La spectrométrie de masse offre des outils pour analyser la composition moléculaire d'un échantillons. En protéomique clinique, les technologies SELDI-TOF et MALDI-TOF ont récemment reçus une attention particulière pour leur facultés à analyser des échantillons biologiques de patients (serum sanguin, urine, tissus,...). Malgré leur résolution faible, ces technologies offrent en effet la possibilité de dresser rapidement le profil d'expression de centaines de protéines pour des centaines d'échantillons, ce qui permet d'envisager leur utilisation pour le diagnostique de patients et la recherche de biomarqueurs de certaines maladies. Ces applications soulèvent néanmoins des interrogations quant à la fiabilité des résultats que l'on peut tirer de ces technologies. Cette thèse aborde différents aspects pour améliorer la fiabilité des résultats. Nous étudions principalement le problème de l'analyse bio-informatique des données mais aussi l'amélioration des protocoles de préparation des échantillons biologiques. Concernant l'analyse bio-informatique, les difficultés majeures résident dans la structuration des données, et dans leur forte dimension qui perturbent de nombreux algorithmes d'extraction de connaissances.