La mesure des flux de neutrons et de rayonnements gamma issus de l'interaction du rayonnement cosmique galactique avec les surfaces planétaires permet de contraindre la composition chimique des premières dizaines de centimètres de régolite. Deux angles d'approche de la spectroscopie neutron et gamma ont été abordés : le traitement des données et l'interprétation des résultats. Les études menées s'inscrivent dans le cadre de deux missions : le spectromètre neutron à bord de Mars Odyssey et le spectromètre gamma à bord de Selene. Une revue détaillée des opérations de réduction des données MONS est proposée. Le jeu de données résultant est utilisé pour déterminer la profondeur des dépôts d'hydrogène sous la surface martienne. Dans les régions dépourvues d'eau, les données neutron permettent de contraindre la concentration des éléments susceptibles d'interagir avec les neutrons. La confrontation de ces résultats avec ceux du spectromètre gamma à bord de Mars Odyssey permet d'éclairer le contexte géologique de la région de Central Elysium Planitia. Toutes ces problématiques martiennes sont suivies de l'étude des données gamma de Selene. Bien que seuls les traitements préliminaires aient été réalisés à ce jour, des cartes qualitatives des éléments majeurs (Fe, Ca, Si, Ti, Mg, K, Th, U) ont pu être extraites des données.