La physique des Astroparticules est la discipline du point de rencontre de l'infiniment grand et de l'infiniment petit, ou chercheurs issus de l'astrophysique et de la physique des particules, ont la possibilité d'explorer ensemble l'Univers pour mieux s'interroger sur les questions de physique, de cosmologie et d'astrophysique. Plus particulièrement l'astrophysique à haute énergie, qui a pour objet l'étude des sources extrêmes, celles où se produisent les plus grands transferts d'énergie, est le domaine où l'on examine le rayonnement cosmique plus énergétique en qualité de messagers privilégiés pour mieux comprendre l'histoire et les origines de l'Univers. Mon parcours de recherche, résumé dans cette mémoire de HDR, est marqué par des contributions au développement de nouvelles technologies de détection, aux études de perspectives, aux analyses de données et aussi à des études phénoménologiques sur des sujets qui sont aussi les principaux objectives scientifiques des expériences dans lesquelles j'ai eu la chance de m'impliquer : AMS, ANTARES, HESS, CTA et POLAR. Toutes mes contributions sont le résultat d'une activité de recherche cohérente avec deux principaux intérêts scientifiques en physique des astroparticules: - L'étude du rayonnement de haute énergie pour dévoiler la vraie nature de la matière noire. - L'étude de l'origine du rayonnement cosmique Galactique pour l'investigation de phénomènes les plus violents de l'Univers.