La tomographie d'emission multiphotonique est une technique de controle non destructif appliquee au controle des colis de dechets radioactifs. Les rayonnements gammas emis sont detectes sur la gamme [50 keV, 2 MeV] par un germanium hyper pur, de haute resolution en energie, ce qui permet d'etablir une carte detaillee des radioelements contenus dans le colis. A partir des differents points de mesures situes dans un plan transaxial au colis, un algorithme de reconstruction permet d'estimer la distribution de l'activite. Une modelisation algebrique du processus a ete developpee afin de pouvoir corriger des phenomenes perturbateurs, en particulier l'attenuation et la reponse geometrique du detecteur. L'attenuation a travers les materiaux constituant le colis est le phenomene preponderant: elle permet une quantification precise de l'activite. Sa prise en compte est realisee grace a une carte d'attenuation obtenue par un tomographe de transmission. La reponse geometrique de detection, operant un flou sur le faisceau de detection, est modelisee analytiquement. La bonne modelisation de ces phenomenes est primordiale: elle conditionne, dans une grande partie, la qualite de l'image et sa quantification. La reconstruction des images, necessitant la resolution de systemes matriciels creux, est realisee par des algorithmes iteratifs. Du fait du caractere 'mal-pose' de la reconstruction tomographique, il est necessaire d'utiliser une regularisation: la stabilisation des methodes s'opere par l'introduction d'information a priori sur la solution. Le critere a minimiser choisi est celui du Maximum A Posteriori. Sa resolution est envisagee par un algorithme de regularisation semi-quadratique: il permet la preservation les discontinuites naturelles, et evite ainsi le surlissage global de l'image. Elle est evaluee sur des fantomes reels et des colis de dechets. Enfin l'echantillonnage efficace des mesures est aborde