Ce travail porte sur les bioréacteurs intensifs utilisés en traitement des eaux. Il explore différents aspects liés à la structure des interactions entre la cinétique biologique des micro-organismes présents (formation et activité des biofilms, mécanismes de transfert de matière) et la mise en œuvre de ces micro-organismes dans des réacteurs intensifs, en particulier des milieux triphasiques (c'est-à-dire qui comportent une phase solide, une phase liquide et une phase gazeuse). Ces différents mécanismes étant fortement interconnectés, la méthodologie utilisée repose sur des études expérimentales systématiques propres au génie des procédés, dans l'objectif d'étudier chaque phénomène de manière séparée, puis une synthèse réalisée sous la forme d'un modèle général pouvant être utilisé pour la simulation, le dimensionnement ou même la conduite de ces systèmes. Cette étude révèle les différents besoins en connaissance dans deux domaines : tout d'abord, la nature et la structure des biofilms mixtes par rapport aux conditions hydrodynamiques ; ensuite, l'influence de l'hydrodynamique sur les mécanismes d'adhésion et de détachement des biofilms.