La structure hiérarchisée très complexe de l'acier martensitique 9Ni a été utilisée dans cette étude afin de proposer un mécanisme d'amorçage des fissures de fatigue. Le travail de thèse a pris en considération l'impact de la nature de l'interface et de la morphologie de la matrice de l’acier. Ces paramètres métallurgiques ont été gérés avec succès par les traitements thermiques contrôlés. Ainsi, la teneur en austénite aussi bien sous forme retenue que sous forme de réversion et le passage d’une matrice martensitique à une matrice bainito-martensitique sont apparus pertinents pour répondre à l'objectif premier de la thèse. De plus, le but de ce travail était également de proposer des traitements thermiques conduisant aux meilleures performances en fatigue. Des essais de fatigue oligocyclique (LCF) ont été réalisés à température ambiante sous plusieurs variations de déformations (Δεt) de 0,8% à 1,6%. La microstructure et les structures de dislocations ont été soigneusement analysées par microscopies de pointe (MEB, c-ECCI, EBSD, MET, HRMET et MFM). L’évolution des contraintes au cours du cyclage était dépendante de la microstructure. L'acier martensitique trempé avec 8% d'austénite retenue était plus sensible à l'adoucissement cyclique et moins résistant à la fatigue que l'acier bainito-martensitique revenu avec 10% d'austénite de réversion. Ce dernier avait une surface plus déformée couverte de micro-fissures pour tous les niveaux de déformation. Les investigations ont permis de conclure que, dans tous les cas, les films d'austénite jouent un rôle important sur l'accommodation de la déformation plastique, agissant comme un lubrifiant favorisant l’écoulement de la matière le long des très fines lattes martensitiques. Cela a conduit au développement d'extrusions au niveau des interfaces et une germination d'intrusions (embryon de fissure) dans les lattes, ce qui diffère des observations préalablement menées avec un acier martensitique 12Cr sans aucune modification d'interface.