Les granules aérobies épuratifs sont des biofilms sphériques et denses, composés de bactéries entourées par une matrice de substances extracellulaires polymériques (EPS). L'utilisation de ces biofilms pour le traitement des eaux usées est en plein essor en raison de leur efficacité à traiter les polluants tout en étant plus compacts et moins consommateurs en énergie que les procédés à boues activées. Leur valorisation à travers l'extraction de différents sous-produits à haute valeur ajoutée représente un enjeu économique et sociétal pour les années à venir. La production de biopolymères gélifiants récupérés à partir des EPS de la matrice granulaire est une voie prometteuse qui a été étudiée dans ce travail de thèse. Les EPS sont biochimiquement très diversifiés car composés d'un mélange de polysaccharides, de protéines, de lipides, d'acides humiques et d'ADN. Ils jouent un rôle important dans la structuration du biofilm granulaire et contribuent de façon essentielle au caractère dense et très cohésif de la matrice extracellulaire. De ce fait, la méthode d'extraction des EPS gélifiants qui a été adoptée repose sur une solubilisation alcaline à température élevée suivie d'une étape de précipitation acide. Les effets des solvants et des températures de chauffage sur la récupération et les propriétés des EPS gélifiants ont été étudiés. L'hydroxyde de sodium a permis une meilleure solubilisation des EPS par rapport au carbonate de sodium (respectivement 711,3 ± 38,0 et 408,4 ± 4,0 mg/g) mais la capacité à précipiter les EPS gélifiant à pH acide était plus élevée dans le carbonate de sodium (22 % contre 6 % dans de la soude à 80 °C). L'augmentation de la température de 20 °C à 80 °C a permis un meilleur rendement de solubilisation des EPS mais la dégradation des polymères dans l'hydroxyde de sodium a été mise en évidence, ce qui a orienté le choix vers le carbonate de sodium (0,2 M, 1h à 80 °C). Diverses stratégies expérimentales ont ensuite été développées (i) une méthode miniaturisée capable de détecter la gélification induite par le calcium et (ii) le fractionnement des molécules extraites par voie alcaline et précipitation acide. La méthode miniaturisée utilisant seulement 1 à 3 mg d'échantillon pour évaluer la capacité de gélification a été mise au point sur des molécules modèles pures ou en mélange, telles que l'alginate, l'albumine de sérum bovin et l'ADN. La méthode a consisté à calculer un pourcentage de réactivité (%R) à travers les spectres UV-vis et à déterminer le pourcentage de volume de gel (%Vg) formé après l'ajout de calcium. Les deux facteurs ont été combinés pour donner un facteur de gélification (GF) permettant de classer les solutions selon leur capacité de gélification. Les EPS extraits par voie alcaline et précipitation acide ont été fractionnés en fonction de leur charge à l'aide d'une colonne de chromatographie d'échange d'anions préparative. Le GF a été déterminé pour chaque fraction éluée et il a été montré que le GF des EPS anioniques adsorbés était corrélé avec leur charge négative. La distribution en taille des molécules présentes au sein des fractions et participant à la gélification a été analysée par chromatographie d'exclusion stérique : la majorité des hauts poids moléculaires détectés participent à la gélification alors que la participation des bas poids moléculaires est limitée. Enfin, il a été montré que même après fractionnement, les molécules anioniques participant à la gélification restent biochimiquement diversifiées et que les gels formés par les EPS isolés des granules sont des hydrogels fortement composites. Dans le but de valoriser les EPS gélifiants, les résultats obtenus soulignent la nécessité de moduler les méthodes d'extraction et de fractionnement vers la sélection de molécules ayant la charge négative appropriée et également vers la préservation de leur poids moléculaire lors des étapes d'extraction.