Cette thèse s'inscrit dans un effort au sein de notre groupe de développer de nouvelles techniques de détection et d'identification d'organismes biologiques pour des applications biomédicales en imagerie ou en détection d'aérosols pathogènes. Les points-­clés du contrôle optimal femtoseconde de chromophores biologiques en phase liquide ont été abordés. Un nouvel algorithme multi-­-objectif a été employé pour l'optimisation en boucle fermée de la fluorescence multiphotonique, et nous avons décrit ses avantages par rapport à des algorithmes conventionnels à objectif unique. Nous avons également utilisé un dispositif commercial composé de micro-­miroirs pour le façonnage temporel direct d'impulsions ultraviolettes large bande femtoseconde. Finalement, nous avons étendu à l'ultraviolet profond la technique de discrimination dynamique optimale, une stratégie de contrôle optimal conçue pour la discrimination de molécules biologiques complexes. La discrimination de deux acides aminés a ainsi été réalisée. Ce résultat permet d'envisager l'application de cette technique à des molécules plus complexes, également en environnement cellulaire.