Les bactériémies constituent une cause majeure de mortalité dans le monde, y compris dans le contexte des pays à haut niveau de développement sanitaire. Le prélèvement d'hémocultures est l'examen de référence pour leur diagnostic mais reste un outil imparfait et relativement coûteux. Cette thèse rapporte les travaux que nous avons menés dans le cadre d'une démarche globale d'optimisation des performances du prélèvement d'hémocultures. Notre premier objectif a été de développer un score de prédiction de bactériémie pour identifier les patients à très faible risque (Pehlivan et al. Emerg Med J. 2023), ouvrant la voie à une prescription plus pertinente des hémocultures. Parallèlement, alors que les déterminants d'un prélèvement optimisé d'hémocultures sont connus, leur application dans les soins courants reste limitée. A l'aide des outils proposés par les sciences de l'implémentation, nous avons intégré ces éléments autour d'une procédure d'hémoculture unique en réanimation. Nous avons pu montrer qu'une réduction majeure du nombre de flacons prélevés était possible tout en améliorant les performances diagnostiques des hémocultures (maintien de l'identification des bactériémies, diminution des contaminants). Enfin, nous avons étudié les effets de l'implémentation en vie réelle d'un outil innovant de PCR multiplex réalisé sur flacon d'hémoculture positif. Dans une organisation locale déjà efficiente, cet outil a permis d'optimiser les délais d'initiation d'une antibiothérapie adaptée.