Construire un macro-modèle tridimensionnel du sous-sol à partir de coupes géologiques bidimensionnelles est un problème complexe auquel les géologues sont quotidiennement confrontés. Le modèle que nous voulons construire est un modèle B-Rep non-variété dont les régions qui représentent des entités géologiques (couches, chenaux, lentilles), sont délimitées par des surfaces triangulées. Cette thèse propose dans le cadre du projet GOCAD, une méthodologie basée sur l'intégration d'informations géologiques et topologiques permettant d'obtenir automatiquement des reconstructions 3D à partir de séries de coupes géologiques 2D parallèles. Dans un premier temps, les notions géologiques et informatiques nécessaires à la lecture de ce mémoire sont présentées : la notion de faille, la description du modèle topologique utilisé. Les problèmes à résoudre y sont également détaillés comme par exemple le calcul d'intersection entre les surfaces triangulées du modèle. Dans un second temps, la méthodologie proposée est décrite étape par étape en commençant par une méthode originale de recherche d'un réseau de failles basée sur la corrélation des rejets de failles. La méthode de reconstruction, quant a elle, repose sur l'utilisation de modèles B-Rep non-variétés 2D construits à partir des structures de données mises au point par k. Weiler. Ils permettent de représenter les coupes et d'en extraire le maximum d'informations topologiques. Ils permettent également de générer les surfaces en construisant pour chacune d'elles un squelette support de la triangulation. Enfin, plusieurs reconstructions basées sur des jeux de données réels ainsi que quelques applications sont présentées avant de conclure sur les perspectives de recherche futures.