidification membranaire, hyperviscosité plasmatique...). L'ensemble de cette étude a montré que le phénomène de diffusion de l'oxygène pouvait être quantifié à l'aide de capteurs optiques pour chacun des compartiments biologiques étudiés. Un outil prédictif de l'état d'oxygénation tissulaire permet d'apporter aux cliniciens une aide au diagnostic "d'hypoxie tissulaire". Le développement de la microscopie à fluorescence résolue dans le temps, apporte des améliorations importantes en terme de détermination des durées de vie de fluorescence dans les milieux biologiques. Cette instrumentation non disponible sur le marché à ce jour, a permis de globaliser cette approche et d'envisager à terme un modèle d'inhibition de la fluorescence par l'oxygène très fidèle aux diverses conditions physiologiques rencontrées dans le système circulatoire.