Le concept de DOHaD (Developmental Origins of Health and Disease) postule que les expositions environnementales subies durant la phase de développement (vie fœtale et premières années de la vie) ont des conséquences majeures sur la santé ultérieure. La diminution du poids de naissance est considérée à la fois comme un marqueur de ces agressions subies par le fœtus au cours de la grossesse et comme un indicateur de la santé future de l’enfant. La recherche en épidémiologie sur les effets de la pollution atmosphérique doit faire face au défi de l’évaluation de l’exposition aux polluants atmosphériques.L’objectif général de cette thèse était de caractériser l’effet des polluants atmosphériques sur la croissance fœtale, en améliorant la caractérisation des expositions et le contrôle des biais de confusion potentiels par rapport aux études antérieures.Dans une première partie, nous avons étudié les déterminants socio-économiques de l'exposition à la pollution de l’air ambiant dans l’étude nationale Française ELFE, incluant 18 000 couples mères-enfants. L'exposition maternelle aux particules fines (PM2,5), PM10 et au NO2 a été estimée à l'adresse du domicile à partir de modèles de dispersion avec des résolutions spatiale (1x1 km) et temporelle (données journalières) fines. En France, dans les zones urbaines, les femmes enceintes des quartiers les plus défavorisés étaient les plus exposées à la pollution atmosphérique.La deuxième partie de ce travail a porté sur la caractérisation de l'association entre les niveaux pollution atmosphérique dans l’air extérieur durant la grossesse et le poids de naissance de l’enfant, toujours dans la cohorte ELFE. Une fois les facteurs de confusion pris en compte à l’aide d’un score de propension, nous avons mis en évidence un effet délétère de l’exposition aux particules en suspension dans l’air au cours du troisième trimestre de grossesse sur le poids de naissance.Dans une troisième partie, nous avons comparé différentes approches pour évaluer l'exposition à la pollution atmosphérique chez la femme enceinte, incluant des mesures personnelles, chez 40 femmes de la cohorte SEPAGES-faisabilité. La considération du budget espace-temps ne modifiait que très légèrement les niveaux d’exposition estimés dans l’air extérieur à l’adresse du domicile. En revanche, l’exposition estimée était fortement modifiée par la prise en compte des niveaux de pollution atmosphérique à l’intérieur du domicile, ou quand l’exposition était l’estimée à l’aide de dosimètres personnels.Ceci a justifié, dans une quatrième partie, d’étudier l'association entre l’exposition à la pollution atmosphérique estimée à l'aide de mesures personnelles et le développement du fœtus dans la cohorte grenobloise SEPAGES, incluant 471 triades couples-enfant. L’exposition personnelle aux PM2,5 (n=174, plus nettement au 1er trimestre) et au NO2 (n=327, plus nettement au 3ème trimestre) étaient associées à une diminution du poids de naissance. L’estimation ponctuelle de l’association avec les PM2,5 était bien plus forte que dans la cohorte ELFE.En conclusion, ce travail vient renforcer la littérature sur l’effet délétère de la pollution atmosphérique sur le poids de naissance. Cette thèse, basée sur deux cohortes complémentaires, a également permis d’illustrer le compromis entre biais et variance entre les études s’appuyant sur des modèles d’exposition extérieurs (pouvant être réalisées sur de vastes zones géographiques permettant des effectifs et contrastes d’exposition larges et avec potentiellement des biais de confusion et d’erreur de mesure sur l’exposition importants) et les cohortes s’appuyant sur des dosimètres personnels (généralement conduites sur des zones plus limitées, dans une population plus homogène, avec moins de biais de confusion potentiels et une meilleure estimation de l’exposition).