Les premiers mètres du sous-sol, la Zone Critique, concentrent de nombreuses activités humaines. La ZC est aussi le siège de perturbations en raison du changement climatique à travers des variations du niveau des nappes, de modifications hydriques et mécaniques qui augmentent l'érosion et les risques de dommages voire d'effondrements. Aussi, la surveillance de la subsurface et de ses structures anthropiques est actuellement un enjeu majeur. De ce fait, les méthodes géophysiques, notamment sismiques permettant d'évaluer les paramètres mécaniques du milieu sont intéressantes. Parmi elles, la technique MASW basée sur les Ondes Sismiques de Surface estime un profil 1D de vitesses d'ondes S. La donnée inversée correspond à la dispersion de la vitesse de phase (Vph ) ou de groupe. Cependant, la précision des solutions inverses par MASW ne discrimine pas les variations de Vs de quelques pourcents. Ces limites sont dues au niveau d'incertitude des mesures mais aussi à la sensibilité de la donnée aux paramètres du milieu. Pour lever ce verrou, nous proposons trois alternatives méthodologiques. La première propose d'inverser la dérivée fréquentielle de Vph . Les deux autres reposent sur l'inversion de données différentielles. Dans la première, il s'agit de la distance statistique entre les lobes principaux des diagrammes de dispersion assimilés à des histogrammes. Dans la deuxième, il s'agit de formulation analytique par approximation linéaire de Vph . Ces propositions sont appliquées à des modèles bicouches, tant sur des données synthétiques que sur des mesures de laboratoire sur du béton et par interférométrie laser sur des modèles en résines.