Les travaux de thèse se sont attachés à développer des outils permettant :(i) d'estimer par nanoindentation le niveau de contraintes résiduelles locales de type biaxial introduit dans un alliage d'aluminium 2050-T8. Nous proposons une méthode d'estimation qui couple des essais expérimentaux de nanoindentation, l'observation des empreintes résiduelles et une analyse numérique de l'effet de contraintes résiduelles élastiques biaxiales sur la géométrie des empreintes résiduelles d'indentation. et (ii) de déterminer par nanoindentation le comportement mécanique d'un film d'oxyde ultra-mince, d'épaisseur variant entre 15 et 20nm, formé sur un acier inoxydable biphasé de type Duplex. Nous avons développé une méthode de caractérisation de films ultra-minces qui couple la réalisation et l'analyse d'essais expérimentaux à l'aide d'indenteurs dont le défaut de pointe est déterminé, et la reproduction de ces essais en simulation numérique 3D à l'aide des géométries réelles des indenteurs. / Works performed during this thesis were dedicated to development of tools allowing:(i) To estimate using nanoindentation tests the level of biaxial residual stresses introduced within a 2050-T8 aluminium alloy. We propose an estimation method that couples experimental nanoindentation tests, residual imprints observation and numerical evaluation of the impact of elastic biaxial residual stresses on the geometries of residual indentation imprints. And (ii) the determination by nanoindentation of the mechanical behavior of an ultra-thin oxide film, between 15 to 20nm thickness, formed on a dual phased Duplex stainless steel. We developed a characterization method that couples analysis of experimental nanoindentation tests using several indenters with known tip defects, and reproduction of these tests in 3D finite element simulations using the true indenters' geometries.