L’incompatibilité cytoplasmique (IC) est un phénomène lié à la bactérie endocellulaire Wolbachia, très répandue chez les Arthropodes. L’IC s’exprime par la mort précoce des embryons issus des croisements entre mâles infectés et femelles non infectées, alors que la viabilité est normale si la femelle porte la même bactérie, ou si le mâle lui-même n’est pas infecté. Les mécanismes moléculaires sont actuellement inconnus, mais ce phénomène peut être décrit par un modèle à deux fonctions, de type poison/antidote : le “poison” (appelé mod, pour “modification”) serait produit par Wolbachia et déposé dans les spermatozoïdes en cours de maturation, induisant la mort des embryons, à moins que la bactérie ne soit également présente dans l’œuf fécondé, produisant un “antidote” (appelé resc, pour “rescue”). Du fait de la fonction mod, les femelles non infectées sont stérilisées par les mâles infectés présents dans la population. Au contraire, du fait de la fonction resc, les femelles infectées ne sont pas stérilisées. Wolbachia étant, transmise uniquement par voie femelle, avec le cytoplasme de l’œuf, l’IC lui permet d’envahir les populations hôtes et de s’y maintenir. La diversité phylogénétique des Wolbachia se manifeste par une diversité phénotypique des fonctions mod et resc. D’une part, différents variants peuvent présenter différentes “intensités de mod”, c'est-à-dire tuer une plus ou moins grande proportion de la descendance dans les croisements entre mâles infectés et femelles non infectées. D’autre part, différents variants peuvent être réciproquement incompatibles, démontrant que les fonctions mod et resc interagissent de manière spécifique. Le présent mémoire porte sur les processus évolutifs sous-jacents à cette diversité, étudiés par une combinaison d’approches théoriques et expérimentales. De l’analyse théorique, il ressort que les types de compatibilité (les paires mod /resc) peuvent évoluer selon un processus en deux étapes. La première implique des variations neutres de la fonction mod, non soumises à sélection car mod n’est exprimée que chez les mâles. La deuxième étape implique la sélection de nouvelles fonctions resc. L’approche expérimentale est fondée sur la confrontation, après injection cytoplasmique au sein de l’espèce modèle Drosophila simulans, de variants bactériens étroitement apparentés mais évoluant à l’état naturel dans des hôtes différents. Nos résultats suggèrent que des variants proches mais distinguables par les marqueurs moléculaires en usage peuvent être partiellement ou totalement incompatibles. Nous nous intéressons également aux conséquences d’une perte secondaire de l’IC (phénotype [mod-]) sur la stabilité des associations Wolbachia / hôtes. Nos résultats suggèrent que chez les espèces Drosophila simulans et Drosophila yakuba, l’absence d’IC n’induit pas nécessairement la perte de l’infection.