Cette thèse est consacrée à l'étude de l'acquisition des données en tomographie d'émission de positons (TEP) dans le but d'optimiser la quantité de données mesurées par rapport à la résolution spatiale maximale qu'il est possible d'atteindre sur une image reconstruite. L'une des contributions dans ce domaine réside dans la détermination de l'efficacité des détecteurs rectangulaires par rapport aux détecteurs carrés. La seconde partie de cette thèse a consisté à simuler les performances d'un scanner TEP dédié à l'imagerie du petit animal. L'originalité de ce scanner réside dans l'utilisation du xénon liquide comme milieu scintillant et la capacité à mesurer la profondeur d'interaction. Une chaine de simulations Monte Carlo de ce scanner a été mise en place et a été validée en confrontant avec les résultats expérimentaux.