La métabolomique non-ciblée a pour but d'analyser la plus large gamme de métabolites présents dans les matrices biologiques afin d'identifier des composés d'intérêt permettant de comprendre les différences phénotypiques survenant, par exemple, lors de pathologies chez l'humain. L'objectif de cette thèse est d'implémenter des stratégies analytiques de type UHPLC-IM-HRMS complémentaires pour investiguer différents types de matrices biologiques lors d'applications de métabolomique non-ciblée et de mettre en place un flux de travail complet pour réaliser de telles expériences. Dans ce flux de travail complexe, une attention particulière a été accordée aux étapes de préparation des échantillons biologiques et de mise en œuvre des techniques analytiques spécifiques pour des groupes chimiques compliqués de métabolites. Cette thèse met en évidence l'intérêt de la métabolomique non-ciblée dans des contextes de science fondamentale et d'application clinique et démontre son importance pour la médecine personnalisée.