Le couplage de différentes techniques de microspectroscopie est un outil puissant pour caractériser in situ des matériaux biologiques complexes. Dans ce projet de recherche, nous proposons de coupler trois techniques d'imagerie hyperspectrale complémentaires en utilisant les microspectroscopies infrarouge, de fluorescence et Raman. Ce travail est réalisé pour caractériser la composition chimique des parois cellulaires de tiges de maïs dans un contexte de production de bio-carburant. Les méthodes multibloc ont été retenues pour analyser les images hyperspectrales couplées. En pratique, chaque microspectroscopie fonctionne avec sa propre résolution. Chaque spectre infrarouge correspond à un ensemble de spectres de fluorescence et de Raman. La structure de données préservant la résolution spatiale est obtenue suite au dépliement de l'image infrarouge. La structure de données résultante consiste en un tableau à deux entrées couplé à deux tableaux à trois entrées. Une telle structure de données ne peut pas être analysée directement avec une méthode multibloc classique. Une idée naturelle est de réduire la résolution des images pour obtenir des tableaux de données à deux entrées. L'inter-batterie de Tucker et l'analyse de co-inertie multiple sont deux méthodes d'analyse multivariée utilisées comme outils pour relier respectivement deux et plusieurs tableaux de données à deux entrées. Ces deux méthodes peuvent être étendues si la structure de données contient des tableaux à trois entrées. Les approches, développées dans cette thèse pour préserver la résolution spatiale, sont basées sur l'analyse inter-batterie de Tucker et l'analyse de co-inertie multiple en considérant les tableaux à trois entrées comme étant un ensemble de tableaux à deux entrées.