Ce mémoire présente une méthodologie de reconnaissance automatique des facies sismiques en liaison avec l'information géologique disponible aux puits et basée sur des méthodes statistiques multivariables. Les traces sismiques analysées après sommation sont caractérisées au moyen de paramètres évalués sur le mode du signal analytique, l'autocorrélation de la trace et son spectre. L’intérêt de ces paramètres pour la caractérisation géologique du facies sismique est démontré dans le cadre d'un modèle markovien de séquence sédimentaire, puis sur des traces sismiques correspondant aux divers paléo-environnements du Delta du Niger. La méthodologie statistique utilise conjointement des techniques d'analyse factorielle discriminante et de classifications automatiques pour réaliser l'analyse automatique du facies. Deux études de cas illustrent les avantages de la méthodologie: rapidité, objectivité de l'analyse, quantification des différences morphologiques des traces sismiques, intégration plus systématique de l'information géologique. Une extension de la méthode est proposée pour des applications gisement (fenêtre temporelle courte). Les possibilités de caractériser la trace sismique par sa représentation conjointe temps-fréquence de Wigner-ville, par les coefficients d'un modèle autorégressif ou par les facteurs d'une analyse en composantes principales sur les amplitudes sont analysées. C’est cette dernière méthode de caractérisation qui est retenue; une application réservoir en est présentée