Les résidus lignocellulosiques représentent une source intéressante pour la production d’énergies renouvelables. En effet, les holocelluloses (cellulose et hémicelluloses) sont des fractions riches en sucres qui peuvent être utilisés pour la production de biocarburants tels que l’hydrogène ou le méthane. L’objectif de cette étude est d’identifier les paramètres structuraux et compositionnels influant sur la production d’hydrogène et de méthane à partir de matrices lignocellulosiques, afin de définir des stratégies de prétraitement pour ces substrats. Pour cela les potentiels hydrogène et méthane d’un panel de 20 substrats lignocellulosiques réels ont été reliés à leurs caractéristiques structurelles et compositionnelles par des régressions multilinéaires. Nous avons ainsi montré que seule la teneur en sucres solubles affecte significativement et positivement la production d’hydrogène à partir de substrats lignocellulosiques. Le potentiel méthanogène est affecté significativement et négativement par la teneur en lignine, et à un moindre degré, par la teneur en cellulose cristalline, et positivement par la teneur en sucres solubles, et à un moindre degré, par les teneurs en protéines et holocelluloses amorphes. Par ailleurs, nous avons montré que des prétraitements thermo-alcalins ou oxydants (24 h, 55°C, 4% NaOH ou H2O2) sont performants pour réduire la teneur en lignine. Un prétraitement thermo-acide (1 h, 170°C, 4% HCl) s’est révélé performant pour solubiliser les hémicelluloses et réduire la cristallinité de la cellulose. Nous recommandons donc des prétraitements thermo-acides afin de solubiliser les holocellluloses en amont de la fermentation sombre. En amont de méthanisation, des prétraitements thermo-alcalins ou oxydants seront privilégiés en raison de leur capacité à dégrader la lignine. Des traitements thermo-acides pourront aussi être efficaces grâce à la solubilisation des holocelluloses et la réduction de la teneur en cellulose cristalline.