Les interfaces entre des fibres longues de carbone et une matrice polyétheréthercétone (PEEK) ont été étudiées par des essais de traction transversale sur des échantillons monofilaments couplés avec des observations in situ par microscopie électronique à balayage (MEB) et microtomographie à rayons X. Deux types de fibres de carbone, avec différents aspects de surface ont été étudiées. Les essais de traction transversale in situ au MEB ont permis d'observer l'endommagement à la surface libre des éprouvettes. La décohésion, l'ouverture et la déviation de fissure de l'interface vers la matrice ont été observés pour les deux types de fibres. Les angles de décohésion et de déviation de fissure ont été mesurés. Les essais de microtomographie ont montré l'évolution de l'endommagement à l'interface pour les zones éloignées de la surface libre de l'échantillon. Même si l'endommagement commence à la surface libre des échantillons, il évolue vers sa zone centrale quand la charge de traction augmente, en se développant principalement dans le plan perpendiculaire aux axes de sollicitation. Ces observations ont fourni des données complémentaires sur les mécanismes de décohésion interfaciale.