Ces deux outils sont très souvent confondus.
L'outil "define projection" NE change PAS la projection, mais permet d'indiquer à ArcGIS la projection actuelle de la couche.
Ceci n'est absolument nécessaire que si l'on désire changer de projection par la suite, ou projeter "à la volée" : cela fournit à ArcGIS une base de départ pour transformer les coordonnées.
Il est toutefois conseillé de le faire systématiquement, afin d'éviter les mauvaises surprises (notamment lors de la vente ou d'échanges de données, le bénéficiaire devant re-deviner la projection pour caler la couche avec d'autres, projetées différemment dans son SIG).
L'outil "project" transforme effectivement les coordonnées, afin d'obtenir la couche dans une autre projection. Cet outil a évidemment besoin de connaitre la projection de départ de la couche pour pouvoir appliquer la transformation. C'est en ce sens que les outils "define projection" et "project" sont complémentaires.
Voir aussi :
http://www.forumsig.org/showthread.php?t=16217&highlight=projection
http://www.forumsig.org/showthread.php?t=6426&highlight=projection
http://www.forumsig.org/showthread.php?t=6457&highlight=projection
http://www.forumsig.org/showthread.php?t=3737&highlight=projection
http://www.forumsig.org/showthread.php?t=3634&highlight=projection