Dans un contexte de vieillissement de la population et d’accroissement des maladies chroniques liées à l’âge, l’étude de la glycation non-enzymatique des protéines constitue un axe de recherche d’actualité. En effet, les produits de glycation avancée (AGE) jouent un rôle important dans la complication des maladies liées à l’âge comme le diabète. La compréhension des mécanismes de glycation est complexe du fait de la variété importante d’AGE formés. L’objectif de cette thèse est d’étudier in vitro la glycation des protéines, le collagène de type I en particulier, au moyen de cette technique de microscopie photonique. Deux AGE, la carboxyméthyllysine et la pentosidine, ont été ciblés. L’exploitation des spectres Raman a nécessité des adaptations chimiométriques originales. En effet, une approche couplant l’analyse en composantes principales aux indices de validité a été développée pour déterminer le type de normalisation à appliquer aux données spectrales. De plus, la régression Lasso a été utilisée pour identifier des marqueurs Raman associés au processus de glycation. Ces investigations ont été menées en réalisant des réactions de glycation sous diverses conditions expérimentales et en considérant les dosages en AGE par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem comme références. Ces travaux permettent de positionner l’apport et les limitations analytiques de la microspectroscopie Raman dans l’étude moléculaire de la glycation non-enzymatique des protéines.