RÉSUMÉ La recherche sur le diagnostic précoce de la maladie d’Alzheimer a considérablement progressé au cours des vingt dernières années. Dans les années quatrevingt, nous ne pouvions qu’observer cliniquement un syndrome démentiel et décrire les lésions cérébrales typiques de la maladie d’Alzheimer à l’autopsie. De nos jours, certains troubles de la mémoire prédictifs d’une évolution vers la démence Alzheimer ont pu être identifiés. La présence de ces altérations cognitives spécifiques couplée à des marqueurs biologiques et à l’imagerie cérébrale permet de diagnostiquer la maladie dans son stade pré-démentiel, soit jusqu’à dix ans avant l’apparition de la démence. Dans ce travail de caractérisation, le concept de patient présentant des troubles cognitifs légers (« mild cognitive impairment » dans la littérature anglo-saxonne) a émergé pour définir des patients non déments souffrant de déficits mnésiques. Ces patients se sont avérés à haut risque d’évoluer vers une démence d’Alzheimer. Cette thèse aborde plusieurs questions liées à l’évaluation cognitive et à l’imagerie cérébrale des patients présentant des troubles cognitifs légers. Outre l’amélioration de notre capacité diagnostique, l'un des principaux objectifs de cette thèse est de mieux comprendre les mécanismes qui lient symptômes cognitifs et dommages neuronaux. Nous montrons que l'encodage associatif est diminué chez les patients souffrant de troubles cognitifs légers, et que leur sensibilité à l’interférence est augmentée. La dysfonction de l’hippocampe antérieur, et plus précisément l’atrophie du sous-champ hippocampique CA3, peut rendre compte de ces deux déficits cognitifs. Les mécanismes impliqués pourraient inclure un déficit de séparation de pattern, même si cette hypothèse nécessiterait confirmation. L’amélioration des techniques d'évaluation cognitive et d'imagerie cérébrale ont permis à la recherche de progresser, mais dans le même temps, ces avancées ont rendus plus complexes la recherche et la pratique clinique. Il existe maintenant de nombreuses manières différentes d'aborder la maladie d’Alzheimer, chacune présentant ses propres forces et faiblesses ; la plupart de ces approches sont néanmoins complémentaires. La recherche sur la maladie d’Alzheimer exige aujourd’hui de nombreuses compétences différentes (en ingénierie informatique, en imagerie cérébrale, en neuroanatomie, neuropathologie, neuropsychologie, ainsi qu’une bonne dose d'empathie ...) Ceci renforce la nécessité de collaboration entre experts de champs différents afin de relever les défis de demain ... SUMMARY AD research has progressed considerably over the past twenty years. We have moved from observation of a clinical dementia syndrome and description of pathological brain lesions at autopsy, to more precise characterization of the memory deficits predictive of AD dementia and the ability to confirm the diagnosis of AD using biological and brain imaging markers. In this work, the concept of MCI has emerged to define non-demented patients suffering from memory deficits and at high risk of evolving to AD dementia. The present thesis has addressed several issues related to the cognitive and imaging assessment of MCI patients. In addition to improving diagnostic accuracy, one of our main goals was to understand the mechanisms linking cognitive symptoms to neural damage. We showed that associative encoding was decreased in MCI, and that sensitivity to interference was increased. Anterior hippocampus dysfunction, and more precisely CA3 subfield atrophy, may account for both phenomena. The mechanisms involved could include a pattern separation deficit, although this needs to be confirmed by further studies. Improved cognitive assessment and brain imaging techniques have advanced AD research; but at the same time, these improvements have made AD research and clinical practice more complex. There are now many different ways to approach AD, each with their own strengths and weaknesses, most of them complementary. AD research now requires many different competencies (engineering, computer science, brain imaging, neuroanatomy, neuropathology, neuropsychology, empathy…), reinforcing the need for collaborations among experts from different fields in order to meet the challenges of tomorrow…