La thérapie de resynchronisation cardiaque (CRT) est une thérapie électrique reconnue pour le traitement de l'insuffisance cardiaque liée à un asynchronisme cardiaque. Toutefois, environ un tiers des patients traités s'avèrent non-répondeurs à la CRT. Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l'optimisation de la CRT par un meilleur positionnement de la sonde de stimulation du ventricule gauche (VG). L'approche proposée se décompose en deux temps. Une analyse pré-opératoire permet d'abord de définir les sites du VG optimaux et de caractériser leurs accès grâce à plusieurs étapes de recalage et fusion d'informations multimodales. Ensuite, un système d'assistance per-opératoire, basé sur la fusion des données pré- et per-opératoire, est proposé aux cliniciens afin de guider le geste vers les sites de stimulation pré-définis. L'analyse pré-opératoire utilisée pour la planification de la CRT s'inscrit dans la continuité des travaux menés au LTSI depuis plusieurs années. Dans ces travaux, de nouvelles méthodes pour la segmentation semi-interactive des veines coronaires en imagerie TDM ainsi que pour la caractérisation de la fibrose diffuse en IRM ont été proposées puis l'ensemble des méthodes développées au laboratoire ont été intégrés dans un même outil logiciel. Dans un second temps, une assistance per-opératoire est fourni à l'aide d'un recalage 3D/2D entre un modèle 3D de planification, issu de l'analyse pré-opératoire, et les images angiographiques 2D utilisées en routine clinique. Afin de permettre ce recalage, des méthodes d'extraction des images télé-systoliques et de segmentation automatique des veines coronaires dans ces dernières ont d'abord été définies. Ensuite, le recalage 3D/2D, effectué entre les veines coronaires 3D extraites en imagerie TDM et leur équivalent 2D dans les images angiographiques, permet la fusion des données pré- et per-opératoire.