En permettant de visualiser de manière sélective les dynamiques des particules dans les cellules, la microscopie de fluorescence est un outil de premier plan pour la recherche biomédicale. Il existe par conséquent une forte demande d'outils algorithmiques capables d'analyser automatiquement des données microscopiques brutes. Après une présentation de la théorie et des techniques entourant les dynamiques des particules, la microscopie de fluorescence, les méthodes de suivi et la classification de mouvements, nous présentons dans cette thèse une nouvelle méthode de cartographie basée sur des estimateurs à noyaux spatio-temporels permettant d'estimer de manière robuste la diffusion et la dérive intracellulaires à partir des données de suivi. Nous l'évaluons dans un ensemble étendu d'expériences utilisant des données simulées, réelles, 2D et 3D et montrons que notre méthode fournit des cartes de diffusion et de dérive précises et exactes tout en étant plus performante que les méthodes existantes. En tant que telle, elle permet aux biologistes d'étudier les dynamiques intracellulaires de particules spécifiquement marquées avec une plus large gamme d'acquisitions et de techniques de microscopie de fluorescence. En outre, nous présentons une méthode de détection de domaines de confinement utilisant également le suivi de particules et la classification de mouvements.