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How giant exoplanet form, evolve and are made of is one of the biggest challenge of modernastronomy. They play an important role as they carry most of the planetary systemmasses. Therefore, they strongly impact their dynamics and the fate of these systems tohost life. My PhD thesis falls within an observational approach that is mandatory to bringconstraints on the diversity of planetary systems.I got my first results from a three-year survey, with NaCo at VLT. My observations ofHD142527 excluded the presence of massive giants planets to explain the structures of thistransitional disk and might favor a light multiple system. I also detected a giant planetaround HD95086 and I showed that it has particular atmospheric properties. Finally, Icarried out a statistical analysis of the whole survey to show that giant planets on wideorbitsare rare (10 − 20 %) and could not be formed via direct collapse of unstable disks.I dedicated the last part of my work to investigate the spectral simultaneous differentialimaging mode. I pointed out the biases associated to the reduction of these data andshowed that evolutionary models have to be used to analyze them. This study might helpto exploit the full potential of SPHERE/IRDIS data., La formation, l’évolution et la structure des planètes géantes font parties des grandesproblématiques de l’astrophysique moderne. Les planète géantes ont un rôle majeur carelles possèdent la plupart de la masse des systèmes planétaires et donc influencent leursévolutions dynamiques. Mon travail de thèse s’inscrit dans une démarche observationnellequi est essentielle pour apporter des contraintes sur la diversité des systèmes exoplanétaires.Mes premiers résultats de thèse sont issus d’une campagne d’observations sur trois ansréalisées avec l’instrument NaCo au VLT. Mes observations de HD142527 excluent laprésence d’une planète géante dans le disque et favoriseraient plutôt un système multiplede faible masse pour expliquer les structures de ce disque de transition. J’ai égalementdétecté une planète géante autour de HD95086. Cette planète possède des propriétés atmosphériquesparticulières. Sa présence fait de HD95086 un rare exemple de systèmesimagés possédant un disque de débris et une planète géante. Enfin, j’ai réalisé une étudestatistique sur l’ensemble du relevé et montré que les planètes géantes sur des orbiteséloignées sont rares (10 − 20 %) et ne peuvent pas s’être formées majoritairement pareffondrement direct du gaz dans un disque instable.La dernière partie de mon travail de thèse a été consacrée à l’étude du mode d’imageriedifférentielle simultanée spectrale. J’ai identifié les biais particuliers liés à la réductionde ce type de données et ai montré que leurs analyses nécessitent l’utilisation de modèlesd’évolution. Cette étude permettra d’exploiter les données de l’instrument IRDISde SPHERE installé au VLT.

Doppler spectroscopy has led to the discovery of most of the 500 known exoplanets. Improving the precision of radial velocity measurements reveals different populations of planets with masses and radii smaller and/or with a greater distance from their star. This thesis examines the causes of variations in radial velocity measurements in order to improve measurement accuracy and also to detect and characterize extrasolar planets. First, I identify and test corrections to instrumental limitations of the high-resolution spectrograph SOPHIE; effects in radial velocity might come from data reduction as well as equipment (atmospheric dispersion compensator, stability of spectrograph illumination). The variability of the stars is also an important source of noise. Spectroscopic indices and simulations are studied in a second part to identify, characterize and then subtract the effects of stellar photospheric activity. In a third step, I describe the analysis of radial velocity measurements that led to the detection of several planets in the research programs of the SOPHIE Consortium. The parameters of these systems are discussed in relation to those of known planets and their contributions to the theoretical scenarios of formation and evolution of exoplanets. Doppler spectroscopy is also used to characterize transiting planets. The final section discusses the follow-up of transit detections, measurement of the Rossiter-McLaughlin effect and the search for atmospheric compounds., La spectroscopie Doppler a conduit à la découverte de la plupart des 500 exoplanètes connues à ce jour. En améliorant la précision des mesures de vitesse radiale, on révèle différentes populations de planètes de masses et de rayons plus faibles et/ou plus éloignées de leur étoile. Cette thèse examine les différentes causes de variations des mesures de vitesse radiale de façon d'une part à améliorer la précision des mesures et d'autre part à détecter et caractériser des exoplanètes. Tout d'abord, je détermine et propose des corrections aux limitations instrumentales du spectrographe à haute-résolution SOPHIE; les effets en vitesse radiale pouvant provenir de la réduction des données comme du matériel (correcteurs de dispersion atmosphérique, stabilité de l'illumination du spectrographe). La variabilité des étoiles est aussi une source importante de bruit. Des indices spectroscopiques et des simulations sont étudiés dans une deuxième partie afin de repérer, caractériser puis soustraire les effets de l'activité stellaire photosphérique. Dans un troisième temps, je décris l'analyse des mesures de vitesse radiale qui a conduit à la détection de plusieurs planètes dans le cadre des programmes de recherche du Consortium SOPHIE. Les paramètres de ces systèmes sont discutés en regard de ceux des planètes connues ainsi que leurs apports pour les scénarios théoriques de formation et d'évolution des exoplanètes. La spectroscopie Doppler est aussi utilisée pour caractériser les planètes en transit. Dans une dernière partie, on aborde le suivi en vitesse radiale des détections par transit, la mesure de l'effet Rossiter-MacLaughlin et la recherche de composants atmosphériques.