Le stockage de CO2 est une technologie naissante qui s'effectue dans des réservoirs géologiques dont la surveillance requiert l'étude de la micro-sismicité induite. Le contexte d'acquisition et de micro-sismicité (fracturation complexe, faibles séismes, phénomènes de dispersion, faibles nombre de capteurs etc.) nécessite le développement de nouvelles méthodes de filtrage des ondes. Nous proposons une méthode de filtrage basée sur la décomposition des signaux en ondes élémentaires (atomes). Les méthodes de décomposition atomique posent deux problématiques liées respectivement au choix de dictionnaire d'atomes à partir duquel on décompose le signal et à l'algorithme de décomposition. Notre objectif est de faire correspondre sans ambiguïté une onde physique à un atome du dictionnaire. Pour y répondre, nous utilisons un dictionnaire de chirplets sur 7 paramètres. Les paramètres permettent de régler le temps de décalage, la durée, la fréquence, la modulation et la forme d'enveloppe des atomes. Cette grande flexibilité permet de modéliser les phénomènes de dispersion ou d'évolution des formes d'onde. L'algorithme de décomposition proposé se décompose en deux étapes. La première consiste à étendre le Matching Pursuit à une configuration d'antenne afin d'exploiter l'information partagée entre les capteurs. Concrètement, les paramètres associés aux chirplets sont, ou non, autorisés à varier entre les composantes et les capteurs de l'antenne en fonction des hypothèses de propagation. La seconde étape optimise la décomposition par une procédure récursive dans le but de contourner les inconvénients inhérents au Matching Pursuit. Nous montrons enfin l'efficacité de cet algorithme sur des données réelles micro-sismiques.