Well, according to the French language version of wikipedia:
N'ayant été acquise par aucune chaîne en France à l'époque, cette série américaine fut doublée en français au Québec à partir de 1969 par la firme québécoise Sonolab de Montréal. Les textes en français étaient une adaptation faite par Michel Collet et par Régis Dubost qui prêtait également sa voix à M. Spock. Au Québec, cette série est connue sous le nom de Patrouille du cosmos. En France, diffusée seulement à partir de 1982 (3 ans après la sortie dans les salles du premier film), elle est connue sous son nom original Star Trek et, fait rare, est toujours diffusée avec le doublage québécois.
So, first, Star Trek didn't make it to TV in France until 1982, and, second, the version aired there was the Quebecois French dubbed version. I've read that Quebecois-dubbed shows and movies don't go over well in France, and vice versa; it's not unusual for movies and TV series to be dubbed separately for the two markets. So France was getting a series that was pretty old and it had the less desirable Quebec French dubbing instead of local French. That may have prevented it from catching on.