L'accident vasculaire cérébral (AVC) est la première cause de handicap dans les pays industrialisés. Malgré leur prise en charge, la récupération fonctionnelle de ces patients demeure limitée. L'utilisation des stimulations cérébrales non-invasives sont parmi les moyens thérapeutiques les plus prometteurs. Afin de développer cette offre thérapeutique, cette thèse de doctorat s'est intéressée à l'identification et la modulation des processus cérébraux impliqués dans la récupération après un AVC. Dans les premières semaines post AVC, nous avons identifié des patterns d'interactions de réseaux, lesquelles sont prédictives de l'amélioration clinique à trois mois. L'application des stimulations cérébrales non-invasives est capable de moduler ces biomarqueurs de plasticité. Cependant, les effets cliniques ne sont observés que chez les patients ayant été traité précocement. Enfin, nous observons que la réponse comportementale aux stimulations non-invasive est variable. En particulier, l'état du réseau neuronal au moment de la stimulation influence les effets cérébraux induit et la performance.