Le rythme est un aspect important du mouvement et de la perception de l’environnement. Lorsque l’on danse, la pulsation musicale induit une activité neurale oscillatoire qui permet au système nerveux d’anticiper les évènements musicaux à venir. Le système moteur peut alors s’y synchroniser. Cette thèse développe de nouvelles techniques d’investigation des rythmes neuraux non strictement périodiques, tels que ceux qui régulent le tempo naturellement variable de la marche ou la perception rythmes musicaux. Elle étudie des réponses neurales reflétant la discordance entre ce que le système nerveux anticipe et ce qu’il perçoit, et qui sont nécessaire pour adapter la synchronisation de mouvements à un environnement variable. Elle montre aussi comment l’activité neurale évoquée par un rythme musical complexe est renforcée par les mouvements qui y sont synchronisés. Enfin, elle s’intéresse à ces rythmes neuraux chez des patients ayant des troubles de la marche ou de la conscience. / Rhythms are central in human behaviours spanning from locomotion to music performance. In dance, self-sustaining and dynamically adapting neural oscillations entrain to the regular auditory inputs that is the musical beat. This entrainment leads to anticipation of forthcoming sensory events, which in turn allows synchronization of movements to the perceived environment. This dissertation develops novel technical approaches to investigate neural rhythms that are not strictly periodic, such as naturally tempo-varying locomotion movements and rhythms of music. It studies neural responses reflecting the discordance between what the nervous system anticipates and the actual timing of events, and that are critical for synchronizing movements to a changing environment. It also shows how the neural activity elicited by a musical rhythm is shaped by how we move. Finally, it investigates such neural rhythms in patient with gait or consciousness disorders.