Pour caractériser l'état physique des réservoirs d'hydrocarbure et suivre leur évolution au cours de la production, il faut pouvoir interpréter en termes qualitatifs (lithofaciès, propriétés réservoirs...) des données de nature et de source très diverses. L'analyse discriminante est une méthode de segmentation qui permet d'atteindre cet objectif. Parallèlement, il est nécessaire d'évaluer l'incertitude attachée à cette interprétation, en caractérisant, puis en propageant les incertitudes sur les données d'entrée. Dans la thèse, les incertitudes étant mal connues, elles sont représentées par des intervalles. La caractérisation de l'amplitude de ces intervalles est traitée de façon spécifique pour chaque application présentée. Le problème de la propagation est résolu par une nouvelle technique reposant sur l'analyse par intervalles. Diverses approches d'analyse discriminante (non paramétrique, quadratique et linéaire) sont étendues pour traiter des données d'entrée sous la forme d'intervalles. Dans un premier temps, un modèle imprécis (en lithofaciès par exemple) est calibré à partir d'un ensemble pré-interprété de données imprécises. La qualité de ce modèle est testée, et, si elle est jugée satisfaisante, le modèle est appliqué à l'ensemble des données disponibles sur le réservoir. L'interprétation résultante est un modèle flou, mais réaliste du réservoir en lithofaciès. La technique développée est validée sur des données synthétiques, ce qui permet de la comparer à des méthodes traditionnelles de propagation d'incertitudes (simulations). Deux applications sur données réelles sont ensuite présentées. La première consiste en l'interprétation en " rock-types " de mesures diagraphiques enregistrées au niveau d'un puits du champ d'Alwyn (Mer du Nord). La seconde concerne une interprétation en faciès sismiques de données de sismique répétée, enregistrées sur le réservoir d'huile lourde d'East-Senlac (Canada) produit par injection de vapeur.