Afin d'améliorer la compréhension locale et globale des colonnes à bulles, on se propose d'étudier expérimentalement et numériquement l'écoulement gaz-liquides de ces réacteurs. Un accent particulier est mis sur la compréhension des mécanismes liés aux transitions de régime. Pour parvenir à cet objectif, l'écoulement dans une colonne à bulles bi-dimensionnelle est étudiée par vélocimétrie laser Doppler. L'application de techniques de traitement de signal avancées nous permet de dresser un classement des techniques les plus aptes à décrire chacun des régimes et leur transition. L'étude numérique consiste en l'application de la mécanique des fluides numériques à l'écoulement gaz-liquide. Celle-ci a été envisagée selon trois échelles. Les petites échelles (une ou deux bulles) sont simulées par une approche « Volume Of Fluid ». Nos résultats montrent qu'un accord satisfaisant est obtenu entre les données expérimentales et calculées de vitesse, de taille et de conformation de bulles. Les échelles intermédiaires (le panache de bulles) sont modélisées par une approche de type Euler-Lagrange couplée à un modèle de dispersion stochastique de bulles. Nos simulations montrent alors la forte influence du modèle de turbulence sur les structures instationnaires de l'écoulement. Les grandes échelles sont modélisées par une approche de type Euler-Euler combinée à un bilan de population. Nous montrons alors que les transitions de régime ne peuvent être représentées qu'en tenant compte des distributions de tailles de bulles et des termes d'interaction appliqués à chaque phase gaz Eulérienne. Nous envisageons enfin l'utilisation d'une approche dite proxémique, basée sur des concepts sociologiques inter-individus pour la prédiction de la fin du régime homogène.