La distribution spectrale d'énergie de la lumière émise par les galaxies contient une myriade de détails sur les composants stellaire, nébulaire et de la poussière des galaxies. Dans cette thèse, nous présentons une nouvelle approche pour évaluer les mérites relatifs des différents types d'observations pour contraindre certains paramètres physiques. Pour cet objectif, nous construisons une bibliothèque complète de distributions spectrales d'énergie des galaxies en combinant un traitement semi-analytique d'une grande simulation cosmologique avec des modèles de pointe de l'émission stellaire et nébulaire et de l'atténuation par la poussière. Une principale nouveauté de notre approche est la capacité d'interpréter simultanément l'émission stellaire et nébulaire des galaxies, même à faible résolution spectrale. Nous utilisons notre approche pour analyser d'abord des spectres optiques en résolution moyenne d'un échantillon de ~ 13,000 galaxies proches. Ensuite, nous effectuons l'analyse combinée des observations photométriques et spectroscopiques d'un échantillon de galaxies à redshift entre 1 et 3. Enfin, nous utilisons notre approche pour simuler des observations de galaxies primitives avec l'instrument NIRSpec à bord du futur télescope spatial James Webb. L'approche développée dans cette thèse peut être utilisée pour extraire des informations précieuses à partir de n'importe quel type d'observation de galaxies sur toute la gamme de longueurs d'onde couvertes par les modèles d'évolution spectrale ainsi que pour planifier de futures observations de galaxies.