Le tritium est l’isotope radioactif de l’hydrogène et peut ainsi intégrer les molécules organiques d’un organisme vivant en suivant le cycle de l’eau et former la fraction tritium organiquement lié (TOL). L’existence de deux formes de TOL est communément admise : une fraction dite « échangeable » (TOL-E) et une fraction dite « non-échangeable » (TOL-NE). Cependant, un consensus scientifique fait à ce jour défaut pour décrire la répartition exacte de ces deux formes dans une molécule organique, ce qui engendre des controverses et un manque de clarté sur le comportement du tritium dans l’environnement. Cette étude consiste alors dans un premier temps à établir et comprendre l’implication de structures moléculaires spécifiques des biomolécules usuelles de la biomasse végétale sur la spéciation du TOL dans les matrices environnementales.Une vue d’ensemble est obtenue sur les capacités d’échange de l’atome d’hydrogène retrouvées dans un ensemble de matrices environnementales et leur constituant majoritaire. Un intérêt majeur est accordé à la molécule de cellulose avec sa structure semi-cristalline et les capacités de stockage du tritium dans les sols sont explorées à travers une étude des capacités d’échange et de déprotonation des atomes d’hydrogène dans la matière riche en substances humiques. Dans un second temps, une étude comparative est proposée entre deux méthodes d’échange isotopique pour l’analyse de la forme TOL-NE et leur fiabilité est évaluée dans le cadre de la surveillance environnementale, mais également pour l’appréhension de la distribution du TOL dans les matrices environnementales.