Cette thèse s'inscrit dans le contexte des « villes intelligentes », où le traitement de l'information améliore la qualité de vie. Elle étudie la perception de l'environnement, et plus particulièrement la perception de la pollution de l'air en ville, à l'aide de capteurs sur vélos. Le premier chapitre introduit les défis techniques et scientifiques, en terme de collecte de l'information et de modélisation, appliqués au domaine de l'aérologie. Le deuxième chapitre s'intéresse à la conception d'une flotte d'instruments mobiles de mesure de la pollution de l'air. Nous caractérisons la forme du réseau de capteurs nécessaire à la modélisation, d'une part à l'aide de la littérature et d'autre part via une simulation. Le troisième chapitre expose notre réalisation d'un tel instrument. Nous l'avons articulé autour d'un micro-capteur à métal-oxyde semi-conducteur (capteur MOx) de NO2 et CO, le MiCS-4514, et évalué ses performances en milieux contrôlés. Le quatrième chapitre présente les deux déploiements de cet instrument dans la ville de Toulouse, d'abord auprès d'une association de location de vélos puis avec des « vélo-taffeurs » de notre laboratoire, et le jeu de données collecté. Enfin, nous estimons les niveaux de pollution en NO2 et en CO dans la ville.