Dans cette thèse, nous étudions certains invariants birationnels des variétés projectives lisses, en lien avec les questions de rationalité de ces variétés. Elle se compose de trois chapitres qui peuvent être lus indépendamment.Dans le premier chapitre, nous étudions, pour certaines familles de variétés, certains invariants birationnels stables, nuls pour l'espace projectif, apparaissant naturellement avec les formules de Manin. D'une part, nous montrons que l'invariant birationnel qu'est le groupe des cycles de torsion de codimension 3 contenus dans le noyau de l'application classe de cycle de Deligne est pour, les hypersurfaces cubiques complexes de dimension 5, contrôlé par l'invariant birationnel de sa variété des droites donné par le groupe des 1-cycles de torsion contenus dans le noyau de l'application classe de cycle de Deligne. D'autre part on établit la nullité du groupe de Griffiths des 1-cycles pour la variété des droites d'une hypersurface de l'espace projectif sur un corps algébriquement clos de caractérsitique 0, lorsque celle-ci est lisses et de Fano d'indice au moins 3.Les deux derniers chapitres se concentrent sur des aspects différents d'une propriété invariante par équivalence birationnelle stable introduite récemment par Voisin: l'existence d'une décomposition de Chow de la diagonale. Dans le second chapitre, nous étendons à la caractéristique positive p > 2 une partie des résultats obtenus par Voisin sur la décomposition de Chow de la diagonale des hypersurfaces cubiques complexes de dimension 3.Dans le dernier chapitre, on étudie la notion de dimension CH0 essentielle introduite par Voisin et reliée à l’existence d’une décomposition de Chow de la diagonale en ce que dire d’une variété qu’elle est de dimension CH0 essentielle nulle équivaut à affirmer l’existence d’une décomposition de Chow de sa diagonale. Nous présentons des conditions suffisantes (et nécessaires) pour assurer qu’une variété complexe dont le groupe des 0-cycle est trivial et dont la dimension CH_0 essentielle est au plus 2 est de dimension CH_0 essentielle nulle. / In this thesis, we study some birational invariants of smooth projective varieties, in view of rationality questions for these varieties. It consists of three parts, that can be read independently.In the first chapter, we study, for some families of varieties, some stable birational invariants, that vanish for projective space and that appear naturally with Manin formulas. On one hand, we show for complex cubic 5-folds that the birational invariant given by the group of torsion codimension 3 cycles annihilated by the Deligne cycle map is controlled by the group of torsion 1-cycles of its variety of lines annihilated by the Deligne cycle map. We also prove that the Griffiths group of 1-cycles for the variety of lines of a hypersurface of the projective space over an algebraically closed field of characteristic 0, is trivial when the variety is smooth and Fano of index at least 3.The two last chapters focus on different aspects of the Chow-theoretic decomposition of the diagonal, a property which is invariant under stable birational equivalence, recently introduced by Voisin. In the second chapter, we adapt in characteristic greater than 2, part of the results, obtained by Voisin over the complex numbers, on the decomposition of the diagonal of cubic threefolds.In the last chapter, we study the concept of essential CH_0-dimension introduced by Voisin and related to the decomposition of the diagonal in that having essential CH_0-dimension 0 is equivalent to admitting a Chow-theoretic decomposition of the diagonal. We give sufficient (and necessary) conditions, for a complex variety with trivial group of 0-cycles, having essential CH_0-dimension non greater than 2 to admit a Chow-theoretic decomposition of the diagonal.