Cette thèse présente le développement d une approche multi analytique dédiée à la caractérisation de matériaux organiques et inorganiques retrouvés dans trois sites archéologiques funéraires. L objectif majeur de cette recherche était l identification des matériaux préservés à l intérieur de ces ensembles funéraires afin de comprendre leur fonction.Le matériel étudié provient de la catacombe des saints Pierre et Marcellin à Rome où des corps ont été empilés et de deux sites français situés à Anché et Naintré pour lesquels les corps étaient contenus dans des sarcophages de plomb. Tous ces sites, localisés dans l Empire Romain, sont datés du second troisième siècle de notre ère.La partie expérimentale de cette thèse a été organisée en trois étapes. Les échantillons ont été observés et classés en fonction de leurs caractéristiques morphologiques. Puis, leur analyse par spectroscopie infrarouge a permis une première caractérisation chimique. Enfin, sur la base des résultats obtenus par spectroscopie infrarouge, d autres techniques séparatives, structurales ou encore spectroscopiques ont été employées afin de préciser la nature et l état d altération des différents matériaux. Ce protocole multi-analytique, optimisé pour l étude de microéchantillons, a permis l identification d une large gamme de vestiges tels que des substances résineuses, des colorants, des minéraux et des tissus. Il a fourni aussi de nouvelles informations, à l échelle moléculaire, concernant les processus de dégradation de ces matériaux en contexte archéologique.L association des données archéologiques et des données analytiques a permis de comprendre la fonction de la plupart des matériaux présent.