Le paradigme ΛCDM est le modèle standard de la cosmologie. Dans ce modèle, l'univers est constitué aujourd'hui en majeure partie par de la matière noire froide (CDM) et la constante cosmologique Λ qui produit l'accélération cosmique. Cependant, ce modèle standard n'est pas entièrement complet. L'utilisation de la constante cosmologique introduit des problèmes théoriques dans une description de la théorie des champs quantiques et des indications observationnelles suggèrent que notre description à grande échelle de l'univers devrait être affinée. Ainsi, trouver des alternatives au modèle standard est d'une importance cruciale aujourd'hui. / The ΛCDM paradigm is the standard model of cosmology. In this model, the universe is constituted today for the major part by Cold Dark Matter along with the Cosmological Constant Λ that drives cosmic acceleration. However, this standard model is not fully complete. Using the Cosmological Constant introduces theoretical issues in a quantum field theory description and tentative observational evidences suggests our large scale description of the universe should be refined. Finding alternatives to the standard model is therefore of crucial importance today.

L'un des plus grands problèmes ouverts de la cosmologie moderne est l'origine de l'expansion accélérée de l'Univers, découverte en 1998. L'explication théorique la plus simple repose sur l'introduction d'une constante cosmologique $Lambda$. Ce modèle, connu sous le nom de $Lambda$CDM, est en accord avec les différentes observations liées à l'expansion accélérée. Cependant, il présente des problèmes d'ordre théorique. Par conséquent, plusieurs alternatives, connues collectivement sous le nom de {it modèles d'énergie noire}, ont été proposées pour expliquer cette accélération. Plusieurs d'entre eux restent viables, car leurs {it backgrounds} cosmologiques ne présentent pas de signatures identifiables. Par contre, les effets sur les phénomènes perturbatifs sont plus spécifiques à chacun de ces modèles. Dans cette thèse, nous explorons les caractéristiques particulières de la croissance des perturbations de matière à l'ordre linéaire dans les théories $f(R)$ avec un regard complémentaire sur les modèles chameleon. La paramétrisation du taux de croissance de la matière en termes d'une fonction $gamma$ permet d'identifier une signature très spécifique de ces modèles en comparaison avec le modèle $Lambda$CDM. Une étude supplémentaire a permis de trouver une dépendance en échelle explicite, nommée {it dispersion}, dans la croissance des perturbations. Des observations plus précises pourraient permettre de faire la différence entre ces différents modèles selon la présence de ces caractéristiques. / One of the most important open issues in modern cosmology is the origin of the accelerated expansion of the Universe, observed in 1998. The simplest theoretical explanation relies on the introduction of a cosmological constant $Lambda$. This model, known as $Lambda$CDM, agrees with all the different observations connected to the accelerated expansion. However, it presents some theoretical issues. As a result, several alternatives, known collectively under the name of {it dark energy models}, have been proposed to explain this acceleration. Several among them remain viable, since their cosmological backgrounds do not show any identifiable signature. On the other hand, effects on the perturbative level are more specific to each model. In this thesis, we explore the particular characteristics of the growth of linear matter perturbations in $f(R)$ theories, with a complementary look on chameleon models. The parameterization of the growth rate in terms of a $gamma$ function allows us to identify a very specific signature of these models in comparison with the $Lambda$CDM model. A subsequent study allowed us to find an explicit scale dependance, known as {it dispersion}, in the growth of perturbations. More precise observations could enable us to distinguish between dark energy models according to the presence of this type of feature.

Plusieurs étapes furent nécessaires à la construction du modèle standard de la cosmologie, de la vision de notre Univers, de la représentation de l'infiniment grand. De l'année 1915 avec l'élaboration de la relativité générale aux différentes observations de l'Univers, celles-ci ont permis d'imaginer un univers en expansion décélérée. Cependant, en 1998, deux équipes américaines mirent en lumière son accélération. Ce fait fût largement confirmé depuis lors. Ce pose alors une question simple, quelle en est la raison ? Pour cela de très nombreux modèles d'énergie noire furent élaborés. J'aborde ainsi dans cette thèse deux grands modèles. D'une part les théories scalaire-tenseur où l'on a pu construire différentes contraintes sur la viabilité du modèle; et d'autres part les théories dites f(R), où une modification de l'action par des termes géométriques entraîne une accélération de l'univers. La construction dans ces modèles de la fonction m(r) nous a permis par une méthode simple et élégante de rendre compte de l'évolution cosmologique de l'univers décrit par de tels lagrangiens. Ainsi de nombreux modèles jusqu'alors étudié furent rejeté, car ils ne possèdent pas de phase de matière. Enfin nous avons étudié la croissance des perturbations. En effet les perturbations à l'origine des grandes structures vont croitre différemment selon les modèles, selon l'Univers considéré. Nous avons ainsi mis en évidence une importante distinction entre les modèles d'énergie noire en relativité générale et les théories scalaire-tenseur. Des observations plus précises permettront alors de distinguer les théories de gravitation modifiée et les modèles d'énergie noire en relativité générale.