Cette thèse de doctorat s'intéresse au comportement en fatigue du caoutchouc naturel (CN). Les CN présentent des propriétés physiques extraordinaires, typiquement l'habilité de cristalliser sous tension qui est responsable de leur haute résistance en fatigue. La cristallisation sous tension (CST, en français) est un phénomène hautement thermosensible. Mieux comprendre comment la CST renforce la durée de vie et comment la température altère cette propriété est donc un point clef afin d'améliorer la durabilité des élastomères. La présente thèse est divisée en trois parties. La première est dédiée à l'investigation du comportement en fatigue du CN à 23°C, elle confirme que la CST est responsable d'un renforcement en durée de vie. Par ailleurs, une analyse fractographique est menée afin de mieux comprendre les mécanismes de renforcement. Parmi les différents résultats obtenus, de nouveaux éléments sur le phénomène de formation de stries de fatigue sont proposés. La seconde partie traite de l'effet de la température sur le renforcement induit par la CST sous des chargements non-relaxants. De manière surprenante, un renforcement en durée de vie s'opère encore à 90°C, bien que la CST soit admise comme étant significativement atténuée, voire annulée à température élevée. En revanche, les effets de la CST disparaissent à 110°C. La troisième partie présente la construction d'un modèle de prédiction de durée de vie pour des chargements à amplitude variable. Le modèle prend en compte le renforcement en durée de vie induit par la CST, l'effet de la température ainsi que la non-linéarité de l'endommagement.