Les aliments fermentés artisanaux sont particulièrement appréciés des consommateurs pour leurs caractéristiques organoleptiques et nutritionnelles, qui sont étroitement liées à l’action des micro-organismes intervenant pendant leur fabrication. L’objectif de cette thèse était d’étudier la diversité microbienne et son influence sur les caractéristiques biochimiques de deux produits méditerranéens artisanaux préparés par fermentation naturelle : le Pélardon, un fromage de chèvre au lait cru et les olives noires de Nyons. Les deux produits se sont révélés porteurs d’une grande diversité de micro-organismes (bactériens et fongiques).L’analyse de communautés microbiennes, par méthode culturale et métagénétique, corrélée aux changements biochimiques, a permis de mettre en évidence les micro-organismes clés impliqués dans les différentes étapes de fabrication.Des divergences observées entre les deux méthodes ont aussi montré l’intérêt de les combiner pour élucider la diversité et la dynamique des communautés sans biais. Par ailleurs, les travaux menés sur l’origine des micro-organismes ont montré que l’environnement de production constituait un réservoir microbien important par rapport aux matières premières (lait cru et olives) lors de ces fermentations traditionnelles.Enfin, une culture complexe de levures autochtones a été élaborée et mise en œuvre dans des fermentations dirigées d’olives de Nyons. Les résultats ont été prometteurs, surtout dans le cas d’une fermentation réalisée à un taux de sel réduit, soulignant l’intérêt de l’exploitation des micro-organismes autochtones sans compromettre la typicité et le savoir-faire associés au produit.