La Pyrolyse Flash (PF) est un procédé thermochimique qui permet de convertir la biomasse en bio-huiles. Ces dernières sont des vecteurs énergétiques-matériaux avec un haut potentiel pour la substitution du pétrole. Néanmoins, l'acidité et la forte teneur en particules de charbon et en oxygène des bio-huiles issues d'un procédé de PF conventionnel limitent leurs utilisations à l'échelle industrielle. L'objectif principal de ce travail était d'améliorer la qualité des bio-huiles par le biais d'une unité de post-traitement ex-situ des vapeurs de PF couplant un Filtre à particules à Haute Température (FHT) et un réacteur catalytique. Dans un premier temps, une campagne d'essais dédiée à la FHT a permis de valider son efficacité et de mieux comprendre : (i) l'impact de la température de filtration, de l'épaisseur de la couche de charbon déposée et de la teneur en matières inorganiques de la biomasse, sur la nature et l'avancement des réactions secondaires et, (ii) ses limites opérationnelles vis-à-vis de cycles de régénération. Dans un deuxième temps, différents matériaux catalytiques ont été testés sous forme d'extrudés. La zéolite microporeuse HMFI-90 s'illustre par une forte activité sur les molécules légères oxygénées, telles que : acides, aldéhydes, cétones. Une étude paramétrique a permis d'identifier un bon compromis entre gain de pouvoir calorifique et pertes de rendement, puis de tester sa stabilité. Finalement, nous avons expérimenté une nouvelle gamme de catalyseur par imprégnation de nanoparticules de fer sur un support d'alumine gamma de porosité bimodale. A titre exploratoire, ces deux catalyseurs ont été associés en cascade et ouvrent des perspectives prometteuses pour l'amélioration de la performance du traitement catalytique des vapeurs de PF.