Cette thèse a pour objectif d’examiner les conditions permettant aux élèves d’école primaire de développer la compréhension des opérations arithmétiques à travers la résolution de problèmes à énoncés verbaux. Il s’agit de tester l’hypothèse selon laquelle l’apprentissage des notions arithmétiques combinant résolution d’une diversité contrôlée de problèmes à énoncés verbaux et activités de recodage sémantique, constitue un levier pour dépasser les obstacles liés aux conceptions intuitives des élèves. Pour répondre à ces objectifs et hypothèses, la démarche de recherche s’est appuyée sur le cadre théorique A‑S³ (Analogies de Substitution, de Scénario et de Simulation), qui permet d’examiner les énoncés verbaux en identifiant leurs caractères concordants et discordants selon ces trois d’analogies susceptibles d’influencer la résolution. En premier lieu, l’analyse des énoncés de problèmes issus des manuels scolaires a permis d’identifier les limites des ressources pédagogiques disponibles et de montrer que certains types de discordances, susceptibles de soutenir le développement conceptuel, étaient peu représentés. En appui sur ces constats, une intervention nommée AIR2 (Analogies Intuitives, Recodage sémantique et Résolution de problèmes) a été conçue. Elle est composée d’une progression pédagogique, d’une séquence d’apprentissage et d’un module de formation continue. Les résultats expérimentaux recueillis auprès de 836 élèves de 6 à 11 ans en France et à Genève et ayant bénéficié de l’intervention, vont dans le sens des hypothèses initiales. Les analyses montrent que l’intervention AIR2 favorise les performances des élèves. Les effets observés suggèrent l’importance du recodage sémantique comme outil de changement de point de vue et de recatégorisation des énoncés. Par ailleurs, la mise en œuvre de l’intervention AIR2 par les enseignant-es formé-es, indique la pertinence, la transférabilité et la compatibilité du dispositif avec les pratiques professionnelles. Sur la base de ces résultats, plusieurs ressources ont été produites et diffusées sous la forme de supports de formation continue et d’un ouvrage pédagogique conçu pour faciliter la mise en œuvre de la séquence pédagogique AIR2 à l’école primaire. Ces productions concrétisent l’ambition d’un transfert à large échelle des données issues de la recherche vers les contextes d’enseignement. Cette thèse contribue ainsi à souligner l’intérêt d’établir un dialogue constant entre recherche et pratique enseignante pour concevoir et diffuser des dispositifs pédagogiques innovants favorisant les apprentissages fondamentaux.