Pour l'analyse d'un mélange de molécules organiques en solution, la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) est, avec la spectrométrie de masse, l'une des deux techniques analytiques les plus utilisées. La RMN est souvent considérée comme étant plus quantitative, plus reproductible, et plus à même d'identifier un soluté. Cependant, elle manque de sensibilité et de résolution. La sensibilité peut être augmentée en employant les propriétés particulières du parahydrogène pour créer un état dit hyperpolarisé augmentant transitoirement mais considérablement le signal RMN. La résolution quant à elle peut notamment être améliorée par l'emploi de spectroscopie RMN multidimensionnelle, nécessairement rapide dans le cas de l'analyse d'espèces hyperpolarisées. L'extraction liquide-liquide, un procédé de séparation très fréquemment employé, utilise deux phases non miscibles dans lesquelles les solutés se répartissent selon leur affinité. A condition qu'elle soit suffisamment rapide, elle permet d'observer spécifiquement les solutés hyperpolarisés dans chaque phase, comme l'a montré une étude préliminaire pour un système chloroforme/eau. Le but de ce projet de thèse est de développer cette approche combinant hyperpolarisation par parahydrogène et extraction, de l'étendre à de nouveaux systèmes biphasiques et de l’appliquer à la détection, l'identification et la quantification de solutés très dilués. L'objectif ultime est d'appliquer cette méthodologie à des échantillons comportant par essence de nombreux solutés, comme ceux provenant de la chimie de synthèse ou de la métabolomique.