La segmentation des miroirs semble être l'unique solution envisageable pour les très grands télescopes. Pour obtenir la qualité d'image nécessaire aux programmes scientifiques astronomiques, les erreurs d'alignement des segments doivent être réduites à la dizaine de nanomètres. Cette thèse présente une nouvelle technique pour le co-phasage des miroirs segmentés basée sur un interféromètre de Mach-Zehnder comportant un filtre spatial dans un des bras. Les perturbations atmosphériques sont éliminées si la taille de filtre est de l'ordre de la tache de seeing. L'étude a été divisée en trois niveaux: étude analytique, simulation numérique et approche expérimentale. La performance de cette technique a été étudiée pour des cas réalistes en considérant les effets de bords, le bruit de photon et les caractéristiques du détecteur. Une comparaison de trois nouvelles techniques de co-phasage est aussi présentée. Cette technique semble être un des candidats les plus prometteurs pour des grands télescopes segmentes.